生命科学植物学最新研究进展论文

提升对生命进程的认识 诺贝尔奖垂青生命科学 2002-10-11 08:39:00 新华网 2002年诺贝尔化学奖授予了美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一、瑞士科学家库尔特·维特里希。这3位科学家在生物大分子研究领域取得了重要贡献，瑞典皇家科学院称赞他们的研究工作提升了人类对生命进程的认识。 10月9日晚，当武汉大学化学系张丽娜教授从本报记者这里得知这一消息时，对今年的诺贝尔化学奖又授予化学生物领域的科研成果略感惊讶。但她表示，如今生物学和化学结合得越来越紧密了，这两个学科的交叉融合已成为大趋势，这一地带容易出创新的科研成果，产生诺贝尔量级的成就。 据专家介绍，在这3位科学家所开创的新的研究方法的基础上，今天的研究人员已能迅速并且简单地揭示一个物种包含多少种不同的蛋白质，能用三维照片显示蛋白质分子溶解状态的样子。这些新方法对于新药品的开发起到了革命性的促进作用，并能应用在其他领域，如食品控制、乳腺癌和前列腺癌的尽快诊断等方面。这些基本上都是现代化学应用在生命科学上所取得的成果。 清华大学化学系教授赵玉芬院士对获得今年诺贝尔化学奖的约翰·芬恩等人比较熟悉。她认为，他们的成果对于生命科学发展的影响意义深远。在21世纪，化学学科将和生命科学更紧密地融合。据记者了解，赵玉芬院士是清华大学化学系教授，也是清华大学生命科学与工程研究院副院长。据了解，我国有不少科学家也都同时活跃在化学和生命科学领域。 最近几十年来，诺贝尔化学奖出现了青睐分子生物学的趋势。中国科学院周嘉华研究员是研究诺贝尔化学奖的专家。他向本报记者介绍说，在20世纪的最后25年里，诺贝尔化学奖有1／3左右颁给了分子生物学领域的成果，这是相当高的比例。他指出，自20世纪下半叶开始，化学家已经开始从以自然物质为研究对象朝着研究人和生命体转变。现在几乎所有的学科都出现了交叉融合的趋势。事实上，今年的诺贝尔生理／医学奖也授予了生命科学领域的成就。他认为，未来生命科学成果获得诺贝尔奖的比例会更高。 生命科学目前在世界范围内炙手可热。近年来，我国也在生命科学领域不断取得重要进展，如参加人类基因组计划的测序工作和水稻基因组研究的突破等。同时，我国学者在国际上发表的生命科学论文的数量迅速增加，影响力因子也在提高。但一位不愿透露姓名的科学家向记者表示，我国目前在该领域还没有接近诺贝尔奖量级的成果。当然，我国已经加大了对生命科学研究项目的支持力度，不少中青年科学家已经脱颖而出。他相信，我们在生命科学领域将会有越来越多的创新成果。

植物保护专业本科毕业论文（设计）开题报告

紧张又充实的大学生活即将结束，大学生们马上就要开始最难熬的毕业设计阶段，而我们做毕业设计之前要先写好开题报告，快来参考开题报告是怎么写的吧！以下是我整理的植物保护专业本科毕业论文（设计）开题报告，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

毕业论文题目：

菌寄生真菌纤细齿梗孢蛋白酶基因的克隆与表达

姓名： xx 学号： xxxx

年级： xxx 专业： 植物保护

指导教师：姓名 xxx 职称 教授

学科 植物病理

山东农业大学教务处

20XX年x月x日

一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义）

菌寄生(Mycoparasitism)是发生在菌寄生真菌与寄主真菌之间的一种寄生方式，是自然界普遍存在的一种真菌与真菌之间的相互作用。一直以来，生物间相互作用及信号传导的分子机制，是当今生命科学研究的热门。利用菌寄生真菌与寄主真菌作为研究的模式系统来揭示生物相互之间的相互作用机制有重要理论和实践意义。李多川(Li,1996)先生发现纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)和串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)的菌寄生关系以来，我们实验室试图通过研究纤细齿梗孢和串珠镰刀菌，来建立菌寄生真菌与寄主真菌相互作用机制研究的模式系统，从而揭示菌寄生真菌与寄主真菌之间相互作用的分子机制。纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)是串珠镰刀菌的一种重寄生真菌，该菌是一种接触性活体重寄生菌，离体试验发现其分生孢子只有在串珠镰刀菌细胞壁提取物刺激下才能萌发。这说明两者之间的重寄生关系是建立在二者识别与互作的分子机制上的(Li,2004)。在纤细齿梗孢和串珠镰刀菌相互作用过程中，几丁质酶、蛋白酶等细胞壁裂解酶可能起到重要作用。其中，蛋白酶在木霉属菌寄生真菌中的功能已经得到初步证明，而纤细齿梗孢的蛋白酶的研究还未见报道。因此，克隆纤细齿梗孢蛋白酶编码基因对于从分子水平上研究重寄生真菌和寄主识别和互作机制有着重要的意义。

二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)

纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)是李多川教授分离得到的一种活体营养接触型菌寄生真菌[1~3]，其寄主包括Fusarium moniliformeAlternaria alternata等。近年来，我们实验室一直在努力以其为基础研究菌寄生真菌与寄主真菌之间的相互作用的分子机制。经过多年的研究，人们渐渐认识到真菌细胞壁蛋白在细胞与外界的相互作用过程中扮演着重要的角色。细胞壁蛋白研究已经成为生物间相互识别机制研究的热点。鉴于以上原因，我们实验室成功分离纯化了纤细齿梗孢的寄主之一Alternaria alternata菌丝细胞壁上的一种特异性糖蛋白——凝集素，并初步证明其在和孢子吸附过程中起到识别因子的作用[4]。近年来，菌寄生真菌细胞壁裂解蛋白酶在菌寄生过程中的作用被人们逐渐重视起来。克隆和表达菌寄生真菌的蛋白酶编码基因变得很有意义。本研究试图以菌寄生真菌纤细齿梗孢(Olpitrichumtenellum)作为研究材料克隆了其蛋白酶基因。根据氨基酸的保守序列设计兼并引物，然后采用RT-PCR和RACE是一个较为快速、简单和高效的方法。本实验根据同源保守序列设计兼并引物，通过RT-PCR及RACE-PCR的方法，克隆了蛋白酶的编码基因的全长cDNA序列，并对该基因进行了序列分析，为后续试验打下了基础。

由于Olpitrichum tenellum在离开寄主的人工培养基中很难生长，纯化其蛋白酶变得非常困难。因此，我们需要使用外源蛋白表达系统得到蛋白，进一步研究其性质，从而搞清楚其在重寄生过程中的作用。在过去的几十年间，随着DNA重组技术的不断发展，通过构建遗传工程菌株，人们可以较容易地使各种各样的天然酶的基因在微生物系统中高效表达，从而在很大程度上摆脱对天然酶源的依赖。

基因工程的表达系统有原核表达系统和真核表达系统两大类。在原核表达系统中，大肠杆菌表达系统是目前了解最深入，实际应用最为广泛的表达系统。与其他表达系统相比，大肠杆菌表达系统具有遗传背景清楚、目标基因表达水平高、培养周期短、抗污染能力强等特点。在基因表达技术中占有重要的地位，是分子生物学研究和生物技术产业化发展进程中的重要工具[5]。

Pichia pastoris基因表达系统经过十几年发展，已基本成为较完善的外源基因表达系统，具有易于高密度发酵，表达基因在宿主基因组中稳定整合，能使产物有效分泌并适当糖基化，培养方便经济等特点。利用强效可调控启动子AOX1，已高效表达了HBsAg、TNF、EGF、破伤风毒素C片段、基因工程抗体等多种外源基因[6]，证实该系统是高效、实用、简便，能提高表达量并保持产物生物学活性的外源基因表达系统。表达系统在生物工程领域将发挥越来越重要的作用，促进更多外源基因在该系统的高效表达，提供更为广泛的基因工程产品[7]。

我们已经分离到蛋白酶的编码基因，本研究中将该基因的去掉信号肽序列的正确阅读框融合于原核表达载体pET-22b(+)和毕赤酵母表达载体pPIC9K上，分别转化 BL21及Pichia pastoris GSxx5，以期在这些菌株中有效表达该基因的编码产物，从而为以后功能研究打下基础。

1 李多川.1998.菌寄生真菌分子生物学研究进展.吉林农业大学学报,20：37~65.

2 21.李多川.1998.菌寄生真菌分子生物学研究进展.微生物学通报，25：345~347.

3 .李多川，沈崇尧.1997.菌寄生菌物与寄主菌物相互作用的研究进展.西北农业学报，6：94~98.

4 张成省，李多川，孔凡玉. alternata菌丝细胞壁凝集素的纯化与特性研究.植物病理学报，35(2)：141~147.

5 .xx.何诚，朱运松.1998.甲醇营养型酵母表达系统的研究进展.生物工程进展,18：7~xx.

6 彭毅，杨希才，康良仪.2000.影响甲醇酵母外源蛋白表达的因素.生物技术通报，4：33~36.

7 韩雪清，刘湘涛，尹双.2003.毕赤酵母表达系统.微生物学杂志，3：35~40.

三、研究方案(主要研究内容、目标，研究方法、进度)：

1、研究内容：

本课题选择纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)做为研究对象，通过RT-PCR及RACE技术分离克隆了其丝氨酸蛋白酶基因，并进行原核及真核表达，并对其的性质进行了研究，为进一步的研究工作打下基础。

2、研究的目标：

克隆了纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)的丝氨酸蛋白酶基因，进行原核及真核表达，并对其的性质进行了研究。

3、研究方法：

将纤细齿梗孢(Olpitrichum tenellum)接种到LB培养基上，培养14个小时后，收集菌丝，然后采用总Trizol法提取RNA。再从GenBank数据库中搜索到大量的蛋白酶氨基酸序列，并根据同源性进行分类，分别设计兼并引物。再通过RT-PCR、3’-RACE、5’-RACE获得全长cDNA、DNA克隆，并将其连接到载体上，然后采用电击法将将重组质粒转入到全长cDNA、DNA克隆中，通过透析纯化蛋白酶，最后研究其特性。

四、研究进度：

20xx年5月23日~20xx年5月29日 整理收集资料，并跟着研究生学习基本实验技术。

20xx年5月30日~20xx年6月18日 提取RNA，设计引物、全长cDNA、DNA克隆 。

20xx年6月19日~20xx年7月15日 转化大肠杆菌、毕赤酵母表达，获得纯纯产物，并研究其特性。

20xx年3月~20xx年6月 对实验结果不理想的实验重做，整理实验数据，完成毕业论文，并准备毕业答辩。

五、技术路线：

收集菌丝

总RNA提取

同源序列 设计引物

特性研究

RT-PCR、

3’-RACE、5’-RACE

纯化表达产物

全长cDNA、DNA克隆 转化大肠杆菌、毕赤酵母

四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)

20xx年5月23日~20xx年5月29日 整理收集资料，并跟着研究生学习基本实验技术。完成实验的1%。

20xx年5月30日~20xx年6月18日 提取RNA，设计引物、全长cDNA、DNA克隆。完成实验的50%。

20xx年6月19日~20xx年7月15日 转化大肠杆菌、毕赤酵母表达，获得纯纯产物，并研究其特性。完成实验的95%。

20xx年3月~20xx年6月 对实验结果不理想的实验重做，整理实验数据，完成毕业论文，并准备毕业答辩。完成100%。

五、导师对文献综述的评语

签字：

20xx年xx月xx日

六、专业意见

专业主任签字：

20xx 年 月 日

七、学院意见

学院(章)： 负责人签字：

20xx年xx月xx日

摘要：

针对目前浙江农林大学植物保护研究法实验教学方法、内容及手段等方面存在的一系列问题，提出了相关改革对策：优化实验课程内容，整合实验模块，学生自行设计实验方案等教学方法和手段的改革，以及课程考核方式和时间安排的调整，旨在培养学生的科研兴趣及创新能力。

关键词：

植物保护论文

目前，国内外很多农业院校的植物保护专业均开设了昆虫研究法和植病研究法课程。为优化本科培养方案，浙江农林大学通过调整教学大纲，将植病研究法、昆虫研究法和农药研究法合并成一门植物保护研究法课程。植物保护研究法是植物保护专业重要的专业限选课程之一，是植物保护研究的重要组成部分，也是培养和提高学生专业实验技能和学习兴趣的重要课程，是一门专业性、实践性很强的实验学科。通过这门课程的教学，能使学生掌握植物保护研究的基本方法及基本原理，培养植物保护研究常规操作能力，以及查阅资料、设计实验方案和实际操作能力，提高学生的逻辑思维、整理资料、总结归纳和论文撰写的能力。笔者分析了浙江农林大学植物保护研究法实验教学中存在的问题，提出教学改革内容，并总结了改革成效。

1.实验教学存在的问题

传统实验教学的弊端传统实验教学的主要特征是“灌输式”“填鸭式”，学生在2个小时的实验过程中就是简单地按照实验指导书和实验大纲中的实验方法和步骤依葫芦画瓢，实验完成后，又按照统一的模式填写实验报告。在整个实验过程中，学生无需独立思考和分析，更谈不上发挥创新能力了。因此，很难让学生对实验产生兴趣，培养学生的创造性思维就更无从谈起了。虽然这种传统实验模式简明、清晰，有利于学生对相关结论的认可、理解和记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，教师和学生很轻松愉快地就能完成实验教学任务。学生走上工作岗位后，传统实验教学的弊端立即显现。学生缺乏设计实验的能力，在实验过程中缺乏发现问题、分析问题和解决问题的能力，实验后缺乏正确分析实验结果的能力。因此，传统的实验教学模式急需改革。

实验教学内容系统性不强植物保护研究法是植物保护专业本科学生的一门专业课程，其涉及的内容有昆虫研究法、植病研究法和农药研究法。在以往的实验课程中，只是简单地把这3门课的实验合在一起上，并没有把内容紧密联系在一起，如昆虫实验时，指导教师一般是教授昆虫学科的教师;而在进行植病实验时，则由讲授植病学科的教师指导。这样的实验模式难以使植物病虫害系统联系起来，学生学习专业知识不够系统和深入，容易造成理解上的片面性和孤立性，不利于掌握该专业的系统知识和技能。

实验考核不科学以往实验课程成绩评定的主要依据是实验报告，而每次实验课结束后，学生递交的实验报告只是把实验大纲(包括实验口的、原理、仪器与试剂、内容及方法)原文不动地抄一遍，实验结果更是千篇一律，这样实验就变成了预演过程，学生在实验中缺乏思考，不利于培养发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，背离了实验课教学的初衷。同时，还会导致每位学生的实验成绩差异微乎其微，不具有良好的区分度。

2.教学改革内容

重视教学环节在以往的实验课程中，实验教学所需要的实验用具和材料大多数都是实验教辅人员提前准备，导致他们的工作量非常大。让学生参与实验材料的准备和管理，一方面提高了教辅人员的工作效率;另一方面可以让学生对实验过程有全面了解，获得整个科研实践过程的训练，从而养成好的实验习惯，在未来的科研工作中做到计划周密、有条不紊地安排和实施实验计划。同时，在实验教学过程中，必须教育学生认真操作、仔细观察、实事求是地记录实验结果，并对实验进行科学分析。一日_发现弄虚作假的学生，一定要严厉批评，同时帮助他们分析失败的原因，找出解决的方法，有条件的情况下，让其重新做实验，让学生充分意识到科学研究允许失败，但是不能有半l从虚假。提高学生的实践能力实践教学是培养和训练学生实践操作能力，独立分析问题、解决问题能力的重要手段，尤其对于学生创新能力的培养，具有其独特的地位和作用。该项口分别以某种农作物病虫害为主轴展开一系列的实践性实验教学，要求学生自主设计实验和执行各项实验内容，指导教师负责答疑和提供技术帮助。学生通过自己分组、调查、取样、鉴定、查阅资料、讨论制订实验方案和动手实验等一系列步骤，不仅可以很好地将课堂上所学的理论知识与实践相结合，而且还有助于提高自学能力、实践能力和团队协作能力，进一步培养科学思维和创新能力。优化实验教学内容结构将整个实验课程设置成一个综合性的大实验：分别以某个农作物上的病虫害发生规律及防治措施贯穿整个课程。将口前昆虫研究法的昆虫标本的采集与制作、昆虫人工饲养技术、昆虫生态学研究方法、昆虫生理生化研究方法、昆虫分子生物学研究方法和害虫综合治理研究方法5个实验和植病研究法的植物病害调查、植物病原菌分离与鉴定技术、植物病原菌分子生物学鉴定技术、植物病原真菌遗传转化技术和植物病害综合治理技术5个实验合并成1个综合性大实验，将植物病虫害研究以故事的形式紧密地整合在一起，让学生将课堂知识与田间实际应用有机地联系在一起，加深对理论知识的理解，提高学习兴趣。整个实验就是以具体的作物病虫害发生为时间轴，具有很强的连贯性和系统性，学生只有认真完成每一个实验，才能很好地保证后续实验的顺利进行，有助于增强学生的责任感和团队合作精神，同时也改变了学生实验报告千篇一律的`现象。改革成绩评定方式实验课成绩一方面是对学生实验完成好坏的肯定，另一方面也对学生起到了一定的督促作用。为了做到对学生的全面评价，实验成绩除实验报告和考勤成绩外，应将实验过程中学生的学习主动性、动手操作能力、实验结果记录规范性量化纳入成绩考核。在实验过程中，教师应主动观察并记录每个学生的实际动手、操作能力，量化后按一定比例记入总成绩，对那些既有独立操作能力，又有创新意识的学生，适当给予创新学分。实验过程中，学生是否遵守实验室规则、是否具有团队合作精神，实验结束后，学生是否打扫卫生、是否清洗实验器材等，这些看似小问题，但也体现着一个人的品质和素养，做得好的学生也可以适当加分。

3.改革成效

提高学生的专业技能及其对专业知识重要性的认识学生能在同一时间完成植病研究法、昆虫研究法和农药研究法3门实验课程，体现了实验课程很强的连贯性和系统性。学生在实践过程中将这3门课程的相关内容紧密、有机地联系起来，对植物病虫害防治有了更深入的认识，同时也提高了学生的专业技能及其对专业知识重要性的认识。在实验的过程中，强调把学生的动手能力放在首位，让学生更多地参与到实验中，切身体会到所学专业的意义。

培养学生发现、提出、分析和解决问题的能力植物保护研究法实验教学模式具有系统化和整体化特点，同时涉及昆虫研究法、植病研究法、农药研究法等相关学科课程。在实验过程中，学生在对病虫害的认知及其防治等问题的处理上始终处于主体地位，在独立思考、查找资料、咨询专业教师、综合分析之后，拟定出具体的处理方案，能够融会贯通地掌握植物保护学科的理论知识和基本实践技能。

提高指导教师的业务水平新的实验教学模式综合运用了3门相关课程的理论知识，加强了课程的综合实践环节，因此指导教师自身的知识面、操作技术、实践应用和协调能力都需要提升。所以，这种实验教学模式促使教师在教学过程中同学生一起不断学习，丰富专业理论知识，完善专业实践体系，提高发现、提出、分析和解决问题的能力，了解和掌握学科及相关学科的发展动态、研究的新进展、出现的新技术，从而提高了指导教师的业务水平。

4.结语

植物保护研究法在植物保护专业2013级和2014级本科生实验课程教学中进行了实践，通过问卷调查，95%的学生认为在实验过程中有较多的动手机会，激发了自己对实验的兴趣，提高了自己分析和解决问题的能力。因此，认为该教学方法可以发挥学生的主观能动性、拓展学生的科研思路、激发学生的创新创造力和提高学生的独立应用实践能力，具有良好的教学效果。

随着人们对客观事物认识的不断加深，已经不再满足于停留在易解问题的领地，这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学；复杂性科学；生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年，这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律，建立起新世纪科学技术发展的理论基础，以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注，也有人将其称之为生物复杂性（biocomplexicity）研究，生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说，是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用，其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用，也包括生态的、环境的和社会的综合作用等［1］。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的，简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象，其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法，而是根据研究的对象有不同提法，比如，从熵的角度：复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序；信息的角度：复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”；分形尺寸：一个系统的“模糊状况”，即在越来越小的尺寸上显示的详细程度；有效的复杂性：一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度；体系复杂性：由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性；语法的复杂性：描述一个系统所需要的语言的普遍性程度；热力学深度：将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量；时间计算上的复杂性：一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间；空间计算上的复杂性：一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量［2］；等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起，人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和，系统具有层次结构和功能结构，系统处于不断地发展变化之中，系统经常与其环境（外界）有物质、能量和信息的交换，系统在远离平衡的状态下也可以稳定（自组织），确定性的系统有其内在的随机性（混沌），而随机性的系统却又有其内在的确定性（突现）。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统，复杂系统主要有以下表现：（1）系统各单元之间的联系广泛而紧密，构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响，并会引起其他单元的变化。（2）系统具有多层次、多功能的结构，每一层次均成为构筑其上一层次的单元，同时也有助于系统的某一功能的实现。（3）系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。（4）系统是开放的，它与环境有密切的联系，能与环境相互作用，并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。（5）系统是动态的，它不断处于发展变化之中，而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说，复杂性研究的基本方法是：（1）定性判断与定量计算相结合。（2）微观分析与宏观综合相结合。（3）还原论与整体论相结合。（4）科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具：（1）非线性科学——非线性动力系统理论（稳定性和分叉理论、混沌、孤子）和统计力学（分形、标度），及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究；（2）计算机模拟——它是十分重要的手段，目前已广泛用于复杂科学的研究中；（3）计算智能；（4）数理逻辑；（5）在不确定条件下的决策技术；（6）综合集成技术；（7）整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统，（具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点），生命科学研究的系统正因为其复杂性，对其构成的原因和演化的历程，此前均缺乏了解，也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来，对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究［3］。 基因是生命遗传的基本密码，生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的，也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的，也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的，而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统，其中枢功能结构为大脑，近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构，它的组织层次按空间尺度有：分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的，其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的，但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性；其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此，即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性，这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如，单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式，反映了神经细胞内的复杂的动力学过程［4］。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动，它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息，因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型，并研究其中的混沌现象，显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义［5］。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统，即基于脑电信号的人机融合控制系统，直接以脑电信号为基础，通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态，并取得预期效果的“脑控技术”，这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命（Artificial Life）是近10年发展起来的一个新方向，是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式（并不局限于某种特定的载体）的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式，地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径，因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式，赋予它们生命的特征，使其具有进化、遗传、变异等等生命现象，得到生命的普遍行为［2］。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题；动态病（以异常时间组织结构为特征的疾病，如周期性发热、周期性关节肿胀等）的预防、治疗和数学建模问题；生态系统的种群繁殖问题；流行病中的疾病传染规律；生化反应的动力学过程；免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性，属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性；疾病是复杂的，不仅生命体本身病理过程复杂，而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程；许多复杂性疾病，如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识，仍停留在分析和描述的水平上；所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题，为现代医学研究准备了丰富的素材，对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域，研究方法上既有还原论，也有综合论和系统论，这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上，它研究的问题并不是刚刚出现，而是因为人们认识的深度和它本身的难度，使这一类问题被搁置了起来。目前，对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展，随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化，生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。