专业梳理 | 起源、演化、分布，包含“生物科学”有关的一切

二狗子2017

生物科学
地球形成于约46亿年前，而当前发现的，历史最为久远的生命化石存在于约34.2亿年前。这种小小的，来自于海底热泉中的微生物如何形成，我们不得而知。但我们可以想象的是，地球见证了无数生命的演化：它们塑造细胞结构，细胞分化成各类形态，组合出各种组织器官，成为多细胞生命，这无数物种在时间长河中经历着诞生，繁衍，进化和灭亡。
而人类，作为一个年轻的物种，正在努力探索着生命的规则。这条探索的路径，就是生物科学的发展史。


生物学的进化树

生物科学在不同院校中有着不同偏好的命名，包括biology, life sciences, biological sciences等，这样一些名字是可以划上约等号的，同属于自然科学的一支，而并没有本质的区别。真正与这些有着区分的专业是biological engineering——也就是属于工科范畴的生物工程。前后两者的区别与其他科学和工程学科的区别一样，科学更关注自然规律的探索，而工程更关注生活生产上的技术应用。我们今天关注的内容更多在于生物科学（biological sciences）专业。


作为自然科学，生物科学或者说生命科学所囊括的范围越发广泛：宏观角度可以大到生态学（ecology），微观角度可以小到生物化学（biochemistry）。这一专业几乎研究与生物有关的一切：起源、演化、分布、构造、发育、功能、行为、与环境的相互关系等等。

专业分支

生物科学属于自然科学下的一个大类，而它本身的专业分支十分繁杂，每个国家，甚至每个院校都有着自己的分类习惯。这里我们使用一种更直观的规律来看“一部分”的生物科学分支。



生态学Ecology


生物科学下“尺度最大”的分支可能就是生态学。它是一门研究生物与其周围环境相互关系的科学。“周围环境”这个说法的不确定性，决定了生态学的宏观程度：小的周围环境可以是一个水坑或一个花园，而最大的周围环境可以大到生物圈——地球上所有生态系统的总和。生态学的学习与研究者关注的其中一个方向就是生物多样性，这又会包括遗传、物种与生态的多样性。

生理学Physiology


The Journal of Physiology 某期封面

相比于生态学，生理学的研究尺度就要小一些了。生理学研究者的目光就集中到了种群中的某一个个体上。它会研究某个生物体的结构与组成部分，以及体内的生理活动等。如果要追根溯源的话，甚至可以一直追到遥远的古希腊时期：亚里士多德与克劳狄乌斯·盖伦的体液学说和对解剖学的贡献，使得他们成为了生理学史上的先驱者。现代的生理学还会区分到动物生理学和植物生理学两大类。当然，人类生理学其实也有被提出，作为一个单独的分支。

细胞生物学、分子生物学与生物化学
Cell/cellular biology, molecular biology and biochemistry


中心法则（Central Dogma）

聚焦到微观的世界里，细胞、大分子和小分子是一个物体能够称为生命的基石。

这三者放在一起，可能细胞生物学是其中起名最直白的学科：其实就是研究细胞的生物学。细胞生物学会研究与细胞有关的一切，细胞的生老病死，细胞的结构组成，细胞之间的沟通方式等等。这一分支的研究对象不仅有细菌之类的单细胞生物，也包括了多细胞生物的细胞，例如人体那些不同种类的细胞。

分子生物学主要研究对象的大小就进入了纳米级，它会研究生物体内的那些大分子。例如我们常听到的核酸和蛋白质。他们在分子生物学家眼中不仅是一个个大分子，更代表着遗传信息的流转。上世纪被提出的中心法则（Central Dogma），引领了一大批当代生物学家的研究方向。如今无数的新兴生物技术和产品，都建立在人们对中心法则认识的一次次加深上。


新冠病毒的蛋白质外壳
生物化学貌似也是一个看名字就能明白在做什么的学科：它研究生物体中的化学进程。相比于分子生物学，生物化学更加关注生物大分子的化学性质。无论是生物体的代谢还是信号传导，无论是物质的合成、分解或是运输，都属于生物化学的研究范畴。生物化学的研究范围是非常宽广的，食品与营养、特效药和疫苗、生物能源或是环境毒素，都是生物化学的研究对象。
事实上，生物科学的分支远远不止这些，还有例如免疫学、微生物学、发育生物学、进化生物学等等。他们虽然被划分到不同的分支当中，但却有许多研究内容是相互交叉的。这是由生物科学繁复的特点所决定的。

学科课程
这里以2022 Spring MIT undergraduate course schedule的专业课部分为例：


2022 Spring MIT undergraduate course schedule

这样的表格中可以看到许多前文里提到的熟悉的字眼，比如分子生物学、细胞生物学、生物化学等等，他们不仅是学生进入graduate阶段的研究方向，也是在undergraduate阶段需要学习的基础课程。

此外值得一提的是，生物科学专业课程的一大特点就是实验课，强调实验与理论并行。作为一门实验科学，生物科学的发展永远无法脱离实验的帮助。
此外值得一提的是，生物科学专业课程的一大特点就是实验课，强调实验与理论并行。作为一门实验科学，生物科学的发展永远无法脱离实验的帮助。

就业前景
随着新冠疫情的蔓延与延续，生物行业得到了比以往更多的关注。当下的生物学毕业生的就业前景也比以往任何时期都要更好。除了一直以来的转基因食品、克隆技术，随着生物技术的快速发展，全球对生物医药方向的研发人才的需求骤增。据Comparably统计，美国的生物科学家（biological scientists）平均收入为76,809美元。生物学家在旧金山的收入最高，为114,729美元，平均总薪酬比美国平均水平高49%。

目前常见的、专业性质较强的工作还包括：生物统计学家，生物产品专家，生物化学家，生物检查员，生物工程师，生物人类学家等。


美国生物科学家的薪资范围 from Comparably

强校推荐

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