可以说,科学的业务就是知识。而知识就是力量。如何处理这些新形式的知识,将与创造知识本身一样重要,甚至可能更具挑战性。
Francis S. Collins,遗传学家,人类基因组计划主任随着人类基因组序列的测定,对人类疾病的实验室研究将发生转变,研究人员将采用“基因组思维”来解决问题。首先,将更加强调系统性方法。研究人员将考察多个基因之间的整合功能,深入了解细胞通路之间协调互动的网络,并确定外部因素的影响。这将导致潜在的治疗靶点数量大幅增加。
其次,将高度重视确定常见疾病的遗传贡献。其中最直接的见解将是对个体对药物反应的变异性的理解。
第三,我们预测蛋白质结构的能力的提高将加速我们对单个蛋白质如何工作以及与其他蛋白质和/或 DNA 元素相互作用的理解。这也将有助于更快地识别潜在的治疗药物。
第四,人类遗传学和基因组学研究在方法上将变得更加计算化。在许多实验中,计算机模拟(in silico)将取代体外(in vitro)甚至体内(in vivo)。
第五,关于人类遗传学研究的伦理、法律和社会后果的辩论将加剧。尽管希望在许多国家能够找到解决基因歧视和侵犯隐私问题的立法方案,但教育医疗保健提供者掌握这种新型基因医学的挑战将是巨大的。关于我们自身物种基因干预的界限,将展开激烈的争论,其中并非所有争论都基于科学事实。为了成功地穿越这些艰难的水域,我们需要所有潜在利益相关者的充分知情参与。
Antonio Damasio,神经科学家,爱荷华大学医学院基础神经科学的近期未来将主要围绕意识问题展开。令人好奇的是,大多数思想家认为最难,甚至可能无法解决的问题,可能很快就会得到阐明。这就是“自我”问题,它关乎大脑如何让我们认识到个体存在的自身,以及每个人都拥有一个属于自己的、独一无二的精神世界这一惊人的事实。但意识问题还有另一个方面,我称之为“大脑中的电影”,并在我的书《感受发生的一切》中进行了描述。关于大脑如何构建“大脑中的电影”所需的感官模式的分子、神经元和电路,已有大量已知信息。然而,对于这些发生在特定大脑区域特定电路中的感官模式,如何转变为视觉意象,我们仍然存在理解上的差距。挑战在于填补这一差距。
但临床神经科学的发展也同样重要。在识别亨廷顿病等单基因疾病的遗传基础,以及识别使个体易患阿尔茨海默病等疾病的许多基因方面取得的显著成功,表明仅需几年时间就能发现几种毁灭性神经系统疾病的遗传贡献。如果神经科学做得好,就能够发现例如患病基因产生的异常蛋白质如何导致神经细胞死亡,从而在我们眼前开启一个全新的治疗可能性。我们可以在生命早期进行基因筛查,并通过服用适当的药物来预防患病基因造成的损害,或迅速修复它。然而,这个乐观的设想并非没有陷阱。有人会认为,公开的基因筛查可能会限制职业选择,排除某些就业机会,使人无法获得保险,或者只能以高昂的成本获得保险。这些严峻的设想只能通过开发有效的治疗方法、极大的同情心、强烈的社会意识和保护性法律来避免。
Ron Graham,加州大学圣地亚哥分校计算机与信息科学教授数学将日益成为几乎所有新兴科学中不可或缺的组成部分,这一点似乎非常可能。这些领域将包括物理学(弦理论和亚原子“动物园”)、生物学(理解人类基因组和预测蛋白质折叠)、计算(创建有效的互联网算法并保证安全与隐私)、化学(设计新化合物的创新方法),以及经济学(预测世界经济的复杂动态),仅举几例。随着任何科学的成熟,其方法都不可避免地变得更加量化。因此,作为科学语言的数学,最适合深入理解科学。
Bernardo Huberman,理论物理学家,Xerox Parc,帕洛阿尔托,加利福尼亚州我预见到一个将产生巨大影响的趋势是我们能够大规模地访问全球各种信息,包括个人的基因记录和隐私记录。但这种访问也将带来法律和伦理问题。隐私、所有权和信息权问题将成为全世界人们关注的焦点,从而催生新颖的机制和国际机构。二十年前,我认为最重要的趋势将围绕非线性动力学和计算机日益复杂的计算能力。但我没有预见到互联网将带来的廉价的全球连接。
Mary-Claire King,华盛顿大学医学与遗传学教授我认为我们将以新的方式探索“人性”的含义。我们与最亲近的近亲有什么不同?是什么定义了我们这个物种?我们决定性特征的遗传基础是什么?在基因组层面,答案是可以学习的,而且最终可能会相当直接。但它们的哲学意义将是巨大的。生物学家和人文学者需要学会以我们才刚刚开始发展的方式进行交流。我很高兴在20年后我仍将致力于研究这些问题。
Steven Pinker,麻省理工学院认知神经科学教授生物学家 E. O. Wilson 提出了一个适用于未来二十年将在人类科学中加速发展的趋势的有用的词:融贯(consilience),即知识的统一。自然科学将通过诸如认知神经科学、进化心理学和行为遗传学等交叉学科对人类本性的理解,融入社会科学和人文学科。这与“两种文化”的观点截然不同,在“两种文化”观点中,生物学和文化被封闭在平行宇宙中,一方侵犯另一方是危险的。
人文学科将摆脱陈腐的后现代主义和社会决定论,被视为人类思想的产物;它们也将受益于对感知、认知和情感的见解。政治和历史将受益于对人类侵略、合作、联盟形成和冲突解决的心理根源的理解,而不是诉诸未经分析的“社会力量”。法律将用与神经科学、遗传学和进化论相兼容的理论取代其关于自由意志、威慑和“理性人”的常识理论。同样,经济学也将通过对人类推理、决策和激情的 ist 研究来补充其关于“经济人”的常识理论。
医学将超越其作为一种技艺对疾病的理解,并将建立在进化生物学的理论基础上。教育将从对哪些技能是儿童本能发展,哪些技能需要密集教学和艰苦努力的更好理解开始。这些变化不会一帆风顺。职业上的封闭、懒惰的政治论点以及“心智如白板”的古老学说将减缓它们的进程。但洞见的增益将过于巨大,无法长期阻止它们。
Lee Smolin,宾夕法尼亚州立大学物理学教授在接下来的20年里,自爱因斯坦推翻牛顿物理学以来一直在进行的物理学革命将最终形成一种新的物理理论。它将结合我们过去一个世纪在相对论、量子理论、基本粒子物理学和宇宙学方面学到的所有知识。剩下的时间将用于分析其潜在影响。观测宇宙学和实验物理学的重大进展也将为新理论提供检验。届时,物理学家和宇宙学家将能够解决以前无法取得进展的问题,例如宇宙大爆炸之前发生了什么,以及为什么宇宙适合生命存在。未来20年也将被铭记为开始在解决起源的重大问题上取得真正进展的时期:生命的起源、星系的起源、人类物种的起源、语言和人类社会组织的起源。
在伦理方面,大学以外科学培训人才的新机会的快速增长,迟早会导致大学系统进行一项早已过时的改革。大学是社会上最官僚的机构之一;它们必须进行改革以争夺人才。重要的伦理问题是如何管理这些改革,以促进大学的主要价值:教学、研究和学术。问题将是如何在更类似于小型技术公司水平结构的组织结构中,保护和培养这些必然劳动密集且脆弱的活动,而不是像现在僵化和等级森严的大学体系那样。
Christopher Wills,加州大学圣地亚哥分校生物学教授二十年前,人类基因组计划甚至连个影子都没有。今天,该项目已基本完成。关于该项目在理解癌症和衰老方面的影响,以及寻找智力和行为基因的可能性,已有大量论述。但该项目的另一个方面可能最为重要。我们的人口正在爆炸式增长,导致普遍的环境破坏、为争夺日益萎缩的资源而发生的战争以及饥荒。我们控制生育的能力未能跟上问题的步伐。避孕套是古代埃及人在公元前1000年就使用的最广泛的避孕装置。口服避孕药是一种粗糙的女性激素水平调节,可能产生不良副作用。
现在,得益于人类基因组计划,我们拥有了参与人类生殖的所有基因序列。这包括所有参与精子产生的基因,所有控制子宫内环境的基因,所有参与排卵和着床的基因,以及所有编码影响性行为的神经肽和其他激素的基因。我们还不知道这些基因中的大多数是如何工作的,但寻找廉价、安全、有效且可逆的避孕方法的机遇是无限的。让我们在未来20年内找到它们。














