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物 理 生 物 学

    物理生物学(Physical Biology)是一门新兴的前沿交叉学科,旨在利用新近发展起来的物理学先进概念和技术,精确地测量和描述生物体系的结构、功能和行为,把生物学建立在定量的物理学基础之上。物理生物学的出现是现代学科交叉与发展到一定阶段的必然趋势。正如化学生物学一经提出即形成国际上的研究热潮一样,物理生物学的概念在提出之后,立即得到了国际学术界的高度重视。例如,哈佛大学建立了物理生物学方向和专业,霍普金斯大学成立了“物理与工程生物学”研究生计划。英国Institute of Physics (IOP)出版社已经发行了Physical Biology的杂志。加州理工学院在诺贝尔奖得主Zewail的领导下,建立了物理生物学研究中心,并于2007年召开了第一次物理生物学研讨会,汇集了生物学、物理学、化学等多个领域的包括多名诺贝尔奖得主在内的顶级学者,如David Baltimore,George Whitesides, Leroy Hood, Stephen Quake等。最近,World Scientific出版社出版了Physical Biology: From Atoms to Medicine的书籍。

物理生物学是一个发展中的概念,目前尚无一个严格的定义。我们试图通过对几个相似的概念的比较来阐述物理生物学的主要特征。

生物化学(Biochemistry)与化学生物学(Chemical Biology)。生物化学是主要应用化学的理论和方法来研究生命现象,在分子水平上阐明生命现象的化学本质,即研究生物体的化学组成及化学变化的规律。化学生物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰/调节正常过程了解蛋白质的功能,通常也被叫做化学遗传学(chemical genetics)。生物化学具有悠久的研究历史,而化学生物学则是自90年代中期以来的新兴研究领域,由哈佛大学的Schreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分别在东西海岸提出并引领这个领域。目前,化学生物学上在国际已得到广泛认可并正迅速发展,如Nature出版了Nature Chemical Biology,美国化学会出版了ACS Chemical Biology等化学生物学方面的专业杂志。

生物物理学(Biophysics)与物理生物学(Physical Biology)。生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系,生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科,主要包括分子生物物理学、放射生物物理学、生理生物物理学和理论生物物理学几个分支。可以说,生物物理学是侧重于研究生命物质的基本物理规律的科学。而物理生物学则是利用新近发展起来的物理学先进概念和技术或发展新的物理技术,使生物学建立在定量的物理学基础之上的新兴前沿交叉科学。