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网络科学促进了新交叉学科发展：  网络生物学及网络医学 曾宪钊 Email: Zengxzc1945@163.com 报告提纲一、生物科学面临的新挑战促进网络科学与生物科学的交叉融合二、网络科学与生物科学交叉的3个重大课题三、网络科学家提出了网络生物学四、网络科学家提出了网络医学五、网络医学和网络生物学将促进中西医结合并融入未来的世界医学 一、生物科学面临的新挑战促进网络科学与生物科学的交叉融合 2000年，人类基因组计划完成，许多科学家曾预测在可能发现15—25万个人类基因。有关方面却报告只找到2—2.5万个基因。连小小的果蝇都有1.2万个基因。人类是地球生物中最复杂生命形态，其基因数量何以比原先预测的要少得多?生物学家大惑不解，有许多研究表明：生物体内的基因网络不是以往的科学家们曾经想象的那样整齐而有序，而是非常多变而复杂；一个基因对应于某一种蛋白质并完成某一种特定功能的传统遗传学观点是错误的。生物科学面临重大挑战。 近年来，美国等国家开始大力支持以多学科交叉方式开展新的生物科学研究，特别重视研究各种新型生物网络，从而为网络科学带来重大发展机遇，特别是在网络生物学、网络医学等新交叉科学领域。 2005年11月1日，美国科学院国家研究委员会所属“陆军科学技术专业委员会”发表了研究报告《网络科学》，其中特别建议美国政府重视利用生物学和网络科学等多学科来研究各种生物网络和系统生物学，以便了解生物武器造成疾病的机理。 二、网络科学与生物科学交叉的三大课题 21世纪后基因组时代的生物学发生了从组学到系统生物学和网络生物学的演变，从个体基因、蛋白质的排序、结构、功能研究，发展到对群体分子相互作用、路径和高层组织的生物网络的研究。在2008年召开的网络科学国际会议上，R.Albert在报告中介绍了网络科学与生物科学交叉的三大课题： 1.网络发现(即在一个生物实体集合中构建相互作用的网络); 2.网络分析(即网络数据信息的收集和挖掘) ; 3.建立动态网络模型（即交互网络与系统动态行为之间的关系）。 网络发现的经典案例 Darwin描述物种进化的网络图  1837年，在他的第一部书稿中描述物 种进化过程时采用了树形网络图 根据《黄帝内经》的文字绘制的描述 人体12条经络构成的有向环形网络  Crick描述细胞遗传信息流的网络图 1953年，他与Watson和Wilkins发现DNA 的双螺旋结构，他们共同获得了1962年 诺贝尔生理学和医学奖。 2010年3月，我撰写的《网络科学》（第3卷，生物网络）由军事科学出版社出版。该书介绍了网络科学与生物科学的交叉科学——网络生物学；介绍了基因调控网络、蛋白质相互作用网络、信号转导网络、代谢网络、生态网络及其模型；介绍了基于网络科学的复杂网络理论的生物网络模型。  三、网络科学家提出了网络生物学 2005年7月2日，在匈牙利首都布达佩斯召开的欧洲生物化学联合会（FEBS）第30届年会上，授予美国网络科学家Barabási“系统生物学周年纪念日奖”，奖励他在细胞网络研究，主要是在代谢网络和蛋白质相互作用网络的无标度特性研究中的重大贡献。2006年5月24日，在国际网络科学会议（NetSci2006）上，Barabási介绍了一门新交叉科学——网络生物学的新进展。目前，网络生物学研究的主要目标是分子和在一个活细胞中的分子之间的相互作用，了解这些分子和在他们之间的相互作用如何决定这些功能非常复杂的机制。网络生物学研究表明细胞网络服从网络科学的普遍规律，它提供了一个新的概念框架，在21世纪可能引起生物学和医学的革命性变化。 2002年，Barabási在《Science》发表了 “生命复杂性的金字塔”的论文，并用右图描述了其4层结构：第1层：金字塔底层，它是传统生物学对于细胞和组织最基本组成部分的描述，包括基因组，转录组，蛋白质组和代谢组；第2层：细胞和组织的组件，包括遗传调控的模体及代谢路径等；第3层：细胞和组织的功能模块；第4层：功能模块构成的大规模组织，其中一些具有无标度网络的特性。还有一些是宏观层次的生物网络，例如疾病传播网络（非典型性肺炎等）、生态网络（食物网络等）及生物群体网络（昆