20世紀后半葉以來，計算機技術和互聯(lián)網技術引領了社會的快速發(fā)展。這個時期，計算機芯片的主要成分硅元素無疑是最閃亮的，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步，物質和資源的稀缺問題逐漸得到解決。
21世紀，人們越來越重視生命質量和健康水平，生命科學技術得到了長足發(fā)展，生命健康領域的服務需求和產品需求也越來越大。有機物和生命的核心元素是碳元素，我們將生命科學的世紀稱為“碳時代”。
我們認為，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準。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)狀結構。所形成的環(huán)可以是單環(huán)，也可以是多環(huán)，環(huán)可大可��；鏈可長可短，支鏈可多可少等。碳原子數量可以是幾個，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現象非常普遍，這也是有機化合物數目繁多的原因之一。
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�？梢哉f，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的物質，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。一種普遍認可的生命起源理論認為：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雜分子，逐漸出現一條復雜的鏈構成的大分子，鏈本身是由各種類型的起構件作用的分子所組成。
構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了自我復制。這種復制過程中作為樣板的作用并不產生完全相同的拷貝，而是某種“反象”，這種“反象”轉過來再產生和原來的正象全似的拷貝：首先發(fā)現的復制基因即DNA分子，它所使用的是從正到反的復制過程。在不斷的復制中不可避免會出現“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，所有生物體內的新陳代謝和生物的遺傳現象，都涉及到有機化合物的轉變。
最初的生命體在發(fā)展過程中逐漸分化，其中的一大分支，即現在的植物，開始利用陽光直接把簡單分子建成復雜分子，并供給自身。另外一個分支，即現在的動物，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，但當我們和現代生活方式的發(fā)展路徑進行對比后，就會發(fā)現一些有趣的巧合：在生產力低下、物質貧乏的年代，人們的需求和相應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。而在現在這個信息高度發(fā)達、物質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，以此為核心，尋找上下游產業(yè)鏈的相關企業(yè)一起合作。同時通過各種形式的“聯(lián)姻”迅速擴充產品線，共同構建起一個強大的聯(lián)盟，來對抗外界沖擊，更好地適應市場環(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)。
生命科學的崛起
如果從生物學和進化的角度去觀察，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時代必然接棒以硅為核心元素的計算機和互聯(lián)網時代。
在目前這樣的過渡時期，商業(yè)的發(fā)展必將呈現兩方面的特點：原有優(yōu)勢行業(yè)（計算機和互聯(lián)網行業(yè)）發(fā)展趨勢呈現“有機化”“生命化”；與生命科學相關的產業(yè)將迅速崛起，成為引領時代發(fā)展的領域。
在計算機、互聯(lián)網行業(yè)，“有機化”“生命化”的趨勢體現在兩個方面：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在計算機中；另一方面開始出現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在全新的應用領域。
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量每12個月增長一倍。這一現象被稱作“摩爾定律”。依據摩爾定律提出的預測在不久之前開始出現問題。
2014年，國際半導體技術路線圖組織決定，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速度且功耗較低而被給予厚望，在未來20~30年內可能出現革命性成果的研究領域是生物計算機。
1994年11月，生物計算機概念被首次提出后立即大火：基于蛋白質的“晶體管”，計算效率遠高于任何硅基計算機的細菌計算機，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，能耗僅相當于普通電腦的10億分之一甚至更低。
進入“碳時代”，人類正在創(chuàng)造性地運用生物技術的手段解決目前面臨的各種問題，生物技術產業(yè)被稱為“永不衰落的朝陽產業(yè)”。人類基因組數據的完全公開改變了生物醫(yī)學研究中數據分享的慣例，隨后迅猛發(fā)展的一代測序、二代測序和三代測序技術，實現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據分析處理技術的發(fā)展，使生命科學研究進入了大數據時代。
此外，蛋白組學和代謝組學技術、基因編輯技術、誘導干細胞技術、生物材料3D打印技術和器官克隆技術等生物醫(yī)學技術也快速發(fā)展，預計將很快可以實現高效精準的診斷，準確地修改遺傳信息，進行病變組織或器官的替換，使精準醫(yī)療逐步成為可能。
當然，生命科學的研究水平、醫(yī)學技術和疾病診療技術的發(fā)展水平和社會需求還存在較大差距。生命科學相關產業(yè)如果不在應用基礎研究上加大投入，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，還是無法滿足市場的需求。
在這種需求的驅動下，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預測，與生命科學相關的產業(yè)也必將迅速崛起，成為引領時代發(fā)展的領域。因此，人類進入21世紀，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；順風而呼，聲非加疾也，而聞者彰。”不經意間，碳元素開始代替硅元素主導整個時代，生命科學的遙遠未來已經呼嘯而至。在碳時代，如何把握碳元素的剛柔并濟，順應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）