通识课生命科学基础的结课内容反思

赵东旭 张永谦 庆宏

[关键词]生命科学基础;相似性;社会属性

近20年来，生命科学及技术所取得的巨大成就，使得生命科学类基础课程逐渐成为大学的通识类课程，清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等高校率先较大范围普及该课程，不同高校的一线教师也都呈献了各自的建设经验。北京理工大学（以下简称“我校”）稍早时候把该课程作为本科车辆工程、信息工程专业的必修课，目前已扩展到其他理工科专业，年上课人数近2000名。笔者参与了该通识课程的教学和教研工作，时常反思，本课程结课时，通过本课程的讲授，难道仅仅是向学生传授一定的生命科学知识吗？既然是生命科学类课程，是否在认识生命的自然属性之外，还应该认识生命的社会属性和哲学意义？该课程的学习对其他课程的学习或讲授有无借鉴意义？对这些问题，本文进行了梳理并将分析的结果应用到本课程的教学过程，引起了学生的共鸣。现呈献给大家，以供交流。

一、对生命特征的认识

（一）组成成分的化学性与复杂性

无论是高级生命体还是单细胞生命体，其组成成分是一样的，本质上均是由化学分子构成，生命体的构建源于化学，更重要的是高于化学。生命的复杂性是其最典型的特征，这种复杂性表现在多个方面。首先是组成成分复杂，既包括数量和种类众多的有机分子，也包括一定量的无机离子。在有机分子中，包括以糖类、蛋白质、核酸和脂类、上述成分之间的聚合物为主的生物大分子以及数量庞大的生物小分子，如核苷酸及其衍生物、单糖、寡糖及其衍生物、氨基酸、多肽及其衍生物、小分子脂类及其衍生物等。其次是结构复杂。对于生物大分子而言，既有线性结构（一级结构），也有高级结构（包括二级结构、三级结构甚至四级结构）;从形态建成看，既有单细胞层面的完整生命体、多细胞层面的简单生命体，也有诸如哺乳动物抑或是以最高智力——人为代表的最高级生命体。再次是功能复杂性。这是其最基本的属性，任何组成生命体的成分或结构，都是维持现有生命体得以稳定延续、应对环境胁迫所必需的;生命体的每种分子、亚细胞结构、细胞、组织、器官、系统的功能是不同的。

（二）生命体的构建过程具有耗散结构特征

从生命的诞生至生命延续期间，生命体愈来愈精细，时间或以小时计，或以数年甚至千年计，该过程是以同化作用占主导地位，呈现熵增状态。此时，细胞或生命的生长过程似乎与经典的热力学第二定律在理论上发生了冲突。但是随着时空的持续，生命体与周边环境的能量、物质、信息交换逐渐降低，便呈现负熵状态，生命体逐渐解体，整体上看又符合热力学第二定律。也就是说，生命体实际上呈现出一种有序的耗散结构的状态。其在宏观上是有序的，是一种处于运动变化中的“活”结构。同种分子间或异种分子间、同种细胞或组织问的自组装过程受到环境条件的制约，在一定的条件范围内（通过摄取一定的能量或物质）逐渐变化并保持一定的（暂时）稳态，当条件（亦包括时间）变化到一定程度时，摄取的能量或物质不足以保持现有的结构（耗散结构）时，结构（生命）即告解体。

（三）动态平衡

生命体一直处于动态平衡过程，该平衡的维持依赖于同化作用与异化作用之间的平衡、依赖于生命体内精密调控系统与各组织有机配合的平衡、依赖于新产物的产生及贮存与废弃物的回收及再利用之间的平衡、依赖于疾病与预防及干预机制之间的平衡、依赖于传统（遗传）与突变之间的平衡等。平衡的机制是存在于细胞内、细胞间、组织间、器官与系统之间的由长期进化所形成的不同层次的自组织能力。

（四）演化或进化

尽管演化与进化的英文是一个词即“Evolution”，但实际上也或多或少地有一定的区别。“进化”暗含后者有更好、更复杂或更能适应环境的意思，更主要的是有更贴近人类主观想法的因素。若从纯生物学的角度看，单细胞生命才是最高级的生命，不但能完全自养，而且能完整遗传、变异、分裂产生相同的个体，而所谓的高级生命体的细胞则很难在自然的情况下复制或孕育出新的完整个体，比较多的情况是产生愈伤组织或肿瘤组织。变异和突变是演化与进化的根本原因。演化与进化的结果不但使个体或群体适应了环境，而且其影响甚至改造了环境，如食草动物的过分生长必然导致食物的匮乏、个别人或群体智力的超长发育促使科学/技术（包括古代农耕技术、医药技术及现代的科学技术）的巨大進步等，例子很多，不再赘述。

二、对生命的社会属性的认识

生命的构建过程不同于非生命物质形态的构建过程，在一些重要过程存在有一定的意识特点，也就是说体现出一定的社会性，下面对其进行分析。

（一）生命过程或现象具有同人类社会现象相似的地方

如前所述，生命由复杂的有机分子和无机离子及水所构成，其生长、繁殖、疾病与预防、适应与突变等几乎都是在诸如人类的无“意识”指导下所进行的。深入分析、比较可知，一些生命现象也有与社会过程或现象相似之处，比如在高等植物中存在顶端优势现象，在社会现实中有近似的马太效应;在生命体的形态建成过程中普遍存在有细胞凋亡现象，在象棋比赛或战争时期有“丢车保帅”等情况。除此之外，其他的例子还包括：1.生命的构建过程与社会建设的过程有很多类似的地方;2.个体生命发展周期与不同社会阶段的发展规律之间是相似的;3.生命体的形态建成过程与社会小事件引发大事件现象是类似的，均体现蝴蝶效应;4.疾病一免疫与社会上的恶性事件及社会综合治理之间是相似的;5.细胞自噬（autophagy）与社会建设过程中的废弃物的回收与再利用之间是类似的。下面就其中三个例子进行简要分析。

生命的构建过程与社会建设的过程之间的类似之处比较。生命从诞生到最后的消亡，期间发生不计其数的生化反应，其生化本质可以归结为：1.具有代谢（催化）和生长的能力;2.具有自我复制的能力;3.遗传与突变;4.分工不同。从微观上看，不同的生物分子、细胞器和细胞有不同的分工;从宏观上看，不同的组织、器官有不同的分工。对应的社会建设的特征有1.如同生物分子通过特定方式构成细胞乃至复杂生命一样，多个个体构成社会的各类不同的小集体、大单位;大单位进一步成为街道、市区、省市乃至国家、全世界。在此过程中，人类在不断地完成乡村、城镇、城市的建设（同化作用），又不断地“破坏”已有的设施（异化作用）。2.虽然新的家庭在不断产生，而且新组建的家庭或来自不同地区、不同省市甚至不同国家，尽管不同时期会有不同时期的特征，但其基本组成、生活要素、习惯等都会与前辈非常相似。3.在社会建设的过程中，基本的产业在任何阶段都会以不同形式存在，比如建筑、纺织、餐饮、住宿等，同时也会根据思想、技术等的巨大跳跃或进步而产生新的行业，如蒸汽机的出现、青霉素的发现及抗生素产业、电子信息技术的发展导致的新型销售模式网购、电商等，呈现出遗传与突变的特征。4.整个社会的构成分为若干大类，有管理部门、服务部门、不同类别的生产行业，各司其职，使社会处于良性、有规律的运转状态。

生命体的形态建成过程与社会小事件引发大事件现象之间的比较。生命的构建过程始于受精卵的分裂和细胞分化，最终是从一个受精卵发育成完整的胚胎，完成形态建成，呈现出不同的组织、器官等。逆向看，器官的形成源于组织的不同，组织的不同源于干细胞的分化，而干细胞的分化源于受精卵最初的几次分裂，也就是说，受精卵早期分裂所造成的细胞间的极小差异使得细胞问的发展路径完全不同，呈现出“差之毫厘，谬以千里”的局面。较近的研究结果也肯定了这一推断，四细胞胚甚至两细胞胚的细胞间已呈现出差异。这种现象与现实社会生活中某一看似很小的事件引发大事件甚至是恶性事件的情况很类似，新闻媒体常有报道。如陕西省安监局原局长杨达才因在处理交通事故现场一个不合时宜的“微笑”，经过“看客”的多次搜索、发酵成“表哥”、纪检部门介入，最后杨因受贿等罪名被判刑14年，此类现象不胜枚举。

细胞自噬与社会活动中废弃物回收之间的相似性比较。细胞自噬是保证自身的生存和延续而不是彻底消灭，细胞自噬也是形态建成过程中必然发生的现象。细胞自噬不同于细胞凋亡。细胞自噬现象，反映了细胞内的“循环经济”。在现实生活中，有许多与细胞自噬相似的活动，如汽车回收公司对废旧汽车解体后的利用，金属可用于冶炼铁、铝等，塑料制品用于再生;其他诸如丢弃的纸箱、各种塑料瓶、板、盆等，废弃建筑物拆解下来的金属、木材等都属于回收再用的范畴等。同细胞内的“循环经济”一样，现代社会提倡的绿色经济、循环经济是符合自然界生存规律的。

（二）生命现象与社会现象呈现相似性的哲学思考

虽然不能根据上文对非意识或非思想主导的生命现象的运行规律与人类意识主导的社会活动之间存在的几个相似之处来断定二者之间有必然的联系或天然的关系，那么，如何从哲学角度理解这种相似性？下面对生命现象和社会现象之间的一些共同特征进行分析。

首先，复杂性。如上文所述，人类社会和生命物质均呈现复杂结构。无论是单个生物大分子、超分子、细胞、生命个体及无意识的群体等，还是社会现象都是一个复杂的结构。其次，受动性。生命现象和社会现象的产生都是受动的，即被动的。比如，顶端优势是源于根部运送大量的生长类激素到顶端并富集，进而导致高频次的细胞分裂;马太效应则源于社会资源的广泛“青睐”。细胞凋亡是受到整体发展需求信号的刺激，局部的细胞开始死亡;部分单位数量或社会活动频次的降低或减少则是受到政府部门的要求所致。再次，有机性。生命从生命的最小形态——病毒算起，每个生命体都是一个有机体，社会更是一个有机体，相互间一直在物质、能量、信息传递之间找寻平衡。正如马克思所说：“个体是社会存在物。因此，他的生命表现，即使不采取共同的、同他人一起完成的生命表现这种直接形式，也是社会生活的表现和确证。”也就是说，马克思从社会的、历史的、现实的角度论述了社会现象与人的本质之间的关系，而不是从生物学的角度，而且马克思特别强调社会有机体的概念。最后，相关性。不同的生命现象之间具有密切的相关性特征，生命体的生长、形态建成、自噬等均是基因在特定时间和空间有序表达、相关生物成分之间发生相互作用的结果。细胞生长和分化的结果可以导致形态建成，在此过程中亦伴随着细胞凋亡甚至细胞自噬现象的出现，亦会引起顶端优势、肿瘤或其他疾病产生的现象。同样，不同社会现象之间也是密切相关的，比如在社会构建过程中，都是在人的意识主导下发生的，各过程远离平衡点时即出现马太效应，甚至极端事件、“丢车保帅”现象的发生。而且，在生命现象发生过程中，不仅各现象之间有密切关联，而且这些现象的发生与外部条件也密切相关，有时还是在外界条件的诱发下发生的。如日照长短的变化诱发短日照开花的形态建成过程、营养供给不足时的细胞自噬过程等;对应的社会现象则是，气候的变化促使原始居住场所和现代房屋的逐漸构建，社会供给不足时，个人和单位会减少能源、物品的消耗甚至对废旧物品开始再利用，或是提高已有物品的循环使用次数等。

（三）正确认识生命存在的意义

1.个体的存在都是有意义的。暂且不论个体都是社会不可或缺的组成单元，至少是父母爱的结果，其对于家庭是相当重要的。若从人生豪情上看，则是“天生我材必有用”。从进化的角度看，每个人都是生命体进化数十亿年的结果，都有“骄傲”的资本。2.尊重生命。虽然高校学生也是众多人群中的一个，但其成长过程与一般的由于条件原因所致的自由式成长的人群还是有较大区别的。比如有较大比例的大学生在其成长过程中，其全家甚至全家族成员有长时间的经济方面、精神方面的付出，学校教师和教辅人员的付出，以期培养出对社会、对家庭有用的人才，或者说要掌握一定的知识、技术或其他能力，至少是能使自己独立地生存下来，并且其对社会的贡献要高于一般从业人员，这既是发挥自己已有潜力，也是众人帮助的较好体现。因此，要自觉克服怠学及其他严重自残甚至自杀行为。植物的地上部分表现出较强的趋光性是为了争取捕获更多的阳光用于自身的同化作用，地下部分表现出较强的趋水性、趋化性，是以为了汲取更多的水分或养分，这也是为了自身生存的需要。动物方面更不用说，趋利避害是其本能，生存是第一要务。蝼蚁尚且“偷生”，何况人乎？同我们应该尊重自己生命的重要性一样，我们也应该尊重他人的生命，不应该肆意损害、危及、剥夺他人的生命，这一点也是人类区别于其他任何动物的显著标识。3.人生成长的道路是曲折的。生命进化数十亿年才从单细胞进化出人类，期间曾经称霸一方的恐龙永远沉寂在地球中，即便是早期的智人也并非在“走出非洲”后就能完整生存下来，也就是说，生命的进化并非史诗般壮美，实际上充满着荆棘与残酷。我们现在的生活困难或学习困难，相对于生命进化的艰巨来说几乎是可以忽略的。这一点正是我们应该铭刻在心的。

三、生命的社会属性对其他课程的“教”与“学”的借鉴意义

前面列举并简要分析了生命现象与社会现象之间的几个相似之处，那么作为教研人员如何理解其科学意义并将其应用于教学中？我们认为至少包括以下几点。1.理解这一点可以更深一步体会马克思主义的哲学观。用马克思主义的哲学观来理解生命的本质，这也是目前本科教学过程将马克思主义观点融人专业课教学的基本要求。2.理解社会科学与自然科学之间有互通之处，二者之间并非存在天然“鸿沟”。3.可以在理解基础生命科学与社会科学具有相似性的基础上，进而找出生命科学课程之间的共性问题或现象，并尝试探索不同学科之间的相互关系。4.交叉学科/领域有重要的发展前景。未来科学或技术发展的4大领域有信息科学、材料科学、能源技术和生命科学，诸多大学把生命科学基础作为通识课，这既符合科学发展的趋势，也是人工智能或深度学习这一交叉领域所必须接受或借鉴的。所有的创新呈现理念创新，而理念创新多半来自于学科交叉和交流，因此本文所呈现的理念不但是对纯生物学知识的凝练和升华，也是对自然科学和社会科学相交叉的一种思考。作为教师要理解“从课程交叉、学科交叉中提升教学理念、增强对课程理解”的教学方式、教研方式。当然，作为学生，若能站在教师的层面理解上述内容，是目前比较流行的“翻转课堂”“对分课堂”等新式教学模式、学习模式的具体体现，也是会有较大收获的，此所谓“位置决定高度、高度决定见识”。

四、结语

目前，国家和各高校对本科教学工作重要性的认识趋同，这就是“一流的大学必须有、也应该有一流的本科教育”。在进行本科教育方面，如何做好教育部部长陈宝生所提出的“四个回归”，即“回归常识、回归本分、回归初心和回归梦想”是值得一线教师重视的，毕竟教授好一门课仅是起到一个点的作用，如何探索课程之间的关系并进行有机分配、整合将会是人才培养模式和体制改革的重要内容。作为必选课程之一的生命科学类课程已从幕后走向前台、从最初的校内选修课成为目前的校内必修的公选课，在教研方面，对不同的学科或不同的专业，是进行普适性教学还是有针对性的教学？如何开展有针对性的教学？这些问题也应该引起一线教师的思考。

虽然本文内容主要是基于对大学通识课生命科学基础的反思，所反思的内容也是基于已有的课程知识和相关课程知识，并不是就某一领域的知识进行深层次解读，考虑到在高中课程安排上也有生命科学类课程，因此本文内容对于高中学生的学习和学习引领也具有一定的参考价值，毕竟“自学很重要，但引领更重要”。