译序

“系统生物学”，直译自Systems Biology，是我一直关注的基于多学科汇聚、融合、共建的新领域。因此，这次应两位年轻译者章乐和肖景发的邀请为这本名为《系统生物学》的教科书写一个序，就欣然从命了。

最早组合这个词的是美国著名科学家莱罗伊·胡德博士（Leroy Hood）。20 世纪 90 年代初我在他的系里（西雅图华盛顿大学分子生物技术系，即现在的基因组科学系）工作时，曾请他解义，他回答是：内容无可奉告；但是强调说：如果将相关学科的科学家们请到一起，他们自有答案。那时列出的学科包括生物学、计算机科学、工程学、生物信息学、物理学等。后来，胡德博士在西雅图又创建了系统生物学研究所（Institute for Systems Biology），这时解释系统生物学的口号是认知为何“整体优于部件加合”（The whole is greater than the sum of parts），这个认知的方法学又具体被解释为“网络之网络”。本书其实就是一本综合网络属性和内涵的教科书，值得认真学习，既领会其意，也使用其器。

我这里要补充说明的是另外一个视角，也是生物学多个视角中的一个。生物学视角按历史排过来，首先是孟德尔遗传学和拉马克、达尔文的进化理论，再后来就汇聚成分子生物学、细胞生物学等分子水平的研究，实现了从观察生物学到分子生物学的贯通。另外一个视角就是生物医学，从器官到细胞和分子，是整体到局部的贯通。两条主线最后在细胞和分子水平汇聚，构成复杂的网络式交叉，系统生物学由此而生。但是，我们在分子水平的建层（stratification）却还没有完成。

这就是生命的“五流”通悟（理论上贯通，思想上领悟）问题。“-omics”是一个很不规范的词，我们把它翻译成“生命组学”或简单叫“组学”，其含义是生命物质不同层次规模化研究的总和。比如基因组学、蛋白质组学、代谢组学等等，这是发散性思维（divergent thinking）。将生命的不同层次分为“五流”，其实是汇聚性思维（convergent thinking），万变不离“五流”：信息流、操作流、平衡流、分室流、可塑流。“中心法则”是以信息流为中心的思想，在操作层面就变得荒谬了。“RNA世界”是以操作流为中心的思想，仅可解释生命的起源，对染色体周期变化、蛋白质机器自组装、生物膜结构动态运输等整体运动的解释则不得不归为苍白。其实，网络的本质就是关联，关联的本质是性质或属性的均一性，就如蒸汽、水和冰的关系是物质状态。水和火不容，两者没有办法找到直接关系。

当网络的理论和实践在“五流”里穿梭的时候，系统生物学就真正皈依生物学了，而这时的生物学也将催生新的概念、定律和体系。因此，系统生物学为生物学面向未来的蜕变搭建了坚实的桥梁，我们足可以大踏步地走过去。

于军中国科学院北京基因组研究所
2017 年 8 月