王小理:2025年生命科学发展回顾与展望

选择字号:   本文共阅读 630 次 更新时间:2026-01-14 21:47

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王小理  

 

2025年,生命科学研究范式转型愈发深刻。观察描述、模拟预测与工程改造深度融合重塑研究逻辑;研究边界的拓展与学科的交叉会聚同步推进,正在打破传统领域壁垒;产业突破与国家层面的安全与战略激烈互动,也让这一领域的战略价值愈发凸显。人类对生物学意义上的生命的理解与认知能力达到前所未有的高度。同时生物科技能力的加速扩张,也伴随着安全风险与国际治理体系相对滞后的挑战。展望未来,真正的挑战或许不再局限于技术突破本身,而在于能否构建与之匹配的、敏捷而包容的全球治理与合作框架。

生命科学与生物技术发展进入快车道

生命解码迈入高维图谱时代。面向世界科学前沿,科学家相继绘制首张完整的动物大脑活动图谱、首个覆盖拟南芥整个生命周期的遗传图谱、首张维管植物整合细胞图谱、细胞核内染色体的详细空间图谱、健康肠道菌群参考图谱,并揭示大脑发育、跨代遗传变化、亚纳米级细胞糖膜、猪肾移植人体后的详细免疫反应的精细结构。一系列突破性图谱和多个大型生物数据集的发布,标志着人类对生命奥秘的探索已从绘制静态的“基因序列地图”,升级为解析动态、多层次的“生命系统全景图”,为构建更逼真的“虚拟细胞”“虚拟器官”乃至“虚拟生物体”提供不可或缺的底层数据。

技术集群成为驱动生命科学发展的核心引擎。以观测解析、模拟预测、精准设计、精细调控为代表的功能性技术群持续迭代,不断重塑领域的边界与形态。单细胞级精准定位成像、时间分辨荧光蛋白、体积DNA显微镜、微米级蛋白质组成像等技术,结合数小时内完成的全基因组临床测序,共同推动研究从“猜测关联”迈向原位、实时、多维度的“机制洞察”。心脏类器官、多脑区整合类器官、子宫模拟芯片为代表的高保真生理模型,大幅提升生物过程模拟的系统预测能力,为疾病研究、药物测试提供“数字替身”。国际酵母基因组合成计划圆满结束,新型基因编辑工具实现完整基因的精准嵌入,表观遗传编辑技术则引发基因编辑技术的二次革命。通用型CAR-T突破免疫排斥瓶颈,递送技术进一步工程化,植入式临床脑机接口技术实现重要突破,菌群疗法在肿瘤与代谢疾病中展现效果。整体上,精准设计、调控改造生命对象和过程的技术能力日趋成熟。

研究边界持续拓展。将真核生物起源定位于27.2亿年前,挑战并刷新对生命起源的认知;在距离海面9533米的深渊发现化能合成生态系统,将生命研究“空间纵深”拓展至地球最深海域;天舟九号三项空间生命科学实验的完成,则将实验室延伸至地外太空。这些技术探索背后是生物信息技术、万米级深海探测、空间在轨自动实验平台等一系列尖端技术的支撑。更重要的是,标志着生命科学正与地理学、海洋科学、航天工程、地球化学、数据科学等学科发生深度交融,推动人类对生命本质的理解迈向更广阔、更纵深的疆域。

与AI深度融合加速研究范式变革。2020年推出的蛋白质结构预测工具AlphaFold 2,颠覆人们对人工智能在科学领域潜力的认知。它被《科学》期刊评为2021年度科学突破,其开发者随后于2024年获得诺贝尔化学奖。2025年,继AlphaFold3破解蛋白质—核酸—配体复合物预测难题后,涌现出BoltzGen、AlphaGenome、RF-diffusion2、Evo2、STATE等一系列垂直领域的专用科学AI。从高效预测蛋白质结构、优化代谢通路,到逆向设计具有特定功能的崭新生物元件与细胞工厂,AI正在实现全尺度、跨模态的生命系统解析与设计。更关键的是,AI进一步通过智能体驱动自主规划并执行跨领域的复杂生物医学实验,产生的数据反馈进一步训练和优化AI模型,实现“干湿闭环”,使开发效率呈数量级提升,从根本上重塑生命科学研究范式。例如,整合机器人液体处理系统、高通量测序仪与强化学习的“铸造厂3.0”平台,成功设计出塑料降解效率比天然酶更高的新酶,标志着“设计—构建—测试—学习”循环的完全自动化。

产业发展、生物安全与战略政策激荡

产业发展新高度。前沿科学的突破在2025年以前所未有的加速度进行转化,催生出新的治疗范式、生物经济新蓝图与资本新图景。首个定制化体内碱基编辑疗法完成首次临床应用。多款mRNA肿瘤疫苗在胰腺癌、卵巢癌等领域崭露头角,推动癌症治疗进入精准免疫时代。2025年,我国批准上市创新药达76个,对外授权交易总金额超过1300亿美元,授权交易数量超过150笔,反映出全行业向源头创新的深化转型。AI制药不再是“未来叙事”,全球AI制药公司超350家,全球十大制药巨头均已布局AI,全年相关投融资事件近80起。生物制造、生物育种、生物环保、生物材料、生物计算和存储等行业不断掀起新热点。资本市场在经历寒冬后理性回暖,大型科技公司通过生物医疗数据平台和AI工具深入医疗核心,与生物科技巨头在打造“生命科学云平台”上激烈角逐。

生物安全挑战进一步凸显。一方面,实验室诞生的最具变革性的科学突破,也是安全议题的源头。例如,值得关注的双重用途研究与增强大流行潜力病原体研究、AI辅助病原体设计、基因合成、“镜像生命”等。其中,“镜像生命”引发的潜在风险尤为引人关注。从2025年6月巴黎“镜像生命的风险”国际会议,到2025年9月曼彻斯特“2025年工程与保护合成生命”国际会议,再到美国国家科学院有关“镜像生命”研讨会,围绕“镜像生命”的讨论逐渐深入:虽然创造完整的“镜像生物”目前技术上不可行,但需要充分考虑现有政策、指南及其他监管机制是否足以应对“镜像生命”相关的风险与收益,以理性的方式划定伦理边界。另一方面,主要国家在生物技术前沿展开激烈竞赛,不仅体现在技术研发,更延伸至供应链安全、数据管控、出口管制、人员监管等多维度。美国生物安全法案(BiosecurityAct)从2024年1.0版的酝酿到2025年2.0版的正式通过,正是这一趋势的缩影。欣慰的是,世界卫生组织(WHO)成员国2025年一致通过具有法律约束力的全球首份《大流行传染病协定》,为加强全球大流行病防范注入新动力。世界自然保护联盟否决“暂停野生物种基因工程”提案,并通过该机构首个涉及与自然保护相关的合成生物学政策,标志着国际生物保护领域对新兴技术从“全面警惕”向“科学治理”的重大转变。

大国战略竞合加深。生物医药产业是关系国计民生和国家安全的战略性新兴产业。在科技革命与地缘政治影响下,2025年全球生物领域发展战略呈现“群雄逐鹿、路径分化”的立体竞争全景。美国《提高生物研究的安全性和可靠性》行政令、《2026财年国防授权法案》以及将制定的《国防生物技术战略》《传染病医学研究战略计划》均强调,“必须确保美国在全球生物技术革命中的领导地位”。欧盟发布《打造全球最具吸引力的生命科学之地:欧盟2030战略》《具有竞争力和可持续性的欧盟生物经济战略框架》,指出要弥补欧洲在“AI领域难以与中美科技巨头抗衡”的短板。韩国批准人工智能生物国家战略,计划在药物开发、脑部与抗衰老、医疗器械、生物制造和农业食品五大领域开发人工智能生物模型。印度延续2024年发布的《面向经济、环境与就业的生物技术》(BioE3)政策,强调促进生物制造可持续变革,“使印度成为生物创新领域的全球领导者”。

2026年展望

生物与AI加速融合。《自然》杂志展望指出,未来科研将更广泛地应用集成多语言模型、可自主执行复杂流程的AI智能体与AI实验室,甚至能在极少人力介入下独立运转。同时,高质量生物数据作为驱动AI进阶的关键养料,其体系建设已成为维持科学竞争力与创新优势的核心。因此,构建高质量生物数据集与发展原生AI生物科研设施,也将成为全球科研布局的重点方向。

生物安全规则的持续叩问。人工智能与生物技术的叠加催生新型未知风险,引发对更精细化的监管工具和全球性安全准则的叩问。《禁止生物武器公约》审议大会上,各国已开始讨论将“与生物相关的包括AI新兴技术”作为常设议程。然而,《大流行传染病协定》关于病原体获取和惠益分享系统附件谈判、“合成生物体环境释放”谈判还面临不确定性,凸显全球治理的复杂性与紧迫性。

监管与治理纵深推进。西方国家正深化其生物技术监管框架,呈现出简化国内审批与强化跨境监管并行的全球趋势。英国将实施近二十年来最大规模的临床试验监管改革,大幅简化流程以加速市场准入。欧盟2025年底推出的《生物技术法案》,期望尽快建立促进创新的响应型监管体系。美国在简化产品审批同时,显著强化生物数据安全标准与出境管控。在此背景下,生物数据主权与跨境科研合作之间的张力日益凸显。基于联邦学习的“可用不可见”数据共享技术模式,有望成为在保障数据主权前提下促进全球科研协作的关键路径。

展望2026年及更远的未来,新一轮生物技术革命与产业变革能否健康发展,不仅取决于科技的突破,更取决于全球治理。国际社会亟待构建一个能够平衡创新与风险、协同合作与安全的新型治理框架。在此进程中,科学共同体与国际社会肩负着前所未有的关键责任。我国必须把握战略窗口,系统化、前瞻性地推进生物领域治理体系建设,以坚定的战略定力从容应对复杂变局,主动引领新一轮生物技术革命浪潮。

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