| 课程号 |
01133036 |
学分 |
2 |
| 英文名称 |
The logic of life |
| 先修课程 |
无 |
| 中文简介 |
2021修改版：
《生命的逻辑》课程从2016年试开至今，已经开讲5年了。在2018年发布过一版课程介绍。该版介绍概括了2016、2017两年期间的课程内容，也介绍了选课同学的反馈。在之后三年，尤其是新冠疫情造成的影响，授课教师对“生命的逻辑”有了更深多的思考。加上2020年新冠疫情所致的居家工作，让授课教师有机会把之前几年授课内容整理成文。这些思考和写作，都使得本课程的内容和授课方式需要做出一些调整。另外，在过去5年授课过程中，注意到大部分同学很难有阅读课程推荐的参考书和文献的时间，好在从2019年至今，授课教师有幸获得一些演讲和专栏写作的机会，对本课程的内容做过一些概述。可以为有意向选修本课程的同学了解课程内容提供一些参考。
另外，本课程有一个特别的要求，即在开课第一天提交一份课前论文《我理解的生命》。概述一下自己目前理解的生命。篇幅在2页A4纸。请选课的同学做好准备。
2018版：
都说要珍惜生命。可是生命是什么？很多学者都认为他们在解读生命甚至“规定”生命。可是如果我们了解生命是在10的9次方（10亿）年的时间尺度中出现的自然现象，而人类有记录的历史不过是10的3次方（千）年的时间尺度上才发生的故事，会不会觉得号称自己或者自己研究的学科在“规定”生命的人在什么地方有点儿不对劲儿？
现在社会上，起码在我们的校园中，否认我们人类是生命体的人恐怕不多了。可是谁能说清楚“生命”究竟是什么？人们以为或者期待生物学家会给出标准答案，可是生物学家口中陌生而拗口的术语，他们演讲的幻灯片中令人眼花缭乱的符号，常常让绝大多数不以生物研究为业的人敬而远之。可是，树欲静而风不止。伴随对生命科学敬而远之的，却往往是对日新月异而且难以理解的新发现所带来的各种传言的困惑和面对变幻莫测生存环境的焦虑。生命科学发展得越迅猛，似乎离大众的距离也越远。研究者和大众之间在生命认知上越来越大的鸿沟该由谁来填补呢？
面对超越“摩尔定律”速率增加的生命科学研究领域的庞大信息，指望让大众按照专业生物教育的模式来了解生命显然是不现实的。可是，无论从社会还是从生命科学自身可持续健康发展的角度，又都不得不设法让更多的社会成员了解生命的本质和基本规律，从而在生活中遵循生命的规律而构建和谐的生活。毕加索当年受远古洞穴岩画启发而把毛发必现的写实的牛画成线条勾勒的抽象的牛，似乎为解决上述困境提供了一个值得尝试的途径：以抽象的方式，从海量信息中抽象出核心要素。看他寥寥几笔，大概没有几个成年人不会马上分辨出大师画的是“牛”而不是别的什么动物。以帮助受众思考生命本质、理解生命规律为目的，生命科学学院白书农教授根据其多年研究工作中形成的对生命的理解和感悟，设计了《生命的逻辑》课程，作为供全校同学（不分专业、不分年级）选修的通选课，和大家一起探讨我们每个人都无法回避的“生命”的本质及其规律问题。
本课程设计为暑假小学期小班课（限25人）。32个学时，2个学分。授课、讲座、结合讨论。主要围绕与大家日常生活密切相关的问题介绍与生命有关的基本知识及其内在联系。根据出席与讨论参与程度（10%）和两篇论文（每篇2000字左右的）以及两次讲座的心得（论文与心得共占90%）三方面来计成绩。两篇论文都是以“你理解的生命” 主题，总结自己对“生命”的理解。在课程的开始和结束时各提交一篇。论文目的在于帮助选课者了解自己随课程进程对“生命”现象理解的变化。论文将根据论点是否明确、论证是否有依据（是否有参考文献以及对参考文献引用的规范性）及论证的合理性等三方面予以评分。
特别值得介绍的是，本课程的讲座部分，将由两位美国著名大学的教授承担。一位是美国芝加哥大学的演化生物学教授龙漫远。他是国际上新基因起源研究的开创者和引领者。他将为本课程讲授生物演化的基本原理。另一位是位于美国西雅图的华盛顿大学的应用数学教授钱紘。他以数学的家学积淀，遍历天体物理、生物化学、蛋白质结构计算，最后在应用数学领域，用数学的方法，描述纷繁复杂的生命过程，从中发掘出简明美妙的基本规律。他将为本课程讲授能否以及如何用定量科学的逻辑来解释生命系统的内在规律。
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| 英文简介 |
My independent scientific career started from an attempt to decipher genetic program of organ formation, using stamen as an experimental system. This effort led to a scenario that a stamen is a node of three cycles: cell cycle, sexual reproduction cycle and life cycle, functioning as a turning point linking multicellular structures and unicellular sexual reproduction cycle.
The rationale of choosing decipher genetic program of organ formation as a research interest could be traced back to my postdoc era in UC Berkeley with Renee Sung. Through a project characterizing an Arabidopsis mutant “embryonic flower” in Renee’s lab, I firstly faced a challenge on which the “vegetative” or “reproductive” phase is “default”, whether a plant has a developmental program, in comparison with animal individual, and if a plant has, when is its starting and ending point. To answer these questions, I proposed a new concept called “plant developmental unit (PDU)” in 1993 (Bai 1999; Bai and Xu 2013). This concept contains three aspects: 1) a plant should have a determined genetic program otherwise no “generation” could be identified. Such a determined genetic program starts from a zygote and ends at two different types of gametes; 2) while unlimited number of organs can be generated by a shoot tip (e.g. the shoot apical meristem in angiosperms), the organ types are limited. Therefore, all organ types, if we ignore the number and imagine one pair of organs each each type, generated from one shoot tip (using Arabidopsis as an example, including cotyledon, rosette leaf, cauline leaf, sepal, petal, stamen and carpal) consists a PDU ; 3) a plant that people usually considered as an individual is essentially not an individual comparable to an animal, such as a worm, a fly and a human, which carries out the genetic program, but a colony comparable to coral, consisting of unlimited number of partial PDU. This concept is essentially the elaboration of ideas proposed by the founder fathers of modern botany, i.e. Grew and Malpigi back to 17th century, carried out by Waddington in 1960s’ and should be revived in the future.
Based on the conceptual framework of PDU, I used to divide plant developmental program as three subprograms: vertical, controlling sequential emergence of organ types; horizontal, controlling organ formation of each type from a group of undifferentiated cells to an organ with particular shape, structure and function; and environmental response. The first is too difficult to experimentally pursue and the third one is developed so well and I have no idea to make the progress any better. So I chose the second. I chose stamen as my experimental system not only because of its conservation in shape and function, but because of its application potential in artificial male sterility used for heterosis in crop improvement.
Taken together, a set of principles emerged that governs plant morphogenesis or development although numerous variations can be added in for each species. These principles could be summarized as “plant morphogenesis 123”. ONE means one start point, i.e. SRC. TWO means two themes, i.e. structure building (through “neo-modularization) and environment responding (through two driving forces, i.e. photoautotroph and stresses responses). THREE means three sequential steps to complete a single “ring”:
1. photoautotrophism driving an increase in surface area for photosynthesis and away from the unicellularity of the SRC;
2. the increased external and internal stress that accompanies the increase in the surface area available for photosynthesis;
3. this increase in stress driving a reduction in the surface area available for photosynthesis and compelling the morphogenesis back toward the unicellularity of the SRC.
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| 开课院系 |
生命科学学院 |
| 通选课领域 |
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| 是否属于艺术与美育 |
否 |
| 平台课性质 |
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| 平台课类型 |
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| 授课语言 |
中文 |
| 教材 |
细菌、枪炮和钢铁,Diamond,人类简史,Harari,《历史研究》,Toynbee,《20世纪生命科学》,Allen,《生命的逻辑》,Jacob,《Eve Spoke》,Lieberman, |
| 参考书 |
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| 教学大纲 |
1. 生命科学对于人类社会可持续发展的意义
人是生物。人类社会的演化与组织无法回避生命规律的影响。可是人类文明发展过程中，对人是生物这一个基本事实长期选择回避、拒绝的态度。人类社会目前所存在的各种问题，很大程度上与人类对自身定位的偏差有关。因此，要保障人类社会的可持续发展，正视人是生物这样一个基本事实，认真探索和理解生命的本质与规律，应该具有非常重要的意义。
2. 当前生命科学教育所面临的问题
进入21世纪之后，伴随生命科学的长足发展，生命科学教育得到了前所未有的重视。可是，由于历史的原因，生命科学教育从总体上仍然是一种技能教育。生命科学专业的课程强调技能理所应当，自不必提。就是通选课，目前的内容安排，基本上是专业课程的精简版。这中教学观念和方式，距帮助人们理解“人是生物”这个基本事实的需求相距甚远。其结果是，随着生命科学研究发展的快速深入，公众距研究结果的距离越来越远，双方的误解越来越深。紧张的医患关系和有关转基因作物的争议就是这种趋势的必然结果。显然，要解决这里问题，追根溯源，还得从大学的生命科学教育改革入手。
本课程将分以下几个方面，循序渐进地介绍一些基本的生命现象：
？ 引言：理解生命现象的11个时间节点
？ 生命的本质：特殊组分在特殊环境下的特殊相互作用
？ 有关生命系统起源、可演化性、可持续性的三个基本原理
？ 前细胞系统I：生命大分子与以酶为中心的合成与降解循环
？ 前细胞系统II：生命大分子的分工协同网络与DNA枢纽
？ 前细胞系统III：生物膜
？ 细胞化系统I：单细胞
？ 细胞化系统II：真核细胞的出现、优势与局限
？ 细胞化系统III：基于细胞互作的有性生殖周期
？ 超细胞系统I：多细胞生物的实体构建：植物，动物，真菌
？ 超细胞系统II：多细胞生物实体间的关联，以人类为例
？ 生命现象作为自然现象的共性和个性
？ 结语：生命的逻辑——以广义演化的概念框架解读生命
贯穿课程的主要问题:
1. 我们根据什么来做选择？“好/不好”、“对/不对”、“合理/不合理”三者之间有什么不同？为什么我们应该根据“合理”来做选择？可是什么叫“合理”？
2. 什么叫“生”、什么叫“死”？有生命和无生命的区别在哪里？我们的前辈都是怎么在观察和解读生命的呢？
3. 知道什么叫“基因”吗？有人说 “自私”是由基因决定的，可是生命科学研究表明，基因没有理由自私啊？
4. 都说“细胞是生命存在的基本单位”，可又说生命现象都由基因决定，那么先有细胞还是先有基因？知道细胞和肥皂泡有什么关系吗？
5. 细胞能阻止环境中的狂风暴雨吗？如果不能，它们怎么才能在变化莫测的环境中生存下来？
6. 都是生命存在的形式，动物和植物怎么差别那么大呢？一棵树相当于一个人还是相当于一丛珊瑚呢？植物会死吗？怎么才算植物“死”了呢？
7. 人是动物吗？人和其他动物究竟差别在哪里？人类作为一个居群还存在演化吗？
8. 从保卫无花果树的黑猩猩家族看人类为什么追求确定性
9. 修完这个课程，你对生命有新的感悟了吗？
课程安排：
32学时，2学分，每天4学时，每周3次，共2.5周（8天）
① 引言：理解生命现象的11个时间节点（2节课）
② 生命的本质：特殊组分的特殊相互作用（1节课）
③ 决定生命系统自发起源、可演化性、可持续性的三个基本原理（1节课）
④ 前细胞系统I：生命大分子与以酶为中心的合成与降解循环（1节课）
⑤ 前细胞系统II：生命大分子的协同分工网络与DNA枢纽（2节课）
⑥ 前细胞系统III：生物膜（1节课）
钱紘讲座与讨论：从数理化的角度看生命（上下午各2节课）
⑦ 细胞化系统I：单细胞（2节课）
⑧ 细胞化系统II：真核细胞的出现、优势及局限（1节课）
⑨ 细胞化系统III：基于细胞互作的有性生殖周期——打破制约（1节课）
⑩ 超细胞系统I-1：多细胞结构的实体构建（1节课）
？ 超细胞系统I-2：植物（1节课）
？ 超细胞系统I-3：动物（1节课）
？ 超细胞系统I-4：真菌与发育程序（1节课）
？ 超细胞系统II：多细胞生物实体间的关联，以人类为例（2节课）
龙漫远讲座：从基因起源看生命演化（2节课）
龙漫远讨论（2节课）
？ 生命现象作为自然现象的共性和个性（2节课）
？ 结语：从广义演化中理解生命（2节课）
？ 讨论（2节课）
本课程32学时，2学分，每天4学时，每周3次，共2.5周（8天）。授课结合讨论。主要围绕与大家日常生活密切相关的问题介绍与生命有关的基本知识及其内在联系。
选课同学对课程的反馈：
为了帮助同学更多地了解这门课程的情况。下面摘录一些过去两年选课学生对本课程评语。在过去两年中，来自全校不同院系的同学选修了本课程，包括生命学院、数学学院、物理学院、化学学院、地空学院、环境学院、信息学院、工学院、外语学院、光华管理学院
对课程内容的印象
“肯定是活的五个必要条件——异质的柔性碳骨架组分、浓度、复合体、分子间力、适度环境开放。其实开始听着理解起来还是有点晕乎乎的，能理解但又不能理解这算不算最基本的模式。不过现在就觉得超厉害，能够有这样的归纳”（物理）
“对于生命的定义：特殊组分的特殊相互作用”（生科）
“‘结构换能量’的理论也有很深的印象，感觉很有道理。”（外语）
“印象最深的是‘西方文化是神本，东方文化是人本’”（光华）
“我觉得这门课深入浅出，其内容对生命本质的洞察实际上已经非常深入。我获得了很多非常好的对生命现象的新的观察视角和理解方式，这使得我可以在一定程度上把我已经学到的知识连接成一个有‘意义’的网络（这非常重要）。”（生科）
对课程组织的印象
“这门课与之前上过的生物课都不一样，之前大多是着眼于零散的部分，似乎沉浸在了分子生物学的时代，有了拼图的碎片却只是纷乱的堆积，始终没有办法还原原图。但这堂课上，一直以一种整体的观念串联之前学过的知识，能够给一个整体的印象。能够让我知道我在大地图上行进到了哪里。课堂上的每一句话似乎都是一个问题，无论有没有标准答案，都启发我从各个角度去思考这些以前觉得没有必要思考的问题。独立思考，相互交流，听老师的讲解过程中的到了很多新的观念。”（生科）
“这门课给我印象最深的是，在探索生命的逻辑的时候，逻辑非常严谨和清晰，思考严密而周到，在探讨生命时，角度细致入微，不是简单的抽象总结，而是通过科学实验的证明、严密逻辑的推理，得到结论。”（生科）
“白老师的讲课风格，十分幽默，而且很有说服力。有一点印象很深的就是白老师上课的时候和同学们的互动，甚至和其他几个老师的互动，感觉整个课堂很有生气，不沉闷。”（外语）
对自己的影响
“很多问题之前都没有问过为什么，虽然说‘存在即合理’，但是自己并未想过这个合理的‘理’ 究竟是什么，问出来很震撼。”（化院）
“任何问题都要多问几个为什么，永远不要想当然，永远不要迷信权威。”（外语）
“关于人类的认知空间的内容真的让我感到非常震惊。……我发现从生物角度来看，其实以前看过的很多哲学问题（比如说关于自我意识、生命意义、人是否能做出自由选择），从生物学角度来看的话，其实没有什么太值得争论的东西。”（工学院）
根据出席（10%）、讨论参与程度（30%）和两篇论文（60%，每篇2000字左右的）三方面来计成绩。两篇论文都是以“你理解的生命” 主题，总结自己对“生命”的理解。在课程的开始和结束时各提交一篇（成绩比重方面各占20%和40%）。论文目的在于帮助选课者了解自己随课程进程对“生命”现象理解的变化。论文将根据论点是否明确、论证是否有依据（是否有参考文献以及对参考文献引用的规范性）及论证的合理性等三方面予以评分。
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| 教学评估 |
白书农：
学年度学期：16-17-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：5.0，教师推荐得分：5.0，课程得分分数段：100-105；
学年度学期：17-18-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：4.62，教师推荐得分：4.42，课程得分分数段：90-95；
学年度学期：18-19-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：9.29，课程得分分数段：90-95；
学年度学期：19-20-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.5，课程得分分数段：90-95；
学年度学期：20-21-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：null，教师推荐得分：null，课程得分分数段：80及以下；
学年度学期：22-23-3，课程班：生命的逻辑1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.5，课程得分分数段：85-90；
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