20世紀(jì)后半葉以來，計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引領(lǐng)了社會的快速發(fā)展。這個時期，計算機芯片的主要成分硅元素?zé)o疑是最閃亮的，因此有“硅時代”之稱。“硅時代”的各種高科技推動了社會的快速進(jìn)步，物質(zhì)和資源的稀缺問題逐漸得到解決。
21世紀(jì)，人們越來越重視生命質(zhì)量和健康水平，生命科學(xué)技術(shù)得到了長足發(fā)展，生命健康領(lǐng)域的服務(wù)需求和產(chǎn)品需求也越來越大。有機物和生命的核心元素是碳元素，我們將生命科學(xué)的世紀(jì)稱為“碳時代”。
我們認(rèn)為，人類社會已不期然地從“硅時代”過渡到了“碳時代”。
對于有機物和無機物的區(qū)分，是否含有碳元素是一個重要標(biāo)準(zhǔn)。碳作為硅的同族元素，相較硅原子，碳原子具有更加豐富的成鍵方式。碳原子相互之間及與其他原子之間，可以形成各種各樣的鏈狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所形成的環(huán)可以是單環(huán)，也可以是多環(huán)，環(huán)可大可小；鏈可長可短，支鏈可多可少等。碳原子數(shù)量可以是幾個，也可以是成千上萬，許多聚合物甚至可以有幾十萬個碳原子。此外，有機化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這也是有機化合物數(shù)目繁多的原因之一。
碳原子的這些特性，使得有機物的種類相對于無機物大大豐富，也帶來了無限的可能性。可以說，生命的起源，生命的多樣性和靈動，與以碳為核心元素的多種有機物構(gòu)成有必然的聯(lián)系。
地球上所有生命體中都含有豐富的有機物。此外，許多與人類生活和生命健康有密切相關(guān)的物質(zhì)，如化纖、塑料、橡膠、藥物等，均與有機物有密切聯(lián)系。地球上的生命形式大都主要是由有機物組成的。一種普遍認(rèn)可的生命起源理論認(rèn)為：最早的生命起源于“原始湯”——漂浮著大量簡單有機物的海洋。陽光把簡單分子建成復(fù)雜分子，逐漸出現(xiàn)一條復(fù)雜的鏈構(gòu)成的大分子，鏈本身是由各種類型的起構(gòu)件作用的分子所組成。
構(gòu)件會自動地按照一定的序列排列起來，形成一條“鏈”，這種鏈有合二為一或一分為二的可能，并在一個偶然的機會下實現(xiàn)了自我復(fù)制。這種復(fù)制過程中作為樣板的作用并不產(chǎn)生完全相同的拷貝，而是某種“反象”，這種“反象”轉(zhuǎn)過來再產(chǎn)生和原來的正象全似的拷貝：首先發(fā)現(xiàn)的復(fù)制基因即DNA分子，它所使用的是從正到反的復(fù)制過程。在不斷的復(fù)制中不可避免會出現(xiàn)“錯誤”，這種無方向“錯誤”的積累帶來了多種排列組合，形成了物種的多樣性。從病毒到人類，所有生物體內(nèi)的新陳代謝和生物的遺傳現(xiàn)象，都涉及到有機化合物的轉(zhuǎn)變。
最初的生命體在發(fā)展過程中逐漸分化，其中的一大分支，即現(xiàn)在的植物，開始利用陽光直接把簡單分子建成復(fù)雜分子，并供給自身。另外一個分支，即現(xiàn)在的動物，要么以植物為食，要么以其他的動物為食。隨著時間的推移，更小的分支以及分支的分支逐漸形成，每一個小分支都在某一特殊方面取得超人一等的謀生技能。各種小分支不斷形成，終于帶來了今日如此豐富多彩的生態(tài)環(huán)境。
“碳時代”下的商業(yè)生態(tài)
這種“冷知識”看似深奧枯燥，但當(dāng)我們和現(xiàn)代生活方式的發(fā)展路徑進(jìn)行對比后，就會發(fā)現(xiàn)一些有趣的巧合：在生產(chǎn)力低下、物質(zhì)貧乏的年代，人們的需求和相應(yīng)的供給都是比較單一而缺乏想象力的。
小到著裝，大到汽車，幾乎全國統(tǒng)一，體現(xiàn)不出差異性和個性，正如混沌狀態(tài)——一鍋各種小分子組成的“湯”，看不出什么多種未來的可能性。而在現(xiàn)在這個信息高度發(fā)達(dá)、物質(zhì)供給多樣的社會條件下，商業(yè)更注重個性化的情感和審美，各種越來越個性化、精細(xì)化的要求都在被滿足。
一個商業(yè)組織就是一個生命，市場和社會就是一個生態(tài)。在進(jìn)化過程中各個商業(yè)組織都在尋求建立以自己為核心的生態(tài)圈：一個商業(yè)生態(tài)圈一般會由一家強大的公司或一個龐大的市場需求為主導(dǎo)，以此為核心，尋找上下游產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)一起合作。同時通過各種形式的“聯(lián)姻”迅速擴充產(chǎn)品線，共同構(gòu)建起一個強大的聯(lián)盟，來對抗外界沖擊，更好地適應(yīng)市場環(huán)境的“空氣”和“土壤”，同時發(fā)展出各種小分支以及更小的分支迎合市場中的各種個性化需求。這個進(jìn)化過程帶來了空前繁榮的商業(yè)體系和多種多樣的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
生命科學(xué)的崛起
如果從生物學(xué)和進(jìn)化的角度去觀察，就很容易理解未來時代發(fā)展的趨勢，必然是從機械化向有機化和生命化發(fā)展。同時以碳為核心元素的生命科學(xué)時代必然接棒以硅為核心元素的計算機和互聯(lián)網(wǎng)時代。
在目前這樣的過渡時期，商業(yè)的發(fā)展必將呈現(xiàn)兩方面的特點：原有優(yōu)勢行業(yè)（計算機和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)）發(fā)展趨勢呈現(xiàn)“有機化”“生命化”；與生命科學(xué)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將迅速崛起，成為引領(lǐng)時代發(fā)展的領(lǐng)域。
在計算機、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，“有機化”“生命化”的趨勢體現(xiàn)在兩個方面：一方面越來越多的碳基材料、有機物開始取代冷冰冰的金屬和晶元出現(xiàn)在計算機中；另一方面開始出現(xiàn)使用計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為的人工智能。
在從“硅”到“碳”的過渡時代，傳統(tǒng)意義上的有機材料越來越多的出現(xiàn)在全新的應(yīng)用領(lǐng)域。
1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）觀察到，集成電路中的元件集成度每12個月就能翻番。此外，確保每晶體管價格最低的單位芯片晶體管數(shù)量每12個月增長一倍。這一現(xiàn)象被稱作“摩爾定律”。依據(jù)摩爾定律提出的預(yù)測在不久之前開始出現(xiàn)問題。
2014年，國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織決定，下一份路線圖將不再依照摩爾定律。而與硅相比，碳基材料因能帶來更快的開關(guān)速度且功耗較低而被給予厚望，在未來20~30年內(nèi)可能出現(xiàn)革命性成果的研究領(lǐng)域是生物計算機。
1994年11月，生物計算機概念被首次提出后立即大火：基于蛋白質(zhì)的“晶體管”，計算效率遠(yuǎn)高于任何硅基計算機的細(xì)菌計算機，還有更為極致的DNA計算機：一支試管中可同時容納1萬億個此類計算機，運算速度可以達(dá)到每秒10億次，1立方厘米空間可儲存的資料量超過1兆片CD，能耗僅相當(dāng)于普通電腦的10億分之一甚至更低。
進(jìn)入“碳時代”，人類正在創(chuàng)造性地運用生物技術(shù)的手段解決目前面臨的各種問題，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)被稱為“永不衰落的朝陽產(chǎn)業(yè)”。人類基因組數(shù)據(jù)的完全公開改變了生物醫(yī)學(xué)研究中數(shù)據(jù)分享的慣例，隨后迅猛發(fā)展的一代測序、二代測序和三代測序技術(shù)，實現(xiàn)了大量生物遺傳信息的快速解讀，也促使了穩(wěn)定可靠且功能強大的數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)的發(fā)展，使生命科學(xué)研究進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代。
此外，蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)、基因編輯技術(shù)、誘導(dǎo)干細(xì)胞技術(shù)、生物材料3D打印技術(shù)和器官克隆技術(shù)等生物醫(yī)學(xué)技術(shù)也快速發(fā)展，預(yù)計將很快可以實現(xiàn)高效精準(zhǔn)的診斷，準(zhǔn)確地修改遺傳信息，進(jìn)行病變組織或器官的替換，使精準(zhǔn)醫(yī)療逐步成為可能。
當(dāng)然，生命科學(xué)的研究水平、醫(yī)學(xué)技術(shù)和疾病診療技術(shù)的發(fā)展水平和社會需求還存在較大差距。生命科學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)如果不在應(yīng)用基礎(chǔ)研究上加大投入，取得重大突破，從根源上解決供給問題，僅僅從信息、物流、渠道上入手改進(jìn)，還是無法滿足市場的需求。
在這種需求的驅(qū)動下，除了以往優(yōu)勢行業(yè)“有機化”“生命化”的趨勢，從一個相對較長的歷史時期內(nèi)預(yù)測，與生命科學(xué)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也必將迅速崛起，成為引領(lǐng)時代發(fā)展的領(lǐng)域。因此，人類進(jìn)入21世紀(jì)，環(huán)境惡化、人口老齡化，這些因素給人類帶來巨大挑戰(zhàn)的同時，也給生命醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的歷史機遇。
“登高而招，臂非加長也，而見者遠(yuǎn)；順風(fēng)而呼，聲非加疾也，而聞?wù)哒谩?rdquo;不經(jīng)意間，碳元素開始代替硅元素主導(dǎo)整個時代，生命科學(xué)的遙遠(yuǎn)未來已經(jīng)呼嘯而至。在碳時代，如何把握碳元素的剛?cè)岵槕?yīng)生命和生命體系的靈動，提前洞見時代潮流的變化，是我們需要思考的重要問題。■
（作者系百替生物創(chuàng)始人，“科研5.0”的提出者和踐行者）