隨筆-生命科學的步調危機

最近在陽明與一些大學生與研究生聊天，聊到作為一個「生命科學系」的學生是否需要物理、數學等方面的訓練。這觸發在四年前，相同問題但答案已經大不相同了。四年前從高中畢業進入生命科學系，開始學習生命科學，還懵懵懂懂地看著許多生命科學的問題，那時候時常幻想著利用資訊、程式等技術，配合上量子力學的理論來解決生物問題。當知道我的想法時，許多同學都露出不可思議的表情看著我，對他們來說進入生科系就是為了逃避重理論理解的數學和物理。而當時生命科學的主流也在純分子生物技術的發展，加上2000年Human Genome Project的完成，對於許多生命科學學生而言，物理、資訊等都是生命科學的「旁門左道」，真正重要的是PCR、電泳等生物技術的「基礎」運用。

事過境遷，整個生命科學的方向在不知不覺中已經慢慢的改變了。短短不到4年的時間，生物資訊與結構生物學已經變成分子生物學不可或缺的一塊，數學、物理儼然變成生命科學的「基礎」，仔細的觀察整個歷史脈絡的話，不難發現為何「旁門左道」變成「基礎」! 整個生命科學的發展情況，一開始就與物理學跟數學脫離不了關係，大概可以看到--物理-> 化學-> 生命科學 -> 心理學 -> 社會科學等幾個不同大小的層次。不同的層次在發展的早期，因為累積資料的不足等許多因素的限制，所以每個領域獨自發展自己的理論，但以量子力學的出現為例，化學已經跟物理學是一體兩面了，而兩大領域的關係也逐漸的被總合起來。

因此把歷史因素放進來看生命科學，可以發現生命科學處於一個有趣地位。生命科學主要分為兩大領域，一個是分子生物學，另一個演化生物學(在這裡指的是廣義的定義)，這兩個領域把生物學一分為二，分子生物學研究低層次的分子機制，而演化生物學研究高層次互動的關係，許多外國一流大學的Program也以這種方式進行分類，如芝加哥大學。分子生物學往下就是物理學，而演化生物上去就是心理學與社會科學，面臨與不同領域總合的問題，是否生命科學就如同化學一般被物理學合併呢？在這裡我不討論其中化約論的問題。反之從歷史脈絡中，可以發現現在的生命科學，從1950年代DNA結構解出開啟分子生物學崛起之路，到2000年Human Genome Project解出，整個分子生物學已經累積了很多實驗觀察的資料，但主要集中在生物細胞層次的觀察。生命科學面臨兩邊壓迫的窘境，大量的資料如何了解一個完整複雜的生物體以及生物與環境之間的關係，其錯綜複雜的關係就需要有系統的分析，需要資訊科學大量處理的能力；相對地，單純生化實驗的觀察，則面臨了解準確的物理作用機制的壓力，所以結構生物資訊學也從下面走了上來。高與低兩個層次發展帶領著整體生命科學的發展。

兩個層次的走向早在90年代的美國就被許多偉大科學家討論，他們書籍就已經注意到其發展，更提出整個研究方向可能的走向。如Ernst Mayr在One Long Argument(1993)中最後就提到整個Human Genome Project的進行，認為整個研究主軸會走向gene之間複雜層級的關係等研究，這與現在台灣最熱門的以生物資訊等技術來研究genome走向不謀而合。回過頭來，台灣許多生物學家在2000年還在為自己參與Human Genome Project興奮不已，大力推行分子生物學技術。到了2004年，整個生命科學走向開始注重物理、數學等基礎時，我們有沒有想過4年前的「旁門左道」變成何時變成了「基礎」？而這提醒了我們在科學歷史中，一件十分值得我們借鏡的事件，於20世紀前期，心理學完全是由行為主義學派所主宰，在那時候不用行為主義就不是主流，而其他研究方式完全被排擠。但到了20世紀中之後，由於計算理論的出現造成功能主義取代傳統行為主義，使得短短不到十年內，心理系找不到做行為主義研究的教授，而許多只會學習行為主義的學生也從學術界消失了。我想這也是台灣生命科學界的重大隱憂，由於生命科學正在面臨轉型的臨界點中，4年前的學生沒有物理、數學的能力在生命科學中是否有競爭力呢？是否台灣的生命科學變成第二個心理系呢？