[【生物医药热点】] 21世纪三大发现将扭转分子生物学乾坤

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发表于 2011-2-28 10:40 |显示全部帖子 .pcb{margin-right:0} 21世纪三大发现将扭转分子生物学乾坤
' M! J- m$ d' O+ R0 ^6 W7 Z湖北省荣军医院基础医学研究室，王汉成 武汉430079
$ p# L# [, y! Q
+ Z: W8 [/ \! z: M2 ]) k在发展和危机并存的21世纪里，生命科学将成为自然科学的带头学科。人类基因组计划己进入后基因组时代、蛋白组计划、生物信息学计划，所有这些将构成21世纪生命科学研究的核心前沿和主流。生物信息学的成果将高度地拓展生命科学新的领域。它的发展速度之快确实令人瞩目。人类数千年来的梦想正随着生命科学发展而逐一实现，随着物理学世纪让位于生命科学世纪，世界将展现更多的奇迹。然而就在这时陆续出现了一系列与分子生物学不协调的重大发现；表观遗传学的出现意味它与分子遗传学是相对应的概念。癌细胞的浸润性、转染性，各种病毒的转录与感染，蛋白质的时空问题、折叠问题，基因修饰等生物表观纵多的复杂性.使分子生物学大为震惊。: _7 P0 i: j0 ~; R

; u  |' f* ]* \0 }/ W! L这些DNA、蛋白质的时空问题，都与量子力学基本原理相关，生物物理似乎成了解决众多疑难问题唯一的方向。这种趋势就尤如20世纪，化学家和物理学家一样认真地研究原子、分子及组成它们的粒子。相对论、量子力学诞生了，它们对原子间的相互作用作了成功的解释，这时没有什么方法再使化学和物理继续分离下去。原则上，所有这些规则最终都可以从量子力学上得到解释，所以理论化学实际就是物理。理论化学的最深刻部分必定会归结到相对论和量子力学上来。现代生命科学的未来发展；基因结构化学揭示初期阶段也好，后基因组学(功能基因)DNA物理时空研究也好，必定会归结到DNA相对论和DNA量子力学上来，在基因物理时空概念上统一起来。基因是生物物理系统场论，也是物理学的统一场(DNA时空统一场论)。
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19世纪之交的三大发现，打破了人们的传统观念，冲击了原子不可分割的经典理论，在科学界乃至哲学界都产生了重大的影响。19世纪之交的三大发现也为分子生物学的发展指明了辩证唯物主义道路；分子生物学发展和危机并存的今天里出现了，癌、病毒、表观遗传学三大现象困扰时期，这意味着分子生物己经发展走进了生物物理高能时期。列宁曾对19世纪物理学危机的情况作了精辟的分析，他指出：“自然界中的一切界限，都是有条件的相对的，可变动的，它表示我们的智慧接近于认识物质：“现代物理是在临产中，它正在生产辩证唯物主义。”19世纪之交的这一时期是物理学低能向高能发生大转折的时期，也是物理学史中非常重要的一个时期。21世纪分子生物学上的重大发现，同样促进了生物物理高能时期的大发展。DNA相对论和DNA量子力学的诞生了，它们使生物物理学发展到了一个新的高峰，是分子生物学深入发展的必然趋势。4 z. W7 }2 V; h" L. {
1、一大发现；癌是分子核裂变
; j. k2 J* n2 P; o4 _人类探索癌症已经历经一个多世纪的时间，但是癌症的致命威胁却依然如故，并突出地成为当今自然科学重大难题。尽管癌症问题牵动着千百万人的心，科学家们也绞尽脑汁，设法揭露其症结所在，但长期以来并没有取得根本性突破。癌细胞核裂变现象会不会就是物理中铀核裂变现象在生物中出现的相似的概念和原理呢？虽然这种想法有点大胆，但癌细胞核裂变的核质比，癌细胞染色体数的异常、癌细胞发育不全、不明原因的发热与铀核裂变现象的原子核结构的液滴模型理论，铀核的裂变质量亏损、异常巨大的能量等等，有着不谋而合的惊人雷同。癌细胞核裂变决不是生物枝节现象，而可能潜在着自然科学超大统一性基本规律。/ H0 ?& i, p) J8 @
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要了解癌症，从根本上治疗癌症，首先我们要对癌症有深刻的认识。癌症是人体中一部分生长、增殖和分化失去控制的细胞。癌细胞具有脱分化、癌异质型性(DNA、蛋白质或量的增加)、无限增殖性、浸润性、癌DNA、蛋白质高螺旋化、甲基化、它失去接触抑制、对生长因子需求降低、细胞骨架紊乱、细胞表面和黏附性质改变等主要特征。癌细胞理化性质变化实际上就是宏观物质、质量、能量、时间、空间、量子力学、波与粒子性，因果律乃至生命时空遗传现象的重大变化。
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时空观对物理学研究的重要意义甚至可以这样说：时空观的变革才是科学理论重大变革的基本标志。物理学研究的发展表明，科学理论的重大变革往往以时空观为突破口，并伴随新时空观的产生。从牛顿绝对时空观到爱因斯坦相对论时空观再到DNA相对论时空观的发展。一代代科学家正逐步摆脱着人类对于时间与空间性质的种种描述，摆脱着似是而非的先验绝对性时空观。癌物质变化正在从生物分子细胞上揭开物理科学新一轮时空观革命。* q: ~  R+ \- g

1 e7 H1 M/ ~+ j! N) [2、二大发现；病毒是生物“自由中子”
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病毒衰变现象的发现意味着病毒是生物自由“中子”。衰变意味着不稳定的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变。这些粒子或能量 (后者以电磁波方式射出) 统称辐射。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子。原子核由于放出某种粒子而变为新核的现象．原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化，它是一个量子跃迁过程。α衰变从本质上说，是量子力学隧道效应的一个过程。与β衰变不同，它由强相互作用支配。因此衰变意味着自由中子的β衰变 。病毒衰变现象的发现意味着病毒生物自由“中子”的“放射性衰变”。
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& Z8 |# j. i3 ?7 d9 j" Y) K' Y- L病毒生物自由“中子”的发现打开了通向分子核(细胞核)大门的深刻意义！病毒生物自由“中子”衰变”这个理论同样是描述生物中所有通过电磁相互作用发生的过程，它的发现有力支持了基因物理学标准场理论模型三大支柱；DNA相对论、DNA量子力学、DNA统一场论。打开了通向分子核物理学的道路。打破了传统的分子生物学观点；分子生物学认为细胞核是细胞的控制中心，在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用，是遗传物质的主要存在部位。尽管细胞核的形状有多种多样，但是它的基本结构却大致相同，即主要是由核膜、染色质、核仁和核骨架构成。从细胞核的结构可以看出，细胞核中最重要的结构是染色质，染色质的组成成分是蛋白质分子和DNA分子，而DNA分子又是主要遗传物质。当遗传物质向后代传递时，必须在核中进行复制。所以，细胞核是遗传物储存和复制的场所。细胞核在控制细胞的遗传性和细胞代谢活动方面起着重要作用。然而现在病毒生物自由“中子”衰变”这个理论却描述的是生物中电磁场相互作用发生的过程，它完全改变了基因化学结构研究模式。生命科学与化学有着密不可分的联系，现代生命科学就是用化学来解释生命。然而，仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的，结构才是其功能的基础。功能结构(功能基因)一物理时空研究才是物质的最高科学。现在的分子生物学更多的还是处于描述性科学的阶段，它局限于叙述生命运动的现象和事实，没有上升到理论指导实践的阶段。它现在还不是一个完备的科学。它在解释一些根本的问题上，仅仅依靠描述现象来解释，是违背科学的方法的。所以生物学有待运用物理学基本原理来解释生命的现象和本质，进而成为一门精确而系统的科学。
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3、三大发现；表观遗传学其实就是生物量子力学4 b/ L4 ^: h/ @! ^& Z
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结构基因的遗传学是分子遗传学，功能基因的分子遗传学是表观遗传学。DNA相对论则完全容纳了“表观遗传学修饰”与分子生物学“序列决定论”等因素，内外环境因素的相互作用，相对性遗传学观点。
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DNA二级结构遗传学一DNA量子力学，是现今医学以及生物学所迫切需要发展的一门学科。它的发现与发展除推动分子生物学深入发展外，本身就从研究大分子空间相互作用的形式入手，而深入以DNA上专一性氢电子的运动来解释核酸的遗传与复制等问题。因此DNA二级结构遗传学所研究的问题，实质上也正是分子生物、医学所面临需要解决的问题。它的建立同样使得量子生物学能深入到生命的本质中去。通过对DNA二级结构遗传学分子特性以及特异遗传学等分子水平的变化，而逐步涉及到DNA构象变化时内部量子的变化，使我们更深一步认识到DNA二级结构遗传学肩负着分子生物学以及量子生物学的双重任务，起着分子水平向量子水平过渡的任务⑤。
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DNA、蛋白质中任何一种极性分子组成，性质变化都能改变诱导作用力，改变氢键电子云的重叠而改变氢键能的激发与蓄存量一功能基因信息量。功能基因信息表现在DNA、蛋白质中的特异遗传学一DNA二级结构遗传学其特异性信息表现有两大部分：因DNA、蛋白质内部氢键电子的激发作用，改变了它们之间的相互作用关系，是以量子作用形式改变和遗传了DNA、蛋白质的时空特征，在量子生物学中利用量子方式来研究DNA、蛋白质中的量子变化，因此我们把它们称为量子遗传学。因DNA、蛋白质内部氢键电子的激发作用遗传到分子，由于名级分子内部的量子遗传改变，影响到其分子表面电荷特性改变、各种自身分子形态发生了变化，以及相互之间诱导力的分子形态变化、时空变化等分子中的变化，我们把它们称为分子特异性遗传学一表观遗传学。实际上应该总称为DNA二级结构遗传学。9 e/ \7 h8 f; R$ f5 P; V& j
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基因表观遗传修饰究竟意味着什么呢？现代肿瘤分子生物学研究的焦点也指出，真核生物的DNA、蛋白质中甲基化水平与细胞癌变密切相关。DNA异常甲基化可引起染色体结构、DNA构型、DNA稳定性及蛋白质因子相互作用方式的改变。都可引起染色体结构、DNA构象改变。DNA时空遗传学也己经告诉我们，表观遗传学实际上是DNA二级结构遗传学在DNA、蛋白质分子中的特异性遗传学，它们的时空变化以及相互之间诱导力的分子形态变化，影响和改变了分子表面电荷特性以及分子形态变化，所产生的电荷修饰在DNA、蛋白质中则表现为甲基化、乙酰化等修饰。因此基因表观遗传修饰实际上是DNA、蛋白质空间结构以及时间表达特性的变化。表观遗传学补充了基因"中心法则"忽略的两个问题，即哪些因素决定了基因的正常转录和翻译以及核酸并不是存储遗传信息的唯一载体。决定表观遗传学过程的主要因素为DNA修饰、组蛋白修饰以及非编码RNA调控，这三个因素的相互关系以及它们如何共同来调节染色质结构还有待进一步的研究。对表观遗传中各种因子的突变导致的疾病的检验与研究将有助我们更了解表观遗传学机制，并以此为突破口挑战经典的DNA一级结构决定论⑿。可以说，表观遗传学的出现将把传统的分子生物学研究引入到DNA时空遗传学领域中去发展，根据现代生物物理理论哲学研究，DNA时空遗传学的发展将带来一场自然科学［量子力学一样］的革命。诚然，"如果理论自然科学家愿意从历史地存在的形态中仔细研究辩证哲学，那末这一过程就可以大大地缩短。"然而，历史的发展往往不像人们设想的那样顺利和简单，"历史有它自己的步伐，不管它的进程归根到底是多么辩证的，辩证法往往还是要等待历史很久。"(恩格斯《自然辩证法》) 。9 h( G7 p; Y. J& ^" I  E$ Q& X9 r

6 H0 F# P; O' T# H  H0 i使分子生物学大为震惊的还有；21世纪之交的分子生物学时期，同样出现了19世纪末所谓的“物理学危机”。其实“生物学危机”是人们认识上出现了问题，而不是分子生物学本身的问题。生物学危机并没有吓倒大多数科学家，他们勇敢地探索着，从而产生了以生物高能物理和以DNA相对论为标志的生物物理学革命，推动着分子生物学的飞速发展。分子生物物理高能时期重大发现集中在21世纪之交的年代里也绝非偶然，有其深刻的社会背景和历史渊源。癌是分子核裂变，病毒是生物“自由中子”，表观遗传学一生物量子力学，它们是21世纪之交的三项伟大发现。这些物理学高能现象出现在生物学中这决不是偶然。1944年，奥地利物理学家、薛定谔呼吁：生物学研究的新纪元即将开始，物理学家投身到生命科学的研究中去，在新领域里大展宏图。为了揭开DNA结构之秘，一大批优秀的物理学家先后加入到探索队伍中来，说明物理对生物学研究的注重性。直到1953年人类才弄清DNA是呈双螺旋结构的线性分子，DNA双螺旋结构的发现，并不是物理学与生物学简单的交叉与揉合，更重要的是对原有两学科的突破与超越，它宣告了生物物理时代的来临，从此后，对生命现象的研究，己经深入到了分子水平寻找本质规律，为物理认识生命奠定了坚实的基础。) A& J* w9 \2 F9 s5 p
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继建立DNA结构模型之后，20世纪DNA结构上又发现了新的三大物质，发掘了稳定DNA构象四种基本力的相互作用。第一大发现是DNA堆积能弱相互作用力，DNA序列的不均一性、±邻近碱基干扰 DNA构象。堆积能作用力在后来实际研究中越来越显示出它对DNA时空构象的重要性。第二大发现；DNA、蛋白质强电相互作用力，是决定其构象的重要因素。第三大发现；DNA、蛋白质相互作用产生的诱导力一引力，诱导氢键电子在这复杂的电场中发生诱导运动，由于氢键电子的介子作用而使DNA、蛋白质结合在一起。基因结构在DNA构象的稳定性下统一了DNA、蛋白质之间的强、弱电、诱导引力相互统一作用，基因是爱因斯坦大统一理论梦想的地方。也是物理学统一场理论实现的地方。这些因素不光决定DNA构象、基因表达调节控制，而且是稳定DNA时空构象的重要因素与DNA形成螺旋的专一性以及DNA向RNA过渡的专一性都密切相关。清楚了DNA结构模型三大遗憾，以及对稳定DNA构象四种基本力的发掘，它将使生命现象将更加清晰、明朗。是哲学认识论引进了物理场论的方法模式在分子生物学基因中实现了自然科学的全面统一。原来基因中也有"物质""时空"和"力"牛顿力学基本概念。也有四种基本力的相互作用。同样也有DNA相对论、DNA量子力学、DNA时空统一场理论。
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2 X9 R9 |* V! G# f- {  F4 h0 O表观遗传学的基因修饰等生物表观纵多的复杂性...。最终都与生物量子力学基本原理相关，DNA量子力学是解决众多生物学、物理学问题唯一的方向。分子生物学技术成果的辉煌及飞速发展，虽然掩盖了分子生物学基础一DNA结构模型绝对时空片面性理论观念。但必径Watson和Crick构建的DNA双螺旋结构把我们带入了分子生物学时代。半个世纪以前，我们理解生命科学是纯经验性的，DNA时空相对论的发现为我们提供了全新的时空理论，科学认识论它完全改变了我们生物世界观，分子生物学DNA结构模型绝对时空与牛顿经典力学绝对时空同出一辙，人们在分子生物学的限制下费劲地理解着DNA时空与传统的生物学观点。21世纪生物物理领域的三大发现将扭转分子生物学乾坤，生命科学研究已经到了必须在观念上发生改变的时候了。& ^9 z, T( i6 Y7 c* l& y! }