专题: 生物信息学

随着高通量高分辨率组学技术的发展, 以基因组学、蛋白组学、代谢组学等为代表的海量生命组学数据随之大量产生, 相关的信息挖掘算法和系统生物学研究成了生物信息学发展的新热点. 一方面, 现代生命科学的发展已经越来越离不开信息科学的支撑, 需要信息科学领域的学者参与；另一方面, 现代生物科学, 特别是生命组学, 正在以前所未有的速度发展, 这能够给从事复杂系统的研究人员提供各种高维非结构化高噪声背景的海量数据, 为复杂系统的建模和分析提供了十分难得的研究平台. 《科学通报》“生物信息学”专题在这个时候出版, 具有十分重要的意义......     

新世纪的崭新大科学——连接组学

后基因组时代萌生了一系列的组学(omics),而前途最看好的则非连接组学莫属了。20世纪30年代以来,弗洛伊德的本我-自我-超我理论备受青睐。随着神经科学的发展,以研究由人类语言为载体的高级意识的物理基础为重要内容的神经达尔文主义成为进一步探索的工作框架。21世纪新启动的创新神经(科学)技术计划,必将为连接组学的发展提供有力的保障,也为灵魂-肉体关系的自然基础发起新的进军,但鉴于连接组的非线性和瞬息万变的连接转换,还要走一段很长的路。     

对新世纪中医骨科学发展的思考与探讨

目的思考和探讨对新世纪中医骨科学的新发展.方法通过对中医治疗骨关节损伤和疾病历史悠久,中医骨科学很早就形成了比较系统的理论体系和学说;新中国成立以来,中医骨科取得举世瞩目的成就,受到国际骨伤学界的重视和承认,对世界医学作出一定的贡献;中医骨科学具有鲜明的中医特色和西医骨科学不可替代的独特优势;中医骨科学就是在不断"现代化"的过程中发展起来并逐步完善的论述.结论在科技迅猛发展的今天,中医骨科学要不断与高新技术相结合,改革创新、与时俱进,坚持科学的发展观的新思路,才能向更大的飞跃迈进.     

对新世纪中医骨科学发展的思考与探讨

目的:思考和探讨对新世纪中医骨科学的新发展。方法:通过对中医治疗骨关节损伤和疾病历史悠久,中医骨科学很早就形成了比较系统的理论体系和学说;新中国成立以来,中医骨科取得举世瞩目的成就,受到国际骨伤学界的重视和承认,对世界医学作出一定的贡献;中医骨科学具有鲜明的中医特色和西医骨科学不可替代的独特优势;中医骨科学就是在不断“现代化”的过程中发展起来并逐步完善的论述。结论:在科技迅猛发展的今天,中医骨科学要不断与高新技术相结合,改革创新、与时俱进,坚持科学的发展观的新思路,才能向更大的飞跃迈进。     

肠道微生物组：一把打开祖国医学宝库的钥匙

<正>前言随着高通量组学技术及生物信息学的高速发展，微生物组学已成为当下医学、农业、环境等多个领域的研究热点。为更全面、系统地研究微生物组，包括其与基因组、蛋白质组、代谢组以及微生物与宿主的互作关系，已有多个国家陆续开展了微生物组研究计划。例如：2007年美国国立卫生研究院启动“人体微生物组计划”、2008年欧盟启动“人类肠道宏基因组计划”、2010年美国阿贡国家实验室启动“地球微生物组计划”、2017年中国科学院牵头启动“中国微生物组计划”等。人类微生物组研究已明确，肠道是人体微生物的主要栖息器官之一，肠道微生物组对人体的免疫系统、内分泌系统、     

后基因组学的沉思——评迈克尔·林奇的《基因组架构的起源》

生物学领域的每个人都保持有这样的一种预言:在今后几年内,人们将得到进化生物学中一些重要问题的答案。但是,人们对那些问题究竟是什么却多有歧义。各种"组学"(基因组学、蛋白质组学、转录本组学、代谢本组学乃至表型组学)的热衷者们相信,     

发展认知神经科学:人脑毕生发展的功能连接组学时代

神经影像技术促进了脑科学研究的巨大进步,促成了发展认知神经科学的诞生.作为心理学与神经科学的交叉学科,发展认知神经科学在揭示心脑关联的内在机制上发挥着越来越重要的桥梁和纽带作用.人脑毕生发展的连接组学机制是该学科研究的核心科学问题之一,它将有望从毕生发展的视角深度解析微观底层(如分子与激素水平)与宏观高层(如个体与社会心理行为)相互作用的神经机制.本文将介绍当前发展认知神经科学的最新进展及人脑功能在毕生发展不同阶段的具体特征;阐述人脑毕生发展轨线绘制和常模构建的可行性和必要性,同时对人脑毕生发展常模建构的一系列问题,如数据采集、分析和处理等的规范,及已有的工作基础、研究前景与面临的挑战进行系统性的讨论.     

《基因组研究手册》——基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学、伦理和法律问题(翻译版)

著者:〔加拿大〕C.W.森森译者:谢东出版:科学出版社2009年3月定价:95.00本书旨在为读者引入"组学"的各种基本概念,了解其基本内容,介绍各种常用的"组学"技术,并结合对实例的引用和阐述,展示"组学"的应用及前景.同时,就"组学"的迅猛发展所带来的社会伦理问题,进行了开放性的讨论.基于上述目的,本书分为4个部分:第一部分,关键的     

代谢组学：系统生物医学的关键角色

系统生物学是以实验、系统论和计算方法整合研究为特征,研究生物系统组成成分及其相互关系的学科．而系统生物医学是系统生物学在医学应用研究领域的分支．它以临床医学问题为导向、临床样本为研究对象．采用组学生物技术、生物信息学建模和分子生物学技术等集成化、系统化与高通量化等研究策略。其技术手段涵盖基因组学、表观基因组、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等不同层次的全局性研究方法,并辅以影像学、分子生物学、生物分子定量分析等经典还原性分析方式。     

绘制人类代谢组图

1998年，当“代谢组学”（metabolomics）这一新术语出现时，并没有引起研究者的广泛注意。然而最近，在分析化学研究的支持下，这一领域（“代谢组学”）——侧重于细胞、组织或生物体中整套的小分子代谢物——明确了新的定位：2008年有500余篇论文提到“代谢组学”一词。随着光谱数据、浓度、化学结构及更多信息大量增长．     

反基因组学的沉思——评迈克尔·林奇的《基因组架构的起源》

生物学领域的每个人都保持有这样的一种预言:在今后几年内,人们将得到进化生物学中一些重要问题的答案.但是,人们对那些问题究竟是什么却多有歧义.各种"组学"(基因组学、蛋白质组学、转录本组学、代谢本组学乃至表型组学)的热衷者们相信,正如迈克尔·林奇(Michael Lynch)在其《基因组架构的起源》一书的最后一章中所指出的那样:"我们可以对两件事保持自信,即关于进化过程的理论机制的建立是切实有效的;很快我们将得到DNA水平的相关数据而有效地产生突破."其他人,如林奇出于某种原因而批评过的肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)等人则持怀疑态度.     

整合组学数据的代谢网络模型研究进展

基因组规模代谢网络模型(genome-scale metabolic model, GEM)是根据化学计量平衡原理,基于基因-蛋白-反应三者关联,建立包含细胞生长必需的生化反应数学模型.细胞代谢网络存在复杂的调控,通过基因和蛋白表达量及代谢物浓度变化调节代谢反应通量,而这些数据无法直接反映代谢反应的通量. GEM研究面临的一个挑战是如何整合不直接反映代谢通量的数据类型,并将这些调控过程在代谢模型中进行准确的描述.本文综述了将高通量组学数据整合到代谢化学计量模型中的方法,包括根据基因和蛋白的表达判定代谢反应状态、筛选核心代谢反应集、代谢反应通量边界约束、转录调控网络整合和多时间尺度基因动态表达约束等;比较分析了不同算法的优缺点和应用场景;介绍了GEM与多组学数据整合在解析生物代谢特征、分析遗传和环境扰动、筛选癌症治疗潜在药物靶标和抗代谢药物等方面的应用;展望了组学数据和代谢网络模型集成的发展趋势.     

大生物学的“组学”之谜

目前生物学中最时髦的科学,毫无疑问当数组学了.去年,《纽约时报》和《华尔街时报》对以"组"字结尾的、不断扩增的相关科学名词进行了检索,发现已经多达数千个了.一位科学家开发的一种简易的组学生成器,可以随机地在一张清单的生物学术语后面加上"组学"这个后缀,可以生成浅显易懂的主题词用于科学论文的写作和发表(例如,"对抑菌剂组进行测序"提示对进化和环境的关系问题进行新的研究和发现).加州大学戴维斯分校的一位微生物学家乔纳森·艾森(Jonathan Eisen)在他的博客中定期公布不需要的新组学科学单词集(近期的上榜单词是:研究与生物钟相关基因的"生物钟组学").     

历史自然学——一门在中国崛起的现代自然科学

中国古代有着大量的对于自然现象直接而详实的观察记录,如何发掘,整理和分析研究这份珍贵的科学遗产,从中找出规律性的东西,直接为当代科学技术的发展和“四化”建设服务,这是新兴的“历史自然学”的主要任务。宋正海等同志的这组论文,对“历史自然学”存在的合理性及发展的必然性进行了论证,并把一些研究成果向读者作了介绍。     

合成微生物组:当“合成生物学”遇见“微生物组学”

合成微生物组是指运用合成生物学方法构建的功能菌群.合成微生物组以代谢通路模块化为核心特征,每个代谢模块的工作由一个菌株完成,从而实现多个菌株的分工与合作.与单菌株相比,合成微生物组具有降低菌株代谢负担与遗传改造难度、提供多样的元件表达平台、实现"即插即用"的模块替换等优势.在合成生物学与微生物组学快速发展、交汇融合的影响下,合成微生物组已成为近些年微生物领域新的研究热点,在生物合成平台化合物、复杂大分子以及生产生物燃料等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了合成微生物组的设计原理与优势,总结了近些年的主要研究成果,阐述其目前面临的挑战与机遇,最后对其未来的发展进行展望.     

值得关注的十大新兴技术

美国《技术评论》杂志评出了值得关注的十大新兴技术,它们涉及的学科领域很广,从生命科学到纳米技术乃至互联网,这些技术很快就会对商业、医学或文化产生重要影响。比较相互作用组学如今的生物医学研究似乎都涉及“组”——基因组、蛋白质组以及代谢组。所有“组”的根源大概都要追溯到另一个组——相互作用组。每一个细胞内都有大量的基因、RNA、代谢体和蛋白质发生相互作用。用系统生物学术语来讲,所有这些相互作用的复杂图谱就是“相互作用组学”。加州大学的分子生物技术专家特雷·艾德克和他的科学小组最近开始比较不同物种之间相互…     

80年代我国沉积学研究之回顾

一、80年代我国沉积学研究进展 80年代我国沉积学研究在学术上取得了很大发展,它在我国沉积学发展史上占有重要地位。为了便于说明,还要看一看国际的和历史的背景。 现在通常认为沉积学奠基于上世纪末,在它发展的早期曾有过瓦尔特、索贝、范特霍夫和穆雷等的著名工作。50年代初开始了现代沉积学或沉积学的复兴,其重要的标志是将现     

全球变暖是否导致台风增强: 古风暴学研究进展与启示

近年来台风活动异常, 它是全球变暖的结果, 还是处在年代际变化的活跃期, 已经成为全球气候变化研究争论的焦点和热点. 由于台风器测年限太短, 对台风生成、发展和演化的复杂过程和机制认识不足, 特别是对破坏力巨大的超强台风活动规律的认识更是有限, 因此亟需延长台风资料的时间序列. “古风暴学”便是应运而生的一门新学科, 始于20世纪90年代, 通过研究地质记录和历史文献, 重建器测时代之前几百年至数千年的古台风活动规律. 在对近十几年来古风暴学主要研究进展和研究成果进行综述的基础上, 重点讨论了代用记录在古风暴学研究中的发展和前景. 古风暴学研究开始由比较单一地依靠典型风暴沉积特征, 逐步发展为综合运用微体化石、有机元素比值和同位素等方法, 进行风暴事件沉积的判识. 近年来又发展了树轮、洞穴石笋和珊瑚礁等年生长微层的氧同位素分析法. 历史文献资料也得到比较系统的整编和分析. 已有的研究表明, 台风登陆频数与全新世气温长周期波动不存在线性正相关关系; 台风活动与ENSO的关系是长期的、稳定的, La Niña年登陆中国的台风数和登陆中、北美洲的飓风数明显多于El Niño年, 这与现代台风观测资料的分析结果是一致的. 另外, 台风路径受副热带高压的影响, 但二者之间的长周期关系仍不清楚. 这些认识对于理解全球变化与台风趋势性变化有重要的指导意义. 古风暴学研究今后需加强: (ⅰ) 代用记录形成和保存机制的研究; (ⅱ) 不同代用记录的对比验证; (ⅲ) 区分风暴沉积与海啸等其他高能事件沉积; (ⅳ) 古风暴强度的重建工作; (ⅴ) 数值模拟; (ⅵ) 区域性和全球性的古风暴学对比研究, 增强台风发生机制与周期性的研究.     

从基礎学科理論角度略談地質科学的內容、方向和方法的問題

地貭科学研究工作的目的在于认识地貭现象、了解地貭发展过程、掌握地貭作用的规律和成因,以服务于地下资源开发和地面工程建设。研究地貭现象及其发展过程和成因、规律的地貭科学基础学科主要有矿物学、岩石学、沉积学、地层学、构造地貭学和地貌学等;研究地下资源开发和地面工程建设的学科主要有探矿工程学和采冶工程学,以及土木工     

南极洛多姆冰帽Q钻孔冰岩芯研究

南极洛多姆冰帽Q钻孔为澳大利亚南极考察队于1977年钻成,孔深430m,估计含有五千年的年层。1983年部分岩芯送往中国作详细研究。研究包括冰的岩组学分析、冰的压缩-退火实验、声学特性实验,冰内氢氧同位素和微量元素分析等。李军等已报道了Q钻孔的位置及冰的岩组学研究结果。