Kommt das Zeitalter der Biowissenschaften?

Auf der 19. Global Analyst Conference von Huawei, die gestern eröffnet wurde, konzentrierte sich Huawei auf Themen wie „Erforschung der Zukunft, industrielle Innovation, Digitalisierung und geringe Karbonisierung“ und schlug zehn Fragen und Herausforderungen für die Zukunft vor. Dabei ging das Unternehmen davon aus, dass „die Informationstechnologie in mehr als einem Jahrzehnt um das Hundertfache wachsen wird“.

Themen der Biowissenschaften kamen auf dieser Konferenz häufig zur Sprache und man kann sagen, dass die großen Geister hier ähnlich denken. Die Biowissenschaften sind für viele Menschen zu einem Konsens geworden und viele der größten Branchenriesen äußern ähnliche Ansichten, was einen Trend darstellt.

Dieses Mal erwähnte Huawei insgesamt zwei grundlegende Themen, von denen eines mit den Biowissenschaften zusammenhängt; und zwei der acht Herausforderungen im Bereich Spitzentechnologien stehen auch im Zusammenhang mit den Biowissenschaften. Tatsächlich hätte die akademische Gemeinschaft möglicherweise schon früher reagiert.

Heute werde ich mit Ihnen über Wissen im Bereich Biowissenschaften sprechen.

01. Die Biowissenschaften nehmen Fahrt auf

Nehmen wir als Beispiel den Nobelpreis, die berühmteste Auszeichnung im akademischen Bereich. Unter den drei wichtigsten Auszeichnungen in den Naturwissenschaften wird der Preis für Physiologie oder Medizin zu 100 % an Biowissenschaften vergeben. Seit dem Jahr 2000 wurden etwa zwei Drittel der Nobelpreise für Chemie auch im Bereich der Biowissenschaften verliehen.

Wenn dies eine umfassende persönliche Leistung ist, dann besteht die direkteste akademische Grenze darin, sich klar auf den Bereich der Biowissenschaften zu konzentrieren.

Nehmen Sie als Beispiele Nature und Science, zwei umfassende Top-Zeitschriften, die von der akademischen Gemeinschaft anerkannt werden. Wenn Sie ihre neuesten Arbeiten aufmerksam verfolgt haben, werden Sie feststellen, dass sich fast die Hälfte der Forschung mit Biowissenschaften beschäftigt.

Bereits im Jahr 2005, anlässlich des 125. Jahrestages der Gründung der Zeitschrift, sammelte die Redaktion von Science die Erkenntnisse der weltweit führenden Wissenschaftler und schlug 125 wichtige bahnbrechende Themen vor. 46 % dieser Themen entfielen auf Life-Science-Themen. Zählt man die 9 % der Kognitionswissenschaften hinzu, kann man sagen, dass die Biowissenschaften die Hälfte des Landes ausmachen.

All diese Phänomene beweisen eines: Die Zukunft gehört den Biowissenschaften.

Warum wurde es in diesen Jahren vorgeschlagen und nicht schon früher, im frühen 20. Jahrhundert oder früher?

Das ist kein Zufall. Tatsächlich ist es das unvermeidliche Ergebnis der technologischen Entwicklung.

02. Der Beginn der Biowissenschaften ist ein unvermeidliches Ergebnis der Entwicklung der menschlichen Technologie

Wenn Sie mit der Geschichte der Wissenschaft vertraut sind, haben Sie sich vielleicht gefragt, warum Newton im 17. Jahrhundert das Gesetz der universellen Gravitation entdeckte, Lavoisier im 18. Jahrhundert Sauerstoff und Wasserstoff benannte, Darwin jedoch erst im 19. Jahrhundert die Makrotheorie der Evolution beobachtete und aufstellte und warum die Menschen erst im 20. Jahrhundert die Genetik wiederentdeckten und menschliches genetisches Material fanden.

Tatsächlich liegt ein wichtiger Grund darin, dass das Verständnis der Menschen für die Wissenschaft im Großen und Ganzen ein Prozess ist, der von einfachen Systemen zu komplexen Systemen führt.

Basierend auf der hochentwickelten Mathematik war das Verständnis der Physik durch Mathematik ein wichtiger Prozess in der frühen Physik und es wurde auch grundlegend interpretiert, dass die Essenz der Welt Atome sind.

Auf dieser Grundlage führte das Verständnis der durch die Kombination von Atomen gebildeten molekularen Welt zum Zeitalter der Chemie.

Was ist mit den Biowissenschaften? Es handelt sich um eine umfassendere Zusammensetzung, die auf komplexen chemischen Molekülen, komplexen biologischen Reaktionen zwischen organischen Molekülen und einem zunehmend vielfältigeren und umfassenderen komplexen System von Molekülen über Zellen bis hin zu Individuen basiert. Ihre Erforschung ist untrennbar mit den Grundlagen der Physik, Chemie und sogar Mathematik verbunden. Aus diesem Grund muss die Entwicklung der Biowissenschaften verzögert und bedingt erfolgen. So wie die Entwicklung der Chemie es uns ermöglicht hat, die Grundbausteine ​​des Lebens wie Proteine ​​und Nukleinsäuren zu verstehen, hat die Entwicklung der Physik die Entdeckung der DNA-Doppelhelix gefördert.

Heute verfügen wir über ein umfangreiches Wissen in Mathematik, Physik und Chemie und haben begonnen, uns mit den Biowissenschaften zu beschäftigen. Diese werden auch versuchen, einige der größten Probleme der Menschheit aller Zeiten zu lösen:

Wer ich bin? Woher komme ich? Wohin gehe ich?

03. Wer bin ich?

Dabei handelt es sich um Fragen der Erkenntnis und des Ursprungs, die jeweils einen großen Sachverhalt darstellen.

Kognitive Fragen stellen sozusagen die Krone der Biowissenschaften dar: Wie funktioniert unser Gehirn? Wie werden unser Verhalten und unsere Psychologie reguliert? Was sind die Mechanismen verschiedener Gehirnfunktionen und -erkrankungen? Können Menschen das Gehirn zusätzlich nutzen, etwa für Gehirn-Computer-Schnittstellen und künstliche Intelligenz? Und mehr noch: Können Menschen Gehirne erschaffen? Das heißt, das Gehirn zu verstehen, das Gehirn zu schützen, das Gehirn zu entwickeln und das Gehirn zu erschaffen [1].

Dasselbe gilt für die Frage nach der Herkunft: Ist das Leben auf der Erde heimisch oder stammt es von außerhalb der Erde? War die früheste Lebensform DNA, RNA, Protein oder etwas anderes? Wie verläuft die Evolution des Lebens? [2]

04. Woher komme ich?

Dieses Problem hat mindestens zwei Ebenen: das Problem der Herkunft und das Problem der Medizin.

Der Ursprung ist wie oben. Ist die Entstehung und Bestimmung des menschlichen Geschlechts aus medizinischer Sicht tatsächlich durch XY bedingt? Wie entwickelt sich der frühe menschliche Embryo? Können Menschen in einer künstlichen Gebärmutter geboren werden? Wird das menschliche Y-Chromosom in Zukunft verschwinden? Können menschliche Eizellen sich regenerieren? 【2】

05. Wohin gehe ich?

Bei dieser Frage handelt es sich in erster Linie um eine medizinische und kognitionswissenschaftliche Frage.

Ersteres bestimmt, wann die Menschen gehen. Schließlich kann man sagen, dass Krankheiten ein Problem sind, mit dem die Menschheit schon immer konfrontiert war, angefangen bei leichten Erkrankungen wie Erkältungen und Fieber bis hin zu schweren Erkrankungen wie Krebs und koronarer Herzkrankheit sowie den in den letzten Jahren weit verbreiteten Epidemien. Dies sind alles Probleme, an deren Lösung unsere Medizin intensiv arbeitet. Mit Hilfe der Medizin hat sich die Lebenserwartung der Menschen insbesondere seit dem 20. Jahrhundert dramatisch erhöht. Dies alles ist den gemeinsamen Anstrengungen unzähliger Ärzte und Wissenschaftler zu verdanken. Die Akzeptanz des Todes und der Zukunft ist ein weiteres wichtiges Thema. Da die Biowissenschaften dieses Thema noch nicht definiert haben, glauben viele Menschen immer noch, dass es eine Welt nach dem Tod gibt [3].

Natürlich geht es bei der Entwicklung der Biowissenschaften nicht nur um diese hehren Themen, sondern vielmehr darum, praktische Probleme der Menschheit zu lösen.

Wenn Infektionskrankheiten wie das neue Coronavirus grassieren, brauchen wir Impfstoffe und Medikamente, um reagieren zu können. Dies ist das Problem, an dessen Lösung die Biowissenschaften intensiv arbeiten.

Herkömmliche Impfstoffe haben einen langen Produktionszyklus. Wie geht man mit sich schnell verändernden Viren um? Der neue Impfstoff nutzt das Immunprinzip, basiert auf dem Antigen-Antikörper-Erkennungsmechanismus und ist anhand von Kernbereichen konzipiert. Es kann schneller produziert und zeitnah angepasst werden.

Traditionelle Arzneimittelentwicklungszyklen sind lang und basieren oft auf einigen wenigen Medikamenten, die eine Reihe von Modifikationen durchlaufen haben, wie beispielsweise die bekannte Penicillin-Reihe.

Ampicillin, Oxacillin, Amoxicillin usw. Aber was können wir tun, wenn wir mit der ständigen Entstehung neuer Organismen konfrontiert sind, selbst solcher mit Arzneimittelresistenzen?

Die Entwicklung von Peptidmedikamenten, die sich aufgrund ihrer Struktur gezielt gegen Krankheitserreger richten, ist eine neue Option geworden.

In den letzten drei Jahren war COVID-19 sozusagen das absolute Schlagwort auf der Welt, und im Grunde drehen sich alle Aspekte des Lebens bis zu einem gewissen Grad um COVID-19. Eine der wirksamsten Methoden, die die Menschheit bisher im Umgang mit dem neuen Coronavirus gefunden hat, ist die Impfung.

Genetische Erkrankungen sind lästig, nach der Geburt schwer zu behandeln und sehr beunruhigend.

In diesem Fall kann die IVF-Technologie der dritten Generation aufgrund der Strategie des genetischen Vorscreenings Embryonen mit genetischen Defekten vermeiden.

Was dominante genetische Erkrankungen betrifft, arbeiten Forscher derzeit daran, das Problem mithilfe der Gen-Editierungstechnologie zu lösen. Durch die Bearbeitung embryonaler Gene können genetische Fehler direkt auf embryonaler Ebene korrigiert werden [4].

Sogar für Erwachsene mit genetischen Problemen gibt es hochmoderne Bereiche, die versuchen, die Auswirkungen durch Genom-Editierung und anschließende Einführung zu verringern.

Und in Situationen wie beim Menschen, wo Organschäden letztendlich zu systemischen Schäden und zum Tod führen, ist die Lösung von Organproblemen heute ein wichtiges Konzept.

Das Thema Altern und Tod bereitet unzähligen Menschen Sorgen und ist heute ein heißes Forschungsthema. Wissenschaftler suchen überall und erforschen akribisch verschiedene Anti-Aging-Strategien und haben sogar bei Tieren ein gewisses Maß an Verjüngung erreicht [5].

Man kann sagen, dass die Entwicklung der Biowissenschaften im Wesentlichen im Dienste der Menschheit steht. Es geht sowohl um die tiefen Gedanken, die wir haben, wenn wir in den Sternenhimmel blicken, als auch um die bodenständigen Lösungen für die Probleme von Geburt, Alter, Krankheit und Tod, mit denen die Menschheit heute konfrontiert ist.

Angesichts der bisherigen Entwicklung von Wissenschaft und Technologie ist es daher an der Zeit, dass auch die Biowissenschaften ihren Anfang nehmen. Bei dieser Pressekonferenz von Huawei kann man sagen, dass es um gleichgesinnte große Geister geht, die die Aufmerksamkeit und das Wissen der weltweit führenden Köpfe aus Wissenschaft und Industrie repräsentieren.

Dank der gemeinsamen Anstrengungen unzähliger Menschen in mathematischen und industriellen Kreisen in der Vergangenheit, die den Grundstein für die Entstehung der Biowissenschaften legten, sind wir nun in der Lage, die wichtigere Existenz lebender Organismen zu erforschen und die Technologie tatsächlich den Menschen selbst zurückzugeben.

Die Zukunft gehört den Biowissenschaften. Dies ist bereits ein sehr klarer Weg und jeder kleine Schritt, den wir jetzt machen, ist ein großer Schritt für die Zukunft.

1 Elam JS, Essen DV. Human Connectome-Projekt[J]. Springer New York, 2015.

2 Fischman, J. Gnadenfrist für Männer: Das Y-Chromosom verschwindet nicht. Natur (2014). doi.org/10.1038/nature.

3 Mango SE. Generationen der Langlebigkeit[J]. Nature, 2011, 479(7373):S.302-303.

4 Koch L. Base Editing nimmt einen Angriff auf Krankheiten bei nicht-menschlichen Primaten in Angriff[J]. Nature Reviews Genetik, 2021.

5 Loffredo FS, Steinhauser ML, Jay SM, et al. Der Wachstumsdifferenzierungsfaktor 11 ist ein zirkulierender Faktor, der die altersbedingte Herzhypertrophie umkehrt[J]. Cell, 2013, 153(4): 828-839.