定量生物学中心
排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级
1 浙江大学 A+ 5 西安交通大学 A 9 南方医科大学 A
2 四川大学 A+ 6 天津大学 A 10 大连理工大学 A
3 上海交通大学 A 7 清华大学 A
4 东南大学 A 8 华中科技大学 A
B+ 等 (17 个 ) ： 复旦大学、重庆大学、同济大学、北京大学、中南大学、中国科学技术大学、电子科技大学、北京航空航天大学、北京工业大学、中国医科大学、山东大学、湖南大学、重庆医科大学、中山大学、天津医科大学、厦门大学、吉林大学
B 等 (16 个 ) ： 华南理工大学、暨南大学、首都医科大学、西安电子科技大学、南京理工大学、北京理工大学、西北工业大学、东北大学、燕山大学、华东理工大学、武汉大学、西南交通大学、河北工业大学、北京邮电大学、南京航空航天大学、南开大学
C 等 (11 个 ) ： 太原理工大学、上海大学、江苏大学、天津工业大学、南京大学、云南大学、苏州大学、中南民族大学、哈尔滨工程大学、山东中医药大学、武汉理工大学 有人预言21世纪是生物科学的世纪，谁掌握了生命科学，谁就主宰了一切。20世纪70年代后，生物科学的新进展如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。
生物学专业是比较早的专业之一，随着其他学科的迅猛发展，催生了我国高等教育中生物学交叉学科的大发展。人们在生物学的基础上，通过不断与其他学科相交叉而诞生了很多新的专业，像生物科学专业、生物技术专业、生物工程专业、生物化学专业、生物信息学专业、生物医学专业、食品科学与工程专业、海洋生物科学专业、海洋生物工程专业、畜牧生物专业等。
面对这些散发着诱人魅力与广阔前景的生物科学及其相关专业，对他们进行比较与区分是非常有必要的。设置这些专业的院系的名称首先有很大的不同，有的叫生命科学院（或生物科学系），有的叫生物科学与技术院（或生物科学与技术系），也有叫生物系的，侧重基因工程的多数叫做生物信息系，医科大学或医学院的则多数叫生物医学系，还有食品科学生物工程学院，海洋科学系等。
为了便于对这些专业进行区别，大致把他们划分成如下几类：
第一类， 生物科学专业
生物科学是从分子、细胞、机体乃至生态系统等不同层次研究生命现象的本质、生物的起源进化、遗传变异、生长发育等生命活动规律的科学。生物科学专业旨在培养具有扎实的生物科学理论基础，掌握本学科的基本理论和基本技能，具有一定的科学研究能力和创新精神的生物学专门人才。
目前，设立生物科学专业的高校很多，但是，其专业主干课程的设置却因各高校原有相关专业、师资与其他资源的不同而有差异。例如，在这个专业中，有的高校还开设生物摄影课程、气象学课程，侧重农学的高校还开设土壤学和生物化学，医学院校则还要求开设人体解剖生理学和免疫学等。共有100余所高校开设了生物科学专业。
主要专业课程：动物学、植物学、生物化学、细胞生物学、微生物学、遗传学、生物工程、分子生物学、生态学、植物生理学、生物统计、环境保护、基因工程、蛋白质与酶工程、发酵工程、细胞工程、现代生物学实验技术等。
第二类，生物工程专业 相近专业：生物技术专业、生物工艺专业
生物工程 也叫生物工艺、生物技术 ，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料。例如，基因重组技术、DNA和蛋白质序列分析技术、分子杂交技术、细胞和组织培养技术、细胞融合技术、核移植技术等，促进了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程、组织工程、胚胎工程等工程的诞生和发展，已在工业、农业和医疗卫生等方面得到了广泛应用，并取得许多突破性进展。
在实际教学过程中，有的高校生物科学专业与生物工程（技术）专业课程设置却大致相同。以清华大学为例，生物科学与技术系是培养在生物科技领域从事科学研究、教学和应用开发工作的高水平人才的专门系科，设有生物科学和生物技术两个本科专业。虽然分为两个专业，但课程安排和教学内容上并没有多大区别，只是在写毕业论文时各有侧重。
各高校专业的侧重与其专业渊源也有很大的关系。如天津科技大学生物工程专业，其前身为发酵工程专业，曾改名为生物化工专业，1999年又更名为生物工程专业，主要研究方向为代谢控制发酵、现代酿造技术和生化工程技术。在代谢控制发酵、活性干酵母和用现代生物技术改造传统酿造工业的研究方面，具国内领先水平。共有58所高校开设了生物工程专业。
主要专业课程：有机化学、生物化学、微生物学、化工原理、生化工程、生物工程学、发酵设备等。
第三类，生物信息学专业（相近专业：基因信息学专业）
生物信息学是近年来发展并完善起来的热门交叉学科，最初常被称为基因组信息学。生物学是生物信息学的核心和灵魂，数学与计算机技术则是它的基本工具。广义地说，生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物学数据的一门学科。
据预计，作为新兴交叉学科的生物信息学专业人才，将成为21世纪国际、国内最紧缺的人才类型之一。
当前，基因组信息学、蛋白质的结构模拟以及药物设计有机地连接在一起，它们是生物信息学的3个重要组成部分。生物信息学的发展将会对生命科学带来革命性的变革。它的成果不仅对相关基础学科起巨大的推动作用，而且还将对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响，甚至引发新的产业革命。
因此，各国政府和工业界对此极为重视，投入了大量资金。欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心，如美国的国家生物技术信息中心、英国的欧洲生物信息研究所等。以西欧各国为主的欧洲分子生物学网络组织是目前国际最大的分子生物信息研究、开发和服务机构，通过计算机网络使英、德、法、瑞士等国生物信息资源实现共享。
主要专业课程：生物学、生物化学、分子生物学、生物统计学、数据库、计算机软件基础、生物信息学、基因组信息学、蛋白质组学、计算机辅助药物分子设计、基因芯片技术、生命系统建模等。
第四类，生物食品专业（相近专业：食品科学与工程专业）
生物食品专业是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识，能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级科学技术人才的学科。
学生在校期间主要学习化学、生物学、食品工程学及计算机等方面的基本理论和基本知识，接受食品生产技术、新产品研制、新资源开发和高附加值功能食品开发等方面的基本训练。本专业涉及国民经济和日常生活密切相关的肉类、粮油、糖果、糕点、饮料、酒类、水果、调味品等31个食品行业，就业范围较广 可适应生产技术管理、质量检测、品质控制、科学研究、工程设计等领域从事研究、管理、教学等工作。
主要专业课程：有机化学、生物化学、食品营养学、食品化学、食品微生物学、微生物学、饮料工艺学、食品安全与质量控制、食品生物技术、食品工程原理、食品工艺原理、机械设计基础等。
第五类，生物医学工程专业（相近专业：医学生物技术专业）
生物医学工程是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科。也是运用自然科学和工程技术的原理与方法，研究与揭示人体的生命现象，并从工程角度解决人体医疗问题的一门综合性高技术学科。生物医学工程专业是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科，旨在利用现代工程技术的手段解决生物医学上的检测、诊断、治疗、管理等问题以及进一步探索生命系统的各种运动形式及其规律性，是21世纪生命科学的重要支柱。共有21所高校开设了生物医学工程专业。
主要专业课程：模拟与数字电子技术、微机原理、数字信号与处理、工程生理学、定量生理学、医学成像与图象处理、生物传感技术、现代医学仪器、普通生物学、细胞生物学、生物化学、遗传分子生物学等。
第六类，海洋生物技术专业（相近专业：海洋渔业科学与技术专业、水产养殖专业等）
全世界每年从海洋中捕捞的水产品大约有6 000万吨，单就这一个数字就足以说明海洋生物专业的重要性和广阔前景了。本专业培养具有坚实的现代海洋生物科学和现代生物技术基础知识和基本技能，受到海洋科学研究和工程技术应用的训练，能在科研、生产及教学等部门从事海洋生物基础理论研究、高新技术研究和生物制品开发及相关管理的高级专业人才。
主要专业课程：细胞工程、基因工程、微生物工程、蛋白质工程、生物工程下游技术、生物技术大实验、生物信息学、发育生物学、发酵工程设备等。
与生物学进行交叉研究的专业还有：生物环境学专业、畜牧生物学等。随着生物科学本身的新进展不断与其他学科的交叉与融合，新的交叉专业将会持
续不断地诞生
B. 专访傅雄飞丨合成生物技术为复杂生命系统提供更多研究手段
物理学中的熵增原理告诉我们，一个孤立系统的熵总是在逐渐增大的。
也就是说在任何一个不与外界交流的事物，必然会从有序状态转变为无序状态，从确定的、有规则的状态，转变为不规律的、混沌的状态。
熵增原理揭示了宇宙万物演化的终极规律，但生命则生生不息地将 “无序” 变得 “有序”。薛定谔在《生命是什么》中说过， “人活着就是在对抗熵增定律，生命以负熵为生。”
所以当生命科学遇到物理学时，会碰撞出什么火花？
生辉 SynBio 邀请到了中国科学院深圳先进研究院合成生物学研究所 (以下简称 “合成所”) 定量合成生物学研究中心的傅雄飞研究员，来与我们分享他在物理学和盯毕合成生物学的交叉研究。
傅雄飞本科毕业于浙江大学物理学系，在香港大学获得了物理学博士学位。后赴耶鲁大学分子、细胞和发育生物学系进行博士后培训，研究细菌群体趋化运动的协调机制。2016 年，他来到合成所建立独立实验室开展研究。
实验室主要研究方向是利用定量合成生物学方法，通过数理模型和定量实验相结合的研究手段，研究生物系统中的基本问题，包括生物空间扩张体系的有序结构形成机制的研究。
傅雄飞告诉生辉 SynBio， 合成生物学的终极目标是在理解生命系统原理的基础上，设计和制造一个生命系统 ，这一过程并不是简单地将核酸、蛋白等生物组分组合在一起，而是需要遵循一定的设计原理，使得各个部件组合成一个整体之后，产生单个部件所不具备的功能，也可称为生物功能的 “ 涌现 ”，但目前生命系凯亮芹统的设计原理还不完全清楚。
这也正是未来合成生物学发展需要解决的问题。在今年 9 月，北京香山召开的以 “定量合成生物学” 为主题的学术讨论会上 (香山科学会议第 S64 次学术讨论会)，40 余位专家学者围绕合成生物学的基础理论研究、技术创新和工程应用以及我国在合成生物学领域的发展战略，展开了深入而具有建设性的研讨。
中国科学院赵国屏院士和中科院深圳先进院合成生物学研究所刘陈立所长在近日发文（点击直达： 我国迎来定量合成生物学发展重要契机 ）总结，提出要建设理论 (理性设计)、技术 (合成能力)、工程 (自动化平台) 三者相辅相成的合成生物学体系，进而以此推动合成生物学研究由定性、描述性、局部性的研究，向定量、理论化和整体化的变革。
傅雄飞表示，“会议提出的核心科学问题就是如何去理解生命功能的涌现，理解生命系统运行的原理才能做到真正工程化的理性设计，而如何研究生命系统其实和研究物理科学中的复杂系统是很相近的。”
2021 年的物理学诺贝尔奖颁给了真锅淑郎、克劳斯・哈塞尔曼因和乔治・帕里西，获奖理由分别是 “对地球气候的物理建模、量化可变性和可靠地预测全球变暖” 和 “发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动之间的相互作用”，这两项研究为理解地球气候以及宇宙两个复杂系统提供了理论基础。
复杂系统充满了 “随机” 和 “无序”，生命系统亦是如此，傅雄飞表示，“生命系统可能是自然界存在的系统中最复杂的系统之一，而许多统计物理学背景的键备研究人员都在逐渐转向研究生命系统， 合成生物技术能够为复杂生命系统的研究提供更多手段。 ”
近日，傅雄飞团队在 eLife 杂志上发表文章，揭示了细菌通过有序队列实现集群迁移的协调机制。
如同宏观世界中的东非动物大迁徙一般，在微观世界，微生物也会发生群体迁移的现象，细菌可以转动身上的鞭毛，在液体中游动，在趋化物的吸引下，细菌可以让自己在各个方向随机游动的同时慢慢靠近趋化物浓度较高的方向。
不同的细菌个体对于趋化物的敏感度各不相同，所以迁移的速度也不同。 当细菌组成一个群体迁移的时候，对趋化物浓度不敏感的细菌虽然处在群体的尾端，但是却没有被落下，而是紧紧地跟随着敏感的细菌，形成了一个紧凑的有序队列，以同样的速度共同运动。
之前，傅雄飞实验室与耶鲁大学 Thierry Emonet 实验室合作研究发现，这样的有序队列对于细菌的集群迁移来说至关重要。可是，细菌个体运动总是在不断改变游动方向，这样的有序群体行进队列是如何从无序的个体随机运动中 “ 涌现 ” 出来的呢？
为了回答这个问题，研究人员对每一个细菌的运动轨迹进行了追踪与观测，结果发现细菌个体在种群中做往复运动，并与趋化物浓度有关，即队列后方趋化物浓度低，细菌受到前方趋化物更大的吸引力，向前游动，当细菌到达前端时，因为各处的趋化物浓度都差不多，所以失去了继续前进的动力。
也正是因为这个机制，不同行动能力的个体才能在同一个群体中协调地共存，以同样的平均速率向前迁移。进一步地，研究人员利用合成生物学手段对细菌的敏感度进行了人工调控，成功地验证了协调机制的作用。这一发现不仅可以 解释许多生命体的群体迁移行为，还对人类 社会 更复杂的群体协作提供了参考。
飞速发展二十余年，合成生物学也正在经历一个从 “无序” 到 “有序” 的过程，不仅体现在科研的研究方向上，还体现在政策布局、资本市场等诸多方面，赵国屏院士和刘陈立所长的文章中也提出，“为了推动合成生物学的应用研究，应加强学科交叉与产业配套”，“在解决好底层基础理论构建以及技术概念验证之后，加快产业化进程，在市场与资本的双重推动下，加速我国技术壁垒的形成，实现我国合成生物技术与产品的产业化应用。”
傅雄飞表示，我国尚处于合成生物产业早期，但已呈现出迅猛发展趋势。目前，我国合成生物相关产业主要集中在 DNA 合成、生物基材料、氨基酸与维生素、工业酶制剂 等应用领域，涌现出一批以金斯瑞生物、凯赛生物、华恒生物等为代表的细分赛道新兴企业。
在解决好底层基础理论构建以及技术概念验证之后，我国亟需加快推产业化进程。依托自动化设施平台及 “楼上楼下” 等创新模式，“双环耦合” 驱动 探索 “全过程创新生态链”。在市场与资本的双重推动下，加速我国技术壁垒的形成，塑造反 “卡脖子”、不被 “卡脖子” 的能力。
因此， 我国产、学、研、政应该一体化发展， 协调参与国家战略 科技 力量共建；调动多主体以多形式参与合成生物学国家战略 科技 力量布局；积极推动国际发声，参与国际合成生物学规则及标准制定，展示中国合成生物学 科技 力量，在政策的扶持与保障下，共同促进合成生物学 科技 、产业、教育 健康 良性一体化发展，最终回馈 社会 、反哺我国 社会 经济。
傅雄飞表示，对此 ，先进院的科研布局逻辑是需求牵引与学科交叉。 一方面，坚持需求牵引，即面向国家重大需求，面向经济主战场，根据国家和深圳发展不同时期的现实需求而进行调整；另一方面，坚持学科交叉，学科交叉是科研常态，设立交叉学科秉持 “问题导向”。这种科研布局与传统的一级学科、二级学科很不一样，是多个学科交叉，集成创新。由于现代科学的发展，学科交叉的趋势越来越明显，单靠一个人的力量是无法解决重大科学问题的，多需多学科共同攻关，而合成生物学正式这样一个交叉融合的前沿学科。
“ 先进院合成所在凝聚人才团队基础上，逐渐打造 “科研 - 转化 - 产业” 的全链条企业培育模式。 一批学成归国的青年科学家，来自哈佛、耶鲁、杜克等世界最顶尖高校的前沿 科技 人才，聚集在合成所的平台上，壮大了我国合成生物学研究力量。”
目前，合成所建设整体迈向一个正向 健康 良性运作的轨道上，已初步形成 “科研 + 设施 + 学院 + 产业 + 资本” 模式，并在深圳形成集聚效应。深圳已成为国家乃至全球合成生物学核心重镇，发展合成生物产业具备先天优势。
写在最后
在合成所的布局中，一个重要环节是今年在国内首次举办的合成生物学竞赛（以下简称 “竞赛”），竞赛汇聚顶级联合发起方，推倒产业与学术之间的 “高墙”，旨在集结代表现在和未来的才智，打造中国合成生物顶级竞赛和创新孵化平台。创新大赛报名目前已经结束团队创建，进入实验及准备期。
傅雄飞也是本次竞赛的评委，谈及本次竞赛，他认为比赛只是一个起点，整个赛程可能很短，所以更要做好比赛结束之后的科学研究，要做成一个更加完整的项目，这对帮助参赛学生走上科研道路很有帮助；此外竞赛还设置了创业大赛，也是为了推动科研成果的转化。目前竞赛创业大赛报名正在进行，截止时间为 2022 年 1 月 18 日，有志于参与创业大赛的团队请及时报名。
他也期待有一些多学科交叉的项目出现，比如计算机、数学、法律和哲学等，希望能出现更多新颖的想法，推动合成生物学的创新。