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科学网博客——物理中的生命世界
A breathtaking Movie - “The last Mohegan”
I Just watched “The last Mohegan”, a movie full of bloody and breathtaking scenes. You certainly feel that how pale our philosophy is: you can argue endlessly how one culture or one science theory is equally plausible as another. But when there is a struggle, specially a military one, it is not the issue of right or wrong any more. It is the issue:
To live or to die.
You can watch the End Scene from YouTube:
http://www.youtube.com/watch?v=Y9rRKaD_lqM
or
http://www.youtube.com/watch?v=5SoeDAPj6gg&feature=related
This is definitely not a movie to describe how Indians are slaughtered by the white. It is the killing and slaughtering to each other. The most bloody version of “Tooth for tooth, eye for eyes”. All the most cruel activities such as killing both women and children, ripping the heart from a human being, burning people alive, forcing people to drop from abyss… which definitely give a vivid replica of bloody time of the early America colony. Lying deeper is the despair of less developed civilization. As the Last Mohegan said, this world will belong to his son and his son’s woman. It will belong to him no more. At the end of the day, there will be no frontier any more. All can be remembered is just a piece of history.
Peaceful co-existence of two polar systems?
Could two totally different type of civilization be co-existed in peace? Could people can solve their different political or economical issues in a peaceful way? The problem is that there must be some hierarchy in the society. Who will be in the higher rank? Who will be in the lower? There are no clear-defined boundaries. Nobody is willingly staying below if they can reach higher. A process of changing this hierarchy is the reason for the political and economical struggles.
This is a really dilemma. We want to progress, we like to introduce some revolutionary elements in our society. Then the society can really go forward. However, if this kind of change is not well-defined, it will lead to unavoidable conflicts. No body at the top is willing to give away their privileges and let others to enjoy, while the lower parts are desperately seeking the higher one by all his means.
“Brave new world” solution
If we only want the stability, we can use what “Brave new world” said, to predetermine that everybody will like their roles in the society and do nothing to challenge them. Then everybody is satisfied in the white-washe
Chemist’s speech and his book “Networks of Interacting Machines”
Prof. Mikhailov is a chemist. He went to my institute to give a talk how to design a molecular machine. Since Nano-technology is booming and people know lots of new knowledge how to make new material. However, it is still almost a dream for the most researchers to design artificial molecules which will work exactly like a functioning protein. So making artificial molecule machines become almost a holy grail for many physicists, chemists and nano-engineers. Prof. Mikhailov is really leading researcher in this field and he has many deep insight into this issue. (In 2009, he will be the International Solvay Chair in Chemistry 2009). He published a book about "Networks of Interacting Machines", which has actually been translated into Chinese.
Fig. Book of interacting machine
Design principal of molecular machines
The essential task of biophysics is to explain the life process from the first principle of chemistry and physics. As the molecular machines to perform various functions in the life process, proteins play an important role in life. If we can understand proteins well, then we are almost nearly reaching the holy grail of understanding life. With the development of new technology of the microscopy of the dynamics of single molecule[1, 2], people can see clearly the conformation relaxation of single-molecular motor triggered by binding with ligand and departing from it later. For example, after a macromolecule with a catalytic site (blue ball) is binding with a ligand (red ball), it begins to bend its upper component due to the electrostatic or hydrophobic force. When the ligand finally touches the catalytic site, it is converted into some new molecule and released into the environment. The macromolecule returns to its balanced state through conformation relaxation, see Fig. 2. This process can go on and on and the macromolecule can perform certain tasks (for example, walking on the microtubule like Myosin or Kinesin) as long as there are enough ATP in the solution nearby. To understand how the chemical energy is converted to mechanical energy and how efficient this molecular machine is for a tiny motor in this scale, we need to build a non-equilibrium physical model of the macromolecule to understand this process, which is mentioned in my last blog [4]. Also we could apply the principles which we find in the bio-molecules to the design of artificial molecular machines.<
The following PowerPoint file is from the talk which I gave in my research group recently. It is also my understanding and reading notes from a serial of papers by Prof. Udo Seifert, in which he generalized the entropy production to the single trajectory of the small system such as a molecular machine. It mainly addressed three questions:
1) Just as thermodynamics was developed to calculate the energy efficiency of the macro-machine, we need to develop further the thermodynamics to solve the problem of the efficiency of the micro-machine, see Fig. 1.
2) Molecular machines in cell works differently from their counterparts in the macro-world. They take advantage of thermal noise in the micro-world to do work, which is the reason why molecular machines usually have a higher energy efficiency.
3) To deal with a small system,
Fig. 1 Molecular motors - Myosin and Kinesin's walking steps on the microtubule
读了蒲慕明教授三年来的讲话，明白了一个道理。在中国本土也一定能做世界一流的科研，但重要的可能不单单是科研的资金投入，科研人员的水平，一个好的人文环境可能也是非常重要的。蒲慕明教授真正是一个智者，既有科研发现的实际经验，又有统帅领军的见识，上海生科院神经所九年来（自1999年11月起任所长）从人走山空的半倒闭状态，到目前中国生物科学的领头羊，真是一个很好地说明。有蒲慕明教授三年来的讲话，兹录于下：
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蒲慕明所长在神经所年会上的讲话
（2005年11月26日）
大家好，今天是神经所2005年年会，像往常一样，我先讲几句。先谈谈神经所2005年的发展。总的来说我们所2005年进展非常 好。评估一个研究所的发展首先就是看它的科研产出。我们过去这一年的产出是建所以来最好的一年。在《神经科学杂志》以上的杂志共发表了十篇论文（包括徐天 乐组前几天发表在Neuron上的文章）。单从论文质量来看，我们可以算取得了很大的成绩。看研究所发展状况的另一个标准就是这个所PI和学生的招聘情 况。是不是有很多人来申请神经所PI的职位，是不是很多学生希望进神经所。从这两方面来说我们的进展也不错。神经所在开始的头几年，由于成绩还没有表现出 来，并没有很多海外学者有兴趣来应聘。从2003年开始申请人数大大上升，在这二个月，我们就要面试五位PI候选人。神经所的发展目标是到2010年动态 保持30个研究组，我们现在是15个组。大家也许注意到，神经科学领域很广，为什么我们现在招聘的PI多数是细胞分子神经生物学领域的？这主要是因为这几 年我们招聘的条件不是依据研究领域，而是依据应聘人的科研水平。国外高水平的细胞分子领域的研究人员多，所以来应聘的这个领域也多。等我们到了二十个研究 组以后，就要考虑哪些研究领域我们需要加强，较有针对性地对这些领域招聘。这是我们发展的策略，这样才能建立一个高质量的研究所。
另一个好的进展 就是我们建立了一个严格的学术评审制度，每个研究组都必须经过严格的定期的评审，研究员是每四年一次，高级研究员是每六年一次。能坚持真正做到严格的学术 评审的国内研究所是不多的，我们可能是做得最彻底的。我们一定要继续做下去，还要做得更好。严格的评审制度一定要有一个相应的退出机制，就是对因不愿意参 加评审或者评审未通过等种种原因而离开神经所的，我们建立了很好的退出机制。比如我们允许学生、仪器设备都可以带到新的单位去，这样就建立和推动了一个良 性的流动机制。按正常理解所有的仪器设备都应属于研究所，过去惯例是人走空着手走，这对他重新建立实验室继续研究工作是有很大阻碍的，对国家资源也是一个 浪费，因为留下来仪器设备相当部分很可能是其他组用不上的。所以我们制定出一个公正合理的退出机制，这是我们经过很多努力才做到的，也是我们建所过程中一 个很重要的成绩。在国内呆久了的人应该知道这是很难做到的。最后我觉得神经所的发展很关键一点就是我们的行政支撑系统，办公室人员对提高我们所的工作效 率、推动各种工作、打破国内旧的各种框框做了许多努力，这是非常难得的。没有我们行政、支撑人员我们这个所是办不好的，我们应该谢谢我们各个办公室和公用 实验室的老师和工作人员（众鼓掌！）。
一流的研究所的标准
现在国内外对神经所的评价很高，随时都有许多神经科学家、访问团来访。神经所好在哪里？国内常常说要建立国际 一流的研究所、办国际一流的大学，国际一流到底是怎样一个标准？我个人认为第一就是看科研水平,这个所每个实验室发表顶尖杂志文章的平均数,出来的文章是 否在国际上有影响力。第二就是我刚刚讲的招聘情况，进我们所的PI是什么水平，在国外是什么单位在跟我们竞争？第三，我们有多少PI被他们所在领域的重要 的国际会议邀请做大会报告？假如我们以这三个标准为准，我们在国际上是怎样一个地位呢？大家不是喜欢排名吗？我自己估计，只要我们能够保持每一年都能做到 像今年这样，我们是可以与美国前四十名大学竞争的。假设前20名是一流的话我们还没达到一流，如果你认为前40名是一流的话，那我们可以算一流，这是非常 粗的估算。
发展中的不足和期望目标
下面再说神经所发展中的缺点。第一是我们这里的科研骨干，也就是我们的组长们还比较年轻，大多数是起步不 久。而在国际上已经有一定地位的组长很少。一般一流研究所和大学都有一大群资深的教授，年轻反而是少数。我们下五年、十年的目标就是我们的组长能够在国际 上成为他们所在的领域的知名学者。大多数组长是这样的话，我们才可能与国外的一流研究所相提并论。要做到这点其实也不是那么难，假如一个组长和他的实验室 在这个领域能连续性每年都有好的文章出来，持续五年、十年，大家就会注意到他，国际大会也会邀请他去做大会报告，这样他就成为国际知名学者。
上面 这个目标是可以预见的，也是做得到的。但对神经所来说比较困难的目标是有突破性的重大科学发现，能开创新的研究领域。大家不只是公认你是一流学者，而且把 你看成领袖人物，能做到这样才能真正奠定我们神经所在国际上的地位。你们看Harvard、Caltech、Berkeley、Stanford这些学校 都有几个这样的人物与诺贝尔奖获得者。这样的目标我们只能期望，没有人可以保证我们一定能够有重大突破。只有当我们多数的实验室能达到刚才讲的一流水平， 产生具有突破性的重大科学发现的可能性才会大大增加。时间久了总会有重大科学发现。要达到这个目标，很重要的一点就是必须钻研重大问题。
我举个例 子，英国的Cavendish实验室，也就是DNA双螺旋发现的地方，在上个世纪的前五十年是世界科学的主要中心，物理学和结构生物学发展的许多重大成果 都是从Cavendish实验室出来的。进去的年轻人一个个变成大科学家，许多成了诺贝尔奖得主。那些年轻人都是天才吗？Cavendish实验室选人都 选得那么准吗？为什么那些年轻人进去都变成一流的科学家？Cavendish实验室那个环境到底有什么特别？我觉得不是那里的仪器设备特别好，也不是那里 的“大师”特别聪明，脑筋特别灵，出的题目特别好。最重要的一点就是那个环境给所有进Cavendish实验室的年轻人一个信心。自己建立了信心，持久下 去就会有重大发现。这种信心是由Cavendish实验室的传统风气形成的，以前进这个实验室的人都能做到，那我也一定可以做得到，所以建立了信心。还有 大师对他的期盼，他对自己的期盼。信心和期盼成就了Cavendish实验室辉煌的历史。
要有突破性的科学发现，就要做重要的问题。重要问题大家 都知道，并不是只有那些大师知道，外面的人也知道，但为什么外面的人做不好？因为别人没有那样的信心和胆识去做，而在Cavendish实验室你就可以去 做。一篇新的、写得好的综述就会告诉你哪些是重要问题，每个领域都有一大堆重要问题，尤其是神经科学没有解决的重要问题很多，你不要挑选人家已经做得差不 多的小问题，而是盯住那些没有解决的大问题。所以我希望神经所的老师、同学有信心做出最好的工作，有信心和胆识去做重要问题，最终会有突破性的科学发现。
研究生教育
下面我要讲一个很重要的事，今年开始我特别强调的就是我们研究生教育。一个所的成就不要只看它现在有什么成果，还有一 个很重要的指标就是学生从这个所出去将来的发展怎样，他是不是变成一个好的科学家？他出去之后是不是觉得他在神经所待了那么几年确实学到怎么做科学，能够 不后悔。让他重新做一次研究生的话，他还会选择到神经所。能够做到这一点那我
I found that this article may be helpful for many young researcher in China, who is struggling with low-income while trying to do world-class research. This article was written from the author who share the similar conditions. He generously shares his research know-how with us.
Somebody says that science is really only rich man's game. The author here said NO. Even you are from a low-income country, if you have "a right set of qualities that are necessary to confront the drawbacks that work against the development of science", you may still get success in this very competitive world.
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Ten Simple Rules for Aspiring Scientists in a Low-Income Country
from: http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1000024Being a scientist entails a common set of characteristics. Admiring nature and having concern for social issues; possessing a strong academic background, team work abilities, honesty, discipline, skepticism, communication skills, competitiveness, ability to accept and give criticism, and productive relationships are some of the most obvious traits that scientists should have. To be a scientist in a low-income country (LIC), however, requires a complementary set of qualities that are necessary to confront the drawbacks that work against the development of science. The failure of many young researchers to mature as professional scientists upon their return to their country from advanced training elsewhere, motivated us to propose these ten rules.
废除中医的历史
在五四运动这个思想激进和怀疑一切的时代，连“孔家店”都要被打倒，至于和现代医学（西医）相比较糟粕太多，缺乏科学依据的中医，自然遭到了强烈的怀疑，甚至有人主张将"中医学"的理论或实践彻底废除。温和的反对派主张并不是要立法禁止中医师行医，而是试图通过在学校体制、国家医疗体制等领域驱除中医学的影响和作用来达到让中医逐渐流入民间甚至消亡。以下关于废除中医历史的条目来自于Wiki百科[1]。
1879年，清末朴学大师俞樾发表《废医论》，明确地提出了废除中医的主张。
1913年的9月11日，汪大燮做了国民政府的教育总长，次年决定废止中医，不用中药。
1920年代一些有海外游历经验的人士，如余云岫、鲁迅、孙中山、胡适、梁启超、严复、丁文江、陈独秀等倡导废除中医。其中鲁迅在《呐喊》自序中的“中医不过是一种有意的或无意的骗子”一句最为著名。
1925年中医界谋求将中医纳入学校体制，却因受西医界抵制而流产。
1929年余云岫以委员身份出席中央卫生委员会会议﹐提出建议要求全面废止中医，并由第一届中央卫生委员会会议通过了《废止旧医以扫除医事卫生之障碍案》﹐因遭到全中国中医界强烈反对而未能付诸实施。
1933年在讨论《中医条例》（草案）时，行政院长汪精卫说“中医言阴阳五行，不懂解剖，在科学上实无根据；至国药全无分析，治病效能渺茫”，主张“凡属中医应一律不许开业，全国中药店也应限令歇业。以现在提倡国医，等于用刀剑去挡坦克车。”引起了中医药界的强烈抗议。
1934年傅斯年（当时尚未任北京大学校长）在8
今天读了老祖的文章：美与审美——对艺术教育的思考，让我突然意识到真正意义上的艺术教育和科学教育在目前教育体制中遭遇的问题如此相似，难怪说科学与艺术会在顶峰相遇。这决不是溢美之词，而是在终极目的和探索手段上两者真正殊途同归。科学网能够海纳百川，除了让我们欣赏到真正的艺术之美，而且能够让做科学与艺术的人相互借鉴与交流，能后作更好的艺术与科学。 好的艺术家都是真正的思想者。从莫奈的印象派，毕加索的立体主义，到现在的行为艺术与装置艺术，莫不是艺术家以新的思想开其心智，以新的形势与手法来表现美。回顾历史，几乎所有的艺术门类，都有从自然、从生活中渐次产生的生长期，由一个时代的许多艺术家和若干大师提炼、升华和发展到全盛的巅峰期，然后形成学院派从而为传统所桎梏乃至停滞的衰落期。古希腊的雕塑在菲第阿斯之后就开始走下坡路；哥特式建筑在13到16世纪、巴洛克式的精美建筑在17到18世纪盛极一时，之后 由于其过分精巧、繁琐和华丽逐渐为人们所放弃；意大利的绘画在西方艺术史上是一座高峰，但在文艺复兴三杰之后，鲜花还是鲜花，少女还是少女，只是没有那样的生机和妩媚罢了。一门艺术的理论发展成熟以后自然有其好处，便于后人吸收无数前人辛勤总结的经验，但同时也让人养成了从现有框架中去寻找美的习惯，窒息了新形势艺术的发展。这即是老祖所谓审美行为与美的形势之间的区别。 其实佛家也有一个关于“指月之手”的故事。由于指着月亮的手一直指着美丽的月亮，我们便误将指着月亮的手当作了月亮本身，喜欢上了那只手，竟忘记了真正的月亮。所以，大名鼎鼎的柏林爱乐能够与摇滚乐团合作，即是还音乐一个本来面目，只要是指着月亮，又何必在乎是哪一只手呢 好的科学家都是科学意义上的艺术家。一方面，只要是追求真理，他们敢于打破旧有的理论框架，不断逼近尽管是永远不能到达的真理之门。另一方面，做好的科研，需要对科学有一种好的审美意识。说起来有些玄，但是我相信很多以科学为志趣的人，应该有过这种经验：对自己所在领域的科研，能感觉到其做得是否漂亮。夸克之父默里•盖尔曼（Murray Geli—Mann）说在物理上其实有很多等价的理论，如何选择呢他的答案是直觉上美的那种。有人以为最简单的理论应该胜出，但是自然界为什么单单会最简单呢至少在生物领域并非如此，很多现象都不是19世纪物理学的那种简单的因果关系，比如DNA上的一维信息实现为复杂的三维结构，细胞分子马达在微管上的移动，以及细胞从接收到自杀信号到自我凋亡的实现，无不是一个功能网络的联合作用。 也许举一些生物物理例子会更说明我的这种感受。比如Juan M.R. Parrondo利用非均衡态引入了一个巧妙的熵的度量，从而得到了一个热力学第二定律中熵增加的下限，而不仅仅是大于零，并且得到了时间箭头与能量耗散的关系。整个推导过程都只是经典物理学中的哈密顿量的演算，真是令人惊奇。另外，Udo Seifert 在热力学动力过程中，在单一
基因工程和合成生物学的胜利?
目前第一代转基因农作物大豆和玉米，第二代富含胡萝卜素的金大米的出现，和人类的基因图谱，大豆、玉米和水稻等农作物的基因图谱相继被发现。以移植基因为目的的基因工程，和甚至重新设计新基因的合成生物学成为当今生物技术、生物工程的焦点。前不久，普林斯顿生物系的S教授来访，闲谈中他提到，现在普大连一年级刚入学的新生，也一心向往着要做合成生物学方面的工程。因为媒体就合成生物学制造了一个预言：他们将人工合成DNA技术的速度和价格发展趋势，与50年以来计算机CPU制造技术的速度和价格作了一个类比。计算机技术以摩尔定律为代表的性能不断提高、价格不断下降，催生出硅谷这样推动全球产业发展的高新产业，并以信息技术深刻的影响和改变了人类社会的发展。他们认为，未来50年，合成生物学会像计算机和信息技术一样，催生出象硅谷那样的生物高新产业，再一次的影响和改变了人类社会的发展。
这个玫瑰色的蓝图固然美好，但是我们必须认清在美好蓝图的背后，什么才是真正困难的问题。真正困难的并不是人工合成DNA技术的速度和价格，即使其真的使另一个摩尔定律应验的话。因为我们知道，生物DNA中的碱基对的确是一个庞大的数字：病毒大约在一万个碱基对这个数量级，细菌一百万个碱基对这个数量级，而人类大约有30亿碱基对。但是，能廉价快速的合成这些碱基对，并不意味着我们就能轻而易举的设计出新的生物性状与功能。这就好像，即我们能快速的在纸上写下大量的0、1串，并不代表着就能设计出强大功能的计算机软件。真正决定生物性状与功能的，是基因的组合与表达模式（gene expression pattern）。而目前就简单生物（如果蝇）对基因表达模式的研究表明，控制基因表达模式在于一个由DNA中非蛋白质编码的部分与细胞中控制蛋白（术语：转录因子，transcription factors）共同作用的结果，称为顺式调控网络（cis-Regulatory Network），如Fig. 1所示。
“自私是生物的本性”似乎都成了人们的共识。而理由是生物的本能基本上都是由基因决定的，所以，不自私的基因自然就会消失了。这似乎是不证自明的常理。但生物的进化和演进并非如此简单。果真如此，小到多细胞生物体的形成，大到生物协作社会的形成，都不会出现。自私不等于本身最受益，更不等于在进化策略中占优势。比如，我们以两个人写博客的策略为例，做一个博弈论分析。
博客的博弈论分析
假如甲、乙两人写博客，阅读对方的博客收益为5，自己写博客的付出为2，两人都不写，自然双方收益为0。我们可以写出博弈论的收益矩阵如下：
Fig. 1 Payoff matrix of writing blog for one time
如果我们只进行一次试验，看看
拉马克主义(Lamarckism)是生物进化学说之一，为法国博物学家拉马克所创立。他认为生物在新环境的直接影响下，环境变化了，习性改变，使得生活在这个环境中的生物有的器官由于经常使用而发达，有的器官则由于不用而退化，这就是“用进废退”。这种由于环境变化而引起的变异能够遗传下去，这就是“获得性遗传”。并认为这样获得的后天性状可传给后代，使生物逐渐演变，且认为适应是生物进化的主要过程。 在DNA结构被发现后，人们通常认为遗传性状由基因决定，拉马克主义被认为是把获得性状遗传给后代的过程过于简单化，于是落在故纸堆里没人问津了。长颈鹿脖子越用越长，这几乎都被作为笑谈了。Denis Nobel 举了一个精彩的例子，我将其译为一个中国版本，让我们重新认识拉马克主义。 镜花缘之拉马克 vs. 达尔文 镜花缘中的秀才唐敖和林之洋、多九公三人出海游历各国，假设他们出行是由纳米公司赞助，所以乘坐的是纳米船，看到的风土人情都是细胞的尺度。某日，唐和林、多九公道了某处岛屿，岛上的居民千奇百怪200多个村落，有圆滚滚的大胖子，有细竹杆的瘦高条，有干巴巴的老头子，有水汪汪的妙龄女子。奇怪的是，岛上的居民的基因都完全相同，并无二致，但是他们的模样千奇百怪。村落相异，模样不同，有的做挑夫，有的去浇水，有的管纺线，有的去打仗。而同一个村落的居民，由其环境而定，都长得一模一样。并且他们生的子女，都继承了环境而定的模样，高矮胖瘦，完全一样。唐、林等人大为惊讶，这不是拉马克主义(Lamarckism)的明证么？遗传性状居然不由基因所决定，获得的后天性状居然可以传给后代。 这该不是偶然罢。他们起舵再行，到了另一座岛屿。让他们更为惊讶的是，这座岛屿上的居民也大约是200多个村落，居民的基因全然相同，但形态各异，并且它们的基因与上一座岛屿居民的基因并不相同。他们再到另一座岛屿，情况依然。最让人惊讶的是，这些岛屿跟大陆板块一样，会发生漂移。当两座岛屿足够近的时候，便会出现一条水路，然后有一队勇士手持锋利的梭镖，奋勇向另一座岛屿前进，环境险恶，许多人在途中便丧生。终于有勇士突破禁备森严的宫殿，此时闪电划过长空，勇士与宫殿融为一体。不久这座宫殿一分为二，二分为四，最后成长为一座新的岛屿。 Fig. 1 人体大约有200多种不同的细胞 我想此时你已经猜到，这些岛屿并非他指，正是我们人类本身。人体大约有200多种不同的细胞，包括骨细胞、神经细胞、皮肤细胞、心脏细胞等等，其形态千奇百怪，但所包含的基因却全然相同。已经分化的骨细胞等繁衍后代，虽然基因相同，仍然保持骨细胞的形态。这种获得的后天性状，不由基因而发生的隔代遗传，决不是什么奇谈怪论，而是正统的生物学发现，只不过是在细胞层面上罢了。虽然同样的基因由父代传给子代，但是基因本身并不能决定骨细胞、神经细胞等的性状。基因被打上了某种化学的标记（chemical marking, for example, a methylation of Cytosines etc.），这些化学标记才真正决定了子代细胞的性状。而更有意思的是，当人体在制造生殖细胞的时候，所有基因上的化学标记都会被抹去，这时的细胞的基因，重新恢复了可以生成一切其他细胞的可能。 总之，决定生物的性状，的确有超越基因的因素存在。真正改变生物性状的基因工程，绝非简单的将所谓“单一功能”的基因切过来，粘过去就性状改变那样简单。现在的转基因工程，对相近物种把握还比较大，对于相异物种，大部分还是靠运气(shotting in the dark)。为什么转基因试验，包括克隆试验一般成功的几率都非常低，正是这个道理。
(待续)
“ 音乐CD上的0、1代码不过是准确地记录了那些让人泪下的瞬间，当重放的时候，它能够帮助我在脑海中重新构筑出这些的瞬间罢了。CD只不过是一个数据库，关 于这些瞬间可以用0、1码表示，也可以用胶木唱片表示，一场精彩的现场演出更可以胜任。这样的道理，似乎谁都可以明白。但是真正到了关于基因与生命的 研究，人们往往会落入相同的逻辑圈套，认为DNA上的ATGC就决定了生命的一切，这真正是大谬不然。基因只不过是记录了那些生命所需物质的数据库，可以帮助细胞分子机制重新构筑出生命运动罢了。如果有一种像温泉细菌那样耐高 温的稳定的蛋白质，记录生命所需物质的DNA上的ATGC也可以完全由20种氨基酸来代替。正如CD只是音乐演奏的储存的载体，基因只不过是这个宇宙创造 和演进生命的记忆和再造的模板。它不会比这个创造和演进生命的过程多，只会比这个过程少。甚至如果抹去所有的基因的话，我们把无机小分子放到生命演进的环境当中，有关生命的信息仍然会以某种分子方式来储存和再造。基因固然重要，但基因所记忆的生命形式更为重要。就好像研究音乐，除了研究的音符和乐句，我们还需要研究篇章和段落。因此，研究基因网络对生物体的生命功能更为重要。“
在此，我给出一个使用基因网络来研究果蝇发育问题的例子，或许能更清楚的表达这个看法, 详见PPT文件。
无伴奏合唱 --- 蝴蝶
无伴奏合唱，曲如其名，既不采用任何一件乐器伴奏的合唱。从低沉回转到高亢清越的人声，每个嗓音便是一件乐器。无伴奏合唱从教堂祈祷时的圣咏，到朝圣者途中歇脚在篝火傍齐唱的小曲；从意大利若天空般澄明的民谣，到乡村丰收之日载歌载舞的欢歌。我颇为喜欢的一首无伴奏合唱，是芬兰六人美声重唱团Rajaton 的作品---《蝴蝶》。
Rajaton合唱团YouTube版本:
它一共有六个声部，清澈透明的女声作为主旋律，后面是层层叠叠，高高低低各部好听的人声作为伴奏。《蝴蝶》的旋律很美，歌词也写得很有诗情画意：无忧无虑的美丽蝴蝶，伸展娇嫩初成的双翼。虽从未看清过眼前这个大千世界，但是还是要骄傲的说：“谁让我是一只天真漂亮的蝴蝶呢？” 以下是歌词：
Butterfly
(music & lyrics by Mia Makaroff, 1970-)
Sweet is the sound of my newborn wings
I stretch them open, let them dry
I haven''t seen this world before
But I''m excursed, I''m a butterfly
Sweet is the touch of your newborn wings
We fly in circles, play with the sun
We haven''t seen this world before
So fair so bright, so blue the sky
Love me, love me on the leaves
Before we say goodbye
Love me, kiss me with the breeze
You will be my lullaby
- Tommorrow I''ll die
Sweet is the wind as it gently blows
The day away. And the night time comes
Great are the wonders that silence shows
I fall asleep and I dream of the sun
And my butterfly
译文：
甜蜜是我新翼的音阶
我将其伸展，将它晾晒
我从未见过这大千世界
但是我不担心，因为我是漂亮天真的butterfly
甜蜜是我们新翼的触碰
我们尽情起舞 ，与阳光嬉弄
我们从未见过这
如此安静，如此澄明的天空
Literature review is a basic skills for an active researcher. However, it could be very time-consuming even if you only follow a few important journals in biophysics. So in our group, we have a collective Journal scan - "Everybody makes contributions, everybody gets rewards". We assign the important journals to different person. Then they were put together in our Wiki website.
Biophysics Journal Scan in July, 2008
In biophysics Journal, one model was built to explain the shape oscillation of regenerating hydra. In Cell, telomere, also called 'Age gene', is found to have a rapid movement under the influence of several proteins. In Europhysics Letters, one paper talked about the 'footprints' of the irreversibility. in PLoS Biology, there is a paper talking about the noise in speech. In PNAS, a paper talked about bi-directional membrane tube dynamics driven by non-progressive motors
Biophysics Journal Scan in August, 2008
Stochastic processes are everywhere in the biological world. In ArXiv this month, there are three papers about stochatic models for Cancer growth, Boolean random network and population dynamics of the food web. For bio-molecules, the structure-function relationship is a forever topic, there is a paper talking about minimum model for proteins and RNAs. Journal of the Royal Society, the Britain version of PNAS, published a very good review paper about biological switches and clock. How the components of protein to act together to have a definite function in a noisy environment? This is truly an interesting topic. Ou-yang, the head of institute of Theoretic Physics of CAS, published a paper about membrane in European Physics Journal E.
In PLoS Computational Biology, one paper proposed that the evolution of protein complex does not come from random rewiring of its structure. Instead, when it came into being for a function, it will be highly conserved during the evolution. in PNAS, there is a good paper talking about some new discoveries about protein folding.
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Physics of Living Matter is a serial of small conference for the cutting-edge biophysics held in Cavendish Laboratory, Cambridge. It invites top researchers in this field to talk about the latest development in this field.This is 3rd one in the serial.
Conference is small and very interactive. You can have zero-distance talks with big guys in the field. All topics give the hinds where biophysics will go in the coming year. At above all, if you submit your poster an are accepted, it is free of registration.Details are as following:
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Physics of Living Matter 3
The Physics of Living Matter explores how the techniques, methods and general philosophy of the Physical Sciences can be applied to Biology. It is concerned with the structure and organization of biological systems and has the cell at
its centre. From there, it extends both down to the molecular realm and upwards
towards the tissue/organism level. At this years symposium the L Bragg Lecture will be given by Professor Xiaoliang Sunney Xie of Harvard University and other
confirmed speakers include Professor Denis Noble, Professor Winfried Denk and Dr Jennifer Lippincott-Schwartz. We will also celebrate the launch of the Physics of Medicine initiative of the Cavendish Laboratory and School of Clinical Medicine.
Physics of Living Matter 3
16–17 December 2008,
Venue: The Cavendish Laboratory, Cambridge
For more information see: www.gen.cam.ac.uk/plm
To register please email horizon.forum@rsd.cam.ac.uk stating your Name
(including title), Department and any dietary or special requirements
Speakers:
Dr Michel Bornens, Institute Curie, France
Professor Kevin Brindle, University of Cambridge
Dr Ruth Cameron, University of Cambridge
Professor Winfried Denk, Max-Planck Institute for Medical Research,
Professor Kishan Dholakia, University of St Andrews
Dr Sui Huang, University of Calgary
Dr Julian Huppert, University of Cambridge
Dr Ulrich Keyser, University of Leipzig
Professor David A Lomas, University of Cambridge
Professor Denis Noble, University of Oxford
Professor Mike Payne, University of Cambridge
Dr Mark Schnitzer, Stanford University
Dr Jennifer Lippincott-Schwartz, National Institutes of Health, Bethesda
Dr Petra Schwille, Biotechnologisches Zentrum der TU Dresden
Professor Kevin Shakesheff, University of Nottingham
Professor Ben Simons, University of Cambridge
Dr Krystyne J. Van Vliet, Massachusetts Institute of Technology
L. Bragg lecture: "Single-Molecule Approach for Biochemistry, Molecular Biology
... and Beyond"
Professor Sunney Xie, University of Harvard
Including the GRAND OPENING of the Centre for the Physics of Medicine
Professor Alison Richard, Vice Chancellor, University of Cambridge
Professor Sir Aaron Klug, MRC LMB, Cambridge
Professor David Delpy, Chief Executive of EPSRC
Physics of Living Matter 3 is supported by Carl Zeiss, Leica, Olympus and the Royal Society Journal of Interface
这个验证负熵存在的经典实验是由加州伯克利 的Liphardt 和Bustanmante等人完成的，其成果发表在2002年的Science第296期。
Fig. 1 Configuration of the experiment (left) and Force-displacement relation (right)
这个实验的新颖之处在于成功的使用光镊控制单个生物小分子，进行关于细胞单分子的力、位移和能量的测量。实验的对象采用单个RNA小分子，通过RNA与DNA配对做成手柄，然后粘结在两个由光镊控制的微球上。RNA虽然是单链结构，但是会由于A-U,G-C配对形成发夹结构(hairpin)。当对其两端加力以后，这个hairpin结构会打断A-U,G-C之间的氢键，被拉成一条直线。但取消两端力以后，RNA会自发重新形成hairpin结构，如
欧洲生命科学合作组织（ELSO）的重头戏是一年一度的欧洲生命科学年度会议，是欧洲分子生物学、细胞生物学科研前沿的展示与交流。其会议组织与规模都与美国细胞生物学学会（American Society for Cell Biology）的年会相似，试图为欧洲分子生物学、细胞生物学的研究者提供一个交流平台。今年的会议在地中海沿岸的海滨城市尼斯(Nice)举行，从飞机上望下去，阳光下的地中海一片湛蓝，朵朵白帆点缀其间。海岸则是山峦起伏，色彩鲜艳的小屋在茂盛的热带植物中时隐时现，海鸥起处，浪花点点。
一些精彩的讲座
整个会议共有近两百场讲座，一个下午同时有七个平行会议。Science, Nature 和 Cell是这场会议的赞助商，都在发送纪念品或积极地吸纳新的会员，努力在新一代的作者群中建立自己的声望。会议的重头戏是大约400个poster，平均一天有近150个poster。在熙熙攘攘的大厅里穿行，人头攒动，讨论声声，真有科研赶集的味道。但这也是会议当中最有可能取得收获的时机，碰到自己感兴趣的问题，可以和本人面对面的交流与讨论，真正让人受益匪浅。这次会议 的官方网站（http://www.elso.org）对整个会议的内容有一个介绍，我在这里谈谈影响深刻的讲座。
系统生物学已经无可辩驳的影响到了整个生命科学的发展，会议的第一场特邀报告就是由哈佛大学的Pamela Silver做的“Design Biological system”，主要介绍了哈佛大学新近成立的“Institute for Biologically Inspired Engineering”（http://hibie.harvard.edu/）的科研方向。随着近五十年细胞生物学与分子生物学的飞速发展，人类已经就基因与遗传、细胞的结构与各种生理机制，发现了大量的事实。正如十八世纪天文学大量观测数据的积累导致了物理学的大发展一样，目前生物学的大量事实与观测数据的积累，也必然促进系统生物学的发展，即通过建立系统模型来推动对生命现象的深刻认识，揭示生命功能的构成规则。通过生物学与物理学、微观工程技术和计算模型相接合，创造出新的材料、微型生物机器和揭示出新的控制理论。
系统生物学的发展直接改变了人们对疾病的认识。细胞生物学与分子生物学的研究成果不再束之高阁，分子生物学家需要和临床医生交流，以基因、细胞生化机制为基础，以系统生物学为方法，对疾病建立分子和细胞生物学的系统模型，为疾病的诊断和治疗提供新的思路。基于分子生物学的Disease Models & Mechanisms，正在成为一个热门话题。
癌症现在基本上被公认是基因病，是现代化社会的一大杀手。当体内细胞分裂一次，基因复制出现些许差错，逐代积累，基因出错的几率越来越大，这也是为什么癌症在老龄以后多发的原因。癌症为多细胞生物所特有的疾病，单细胞生物并非没有基因出错的可能，只不过直接就被淘汰掉了。癌症是多细胞生物的一种“逆向进化“，癌细胞破坏了多细胞之间的平衡，“极端利己主义”的大量疯长，最终导致整个生物体的崩溃。 使用化疗、放疗杀死癌细胞后的病人，会在若干年后复发。这种现象促使了癌症干细胞的假设的提出。这个假设在近几年迅速发展，已经大大影响了癌症研究的方向。上周的Economist <
系统生物学是一门新兴的学科，但是很容易望文生义，以为系统生物学就是细究生物系统的科学。连系统生物学元老人物Denis Noble 也承认：在英国90%的以系统生物学名义申请的项目，只不过是改头换面的“生物信息学和基因组学”罢了。于是大家都很担心，系统生物学该不会是目前经费缺乏的实验室用来招徕眼球和新一轮圈钱运动的幌子，最后只不过是一件皇帝的新衣罢了。于是，现将关于系统生物学的种种疑虑汇集于此，做一个九问系统生物学。
This year’s Nobel Prize of Chemistry went to three scientists who made significant contribution toward marking proteins in the living cell with Green Fluorescent Protein (GFP). Nobel prizes usually cause a sensation in the media but not among real researchers. Since if the discovery could be bestowed with the honor, it has already been widely known or widely used for quite a while. Now what researchers really care is what will come after Green Fluorescent Protein technology since GFP certainly has some limits. There are still many urgent demands from biologists which GFP can not meet.
写完系列1以后通过和大家的问答发现，发现系统生物学的这一称谓，和目前系统生物学真正的研究内容，有非常大的不同。虽然在英文术语中称作“Systems Biology”，但我觉得，就目前主要的研究内容和需要解决的问题而言，翻译为系统