为什么近 20 年科技发展的特别快，完全是 爆炸

　　不谈别的学科，只谈我熟悉的生命科学。要了解最近是不是有 " 爆炸式 " 的发展，只要把历史上重大发现都相继列出，在和最近几十年做比较，便可得到答案：

　　我把生物学上的发现分成了三类

　　Material（蓝色）：物质上作为生命的结构被发现，如细胞的观测，DNA 的提出等都属于这类

　　Concept（紫色）：观念上的进步，指人类对生物现象进行总结并提出其基本运行原理，如演化论等就属于此类

　　Application（黄色）：应用类，有的发现或发明在自然界已经广泛存在，但在人类的应用中起到重要作用，如秦青霉素的发现

　　上方是时间，下方是时间线。

　　重大生物学发现 ( 如果觉得不清楚，可以到生物学发展，在右下角的设置把 View Type 改为 Category Bands )

　　可以看到，重大的生物学发现的确是在时间线上越来越密集。

　　1676 年列文虎克观察到了细胞结构，但细胞核知道 1801 年才被描述。过了半个世纪，我们才迎来了几个历史上最重要的生物学家：达尔文，巴斯德和孟德尔。达尔文提出了 " 物竞天择，适者生存 "，巴斯德否定了生物的 " 自然发生说 "，而孟德尔揭示了遗传定律。本世纪末细胞研究更进一步（细胞分裂），人类也开始把生物学知识应用到生活中（发现疟原虫，发明 D 等）。

　　20 世纪上半叶重要发现并不多，我们有了新的概念 " 基因 "，扩展了遗传定律，还发现了青霉素，第一次大规模战胜细菌引起的疾病。

　　20 世纪中期，生物学开始加速发展。新的生命结构被发现：DNA 被证明为遗传物质，聚合酶、转路子、双螺旋等遗传结构和过程都分别被解释。继青霉素后，链霉素也被发现，结核病开始被限制。桑格发明了 DNA 测序方法，人类第一次看到生物的密码。60 到 70 年代，生物理论有较大的发展，生物得到了更好的分类，五界系统被提出、改良的间断平衡演化论更符合地理发现，古细菌也被确定为另一类特异的生物。80 年代，疯牛病病院脘蛋白被发现，生物多样性也第一次被提出来。

　　近二十年生物学更进一步，虽然在理论上没有大的进步，但是在其它两个方面有划时代的建树。Material 方面，1998 年 RNA 干扰被发现，开创了一个认识生命新的方向。2002 年人类更是直接 " 创造 " 了生命：从无到有合成了病毒全基因组。应用方面，1996 年第一个克隆动物多利羊诞生，接着各种动物被相继克隆出来。2001 年人类基因组草图完成，2012 年草图的详尽版被 ENCODE 发布。在此期间，iPS，诱导性多能干细胞方法建立，意味着人类能让细胞回到原始状态，分化成任意细胞。2007 年 CRISPR/cas9 基因修饰方法建立，意味着我们可以对基因进行高精度的修改。

　　如果从 300 多年前细胞发现开始作为生物学的开端，的确在最近二三十年，生物学有了爆炸性的发展。

　　那么，这是为什么？

　　仔细回顾生物学发展的轨迹，最近快速发展离不开以下几个原因

　　1. 基础研究的进展

　　生物学的发展一直依赖于基础科学和观察手段的进步。

　　这是世界上第一台显微镜，由列文虎克发明。虽然简陋，但显微技术直接催生了细胞结构和亚结构的发现，例如细胞、细菌、细胞核等等，直到 1839 年细胞学说的建立，显微技术都做出了重要贡献。

　　生物学历史上最重要的里程碑之一，DNA 结构的发现也是基础科学发展的成果。正是因为富兰克林、沃森和克里克利用 X 光技术对 DNA 进行观测（上图），才得出了双螺旋结果。这样的例子还有很多：如 PCR 技术催化了分子生物学，让我们从分子层面上了解生命的运行。第一代测序技术催生了分子进化学、生物信息学、基因组学等等，我们开始解码生命。而第二代的测序技术同第一代测序技术相比，就如同从手枪升级到机枪，我们可以大规模地测出不同生物的基因序列，分子遗传学、人类基因组领域都快速发展。

　　近二三十年生物学爆炸式发展主要也借助了很多物理和化学技术应用在生物观测上，包括：

　　荧光分子标记

　　基因芯片技术的发展

　　高通量测序技术

　　改进的显微技术（电子显微镜，改进 X 衍射，超分辨率荧光显微技术等）

　　核磁共振成像技术

　　质谱分析

　　计算机提升

　　利用这些工具，生物学家在生物信息学，基因组蛋白质组学，细胞生物学，脑科学等等不同学科展开研究，成果显著，造成最近二三十年生物学成果爆发。

　　2. 生物学界广泛、便捷的合作

　　和所有学科一样，生物学也是一个需要广泛合作的学科，实际上很多重要的生物学发现都是生物学家共同的成果。最著名的演化论，大多数人知道达尔文，但是另外一个年轻的学者华莱士的一封阐述相似想法的一封信，是达尔文发表《物种起源》的催化剂。另一位伟大的遗传学家摩尔根不仅发展了遗传学定律，在他的指导下还直接影响了许多人的研究：比德尔阐述了 " 一个基因一个酶 "，刘易斯的发育生物学以及穆勒（虽然和摩根关系不好）用 X 射线诱导基因突变。这些都是生物学家科学家充分合作带来重大发现的例子。而孟德尔的故事则充分说明了缺少合作的结果：1864 年他就已经以论文的形式提出了遗传学定律，但直到 1900 年才被重新重视，使得这一发现推迟了接近半个世纪。

　　现代通信技术的提高和合作意愿的加强，也是让生物学快速发展的原因。

　　人类基因组计划便是广泛合作的典型。1990 年美国正式提出人类基因组计划，随后有更多的国际科研机构参与，包括英国、日本、法国、德国、中国，世界性的合作让这个计划提前完成。之后这个计划的 " 升级版 "，ENCODE，由 5 个国家 32 个研究机构参与，把人类基因组从草图变成更详细更立体的图书。最近的千人基因组计划（下图），更是包括了 14 个国家的人类样本，期望从基因组角度回答人类起源、疾病基因等重大问题。

　　生物学家的合作还反映在重大发现被发表后能迅速地被重复、发展。如 CRISPR/cas9 基因技术被发表后，全世界范围在短短两年内已经有数百篇关于在不同生物、不同基因引用的报道（下图 s）。当然，这种广泛的合作也带来强大的自检能力，如果某个成果有问题，也会被快速地证伪，例如近期让人惋惜的的 STAP 细胞。

　　3. 快速的媒体报道和产业转化

　　另一个让我们 " 认为 " 生物产业学科发展很快的原因，就是重要成果会被媒体广泛报道，并且快速转化。

　　我记得第一次我听到 " 克隆 " 这个词的时候，便是从电视上对克隆羊多利的报告。当时各种媒体包括报纸、杂志、电视等都克隆技术进行了介绍，以至于我很长一段时间都以为 " 克隆 " 就是克隆个体，这个概念一直持续到我开始克隆基因。并且现在对生物学技术的产业化越来越快。例如芯片技术和高通量测序，如今已经应用于治疗和疾病预防，个人基因组服务如 23andme 已经为上十万人进行了个人基因组分析。Google X 成立的 Calico，目标是延长人的寿命。而之前提到的 CRISPR/cas9 技术则更为快速，不久前两位技术的创始 Jennifer Doudna 和张峰获得了 4300 万美元的风险投资创立基于这项技术的医药公司，致力于把这项技术推向市场。这些创新都被广泛报道和快速应用，让普通人能更短的时间内得到学科快速发展的消息，无哦一我们也都认为学科有了 " 爆炸性 " 的发展。

　　总结

　　虽然根据生物科学的发展提出了三个重要的原因：

　　基础研究的进展

　　广泛、便捷的合作

　　快速媒体报道和产业转化

　　但我认为在很多学科都是类似的。特别是第三点，快速的产业化让我们接触甚至使用上最新科学成果的时间大大缩短，所以让我们有科技呈 " 爆炸式 " 飞跃的感觉。