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应用系统科学思想
应用系统科学思想
指导生命科学研究
在生物学的发展史上，一直存在着两种截然不同的观点：
机械论与活力论。
机械论用分析方法把生物简化为物理和化学问题，用理化原理说明生命现象及其过程；活力论认为生物体内有一种特殊的活力支配着生命过程，有一种超自然的力量支配着生物体内全部理化过程，而且有机界与无机界之间有不可逾越的鸿沟。
虽然机械论认为理化过程存在于生命中，但它是用孤立、静止、片面的观点看待复杂生物体；活力论指出生命现象不能简单归结为机械理化过程，可惜它是用超自然的活力来弥补机械论的空白。
一般系统论植根于生命科学研究的沃土
20世纪30年代一些生物学家与哲学家主张用机体论代替活力论与机械论，把生命看成有机整体，自然现象的本质是变，是一个不断活动和创造进化的过程。
1925年和1927年，《物理生物学原理》和《论调节问题》相继发表，提出了系统论基本原理。
贝塔朗菲的一般系统论思想就是在这样的条件下产生的。
他强调把有机体当作一个整体或系统来考虑，认为科学的主要目的就在于发现不同层次上的组织原理。
1934年提出用数学和模型研究生物学的方法和机体系统论概念，他用协调、秩序、目的性等概念研究有机体，系统概括了机体论的基本观点:
①协调观点，认为一切有机体都是一个整体——系统，生物体是在时空上有限的具有复杂结构的一种自然整体。
从作为有机体的生物体中分析出来的部分，同整体中发挥机能的部分是截然不同的。
把系统定义为相互作用的诸要素的复合体。
②动态观点，认为一切生命现象本身都处于积极的活动状态，生命的基本特征是组织。
生物体是一个维持动态平衡的开放系统，开放系统可以显示出异因同果率。
③等级观点，认为各种有机体都按严格的等级组织起来。
生物系统是分层次的，从活的分子到多细饱个体，再到超个体的聚合体，层次分明，等级森严。
生物学的主要任务是发现在生物系统中起作用的规律，把有机体描绘成一种整体或系统，它具有专门的系统属性和遵循不能简化的规律。
1947年至1948年贝塔朗菲进一步阐述了他的系统论思想:
“存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律，而不论其具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系或力的情况，我们提出了一门成为普通系统论的新学科。
”
系统思想是在生物学发展史上摒弃机械论与活力论，确立机体论后产生、发展起来的。
它的系统、动态与等级观点是对机体论发展的创造性总结，并由此把系统与整体观念从生物推广到一般系统，从而建立普通系统论。
系统论与信息论、控制论均应用系统观点
如第一节所述，生命科学研究中机体论把生命看成有机整体，认为自然现象的本质是变，是一个不断的活动和创造进化的过程。
系统论思想在这样的条件下应运而生。
信息论最初是一门研究存在于通讯和控制系统中普遍存在的信息传递的共同规律，以及如何提高各信息传递系统的有效性和可靠性的通讯理论。
控制论更是多学科相互渗透的产物，研究的是科学边缘区域，如控制论创始人维纳所述是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。
从这种意义上说，控制论是一种突破学科界限，抓住一切通讯和控制系统中所共有的特征，形成高度概括综合、具有普遍意义的理论。
系统论、信息论、控制论均于20世纪20年代至40年代酝酿、萌芽，于1948年前后产生并逐步成熟的理论。
三论均采用系统、信息、控制等概念，从不同的角度提出了解决问题的方法，研究对象与理论相互渗透。
系统有可控系统与不可控系统。
对于可控系统，可根据内部和外部条件变化的信息给对象施加作用，从而对系统进行调整控制。
可见研究任何系统都离不开信息，信息反映系统的重要特征。
同时要对系统施行有效控制，有赖于信息的及时传递，信息论是控制论的基础。
三论的共同特点是：
它们都应用系统观点，从不同的侧面进行研究，都是研究系统、信息与控制问题的横向科学。
大体上属于科学方法论范畴。
其中系统论抽象、概括程度较高，更接近于哲学；而信息论与控制论接近基础科学。
根据哲学的简单性原则，三论可归结为一论——系统论。
系统思想是三论产生、发展的基础，也是应用三论进行科学研究的基础。
20世纪生命科学研究的重大发现受系统思想的深刻启迪
20世纪自然科学的重大突破，当推相对论、量子力学、DNA双螺旋结构与遗传密码。
从时间进程与学科分类上看，相对论与量子力学均属于物理学范畴，诞生于本世纪初三论产生之前；DNA双螺旋结构与遗传密码则是生命科学的研究成果，都是在本世纪50年代三论产生之后。
这种学科分类与时间关系并非巧合。
发现模式与认识论是密切联系的，任何发现都是人类认识长河中的一个片段。
从这些重大科学发现中所采用的科学方法来看，爱因斯坦在建立狭义相对论过程中，采用的是对经典力学的批判，用巧妙的思想与创造性直觉进行思想实验，用探索性演绎法提出假说。
量子力学的产生与发展，是科学家群体的创造思维与多种科学方法综合运用的结果，简而言之，采用的是溯因、模型与类比的方法。
以上这些科学方法，在认识论上仍然有其一定的意义，但随着科学技术与生产力的发展，必须产生新的科学思维模式。
在DNA双螺旋结构建立之前，生物学对基因已经有一定的认识，经典遗传学的分离与自由组合律、连锁与交换律均说明看不见的要素基因的存在；细胞学已经提示核素与遗传有关；在化学的探索中，查格夫（E·Chargaff）发现嘌呤总数与嘧啶总数的比值，以及A/T与G/C的比值总是非常接近于1。
物理学的成就特别是量子力学规律对生物有机体是适用的，从物理学的观点看，基因只能是分子，量子力学概念已经有效地应用于越来越复杂的分子，应该能够用来解释基因；生物大分子晶体结构X射线衍射分析结果说明核酸是聚核苷酸长链，DNA纤维具有周期性，嘧啶环与糖环近似垂直，这些生物学与理化的理论与实验依据，为DNA立体结构模型的建立奠定了基础，问题是谁以什么方法迅速集大成以取得创造性的成果。
DNA双螺旋结构创始人沃森与克里克是信息论俱乐部成员，用信息思想研究生命系统是他们的基本方法。
量子论与三论为生命科学带来许多新思想、新概念，如负熵、非周期性晶体、信息、载体、密码、复制、操纵因子等。
DNA双螺旋结构模型的建立，按工作阶段可分为三个时期：
第一阶段（1951年秋至年底）为建立DNA三链模型时期，因模型结构水含量错误而被否定。
第二阶段（1952年）为智力投资时期，沃森与克里克表面上离开建立模型的工作，实际上他们并未中断DNA结构的研究，他们不断地查阅、消化文献，频繁地与各方面学者接触、请教，密切注视晶体分析的进展，留心遗传学的新成就。
这是一个积极地获得并利用信息的过程，是用信息论研究遗传信息的具体体现。
第三阶段（1953年1月至3月）为紧锣密鼓的攻坚时期，放弃三链模型并排除四链模型，放弃了同样碱基配对方案，终于建立了大家熟悉的DNA双螺旋结构模型。
在其后分析遗传密码与遗传学中心法则的科学探索过程中，同样受到系统思想的深刻启迪。
系统科学思想在不断地发展与完善
如第二节所述，系统论、信息论、控制论采用各自的研究方法，均有自己的特征。
同时这三门学科均应用系统观点，它们之间有深刻的内在联系和综合发展的趋势。
70年代后期，人们设想把系统、信息、控制等基本概念和基本方法综合起来形成一门综合的系统科学理论——广义系统论。
系统科学理论本身在发展，同时在理论生物学、理论物理学和应用数学等方面，又产生了一些与系统科学密切联系的新理论，主要有以下几种：
耗散结构理论普里高津的耗散结构，指的是系统的不同元素之间存在着非线性机制的远离平衡态的开放系统。
在远离平衡态的非线性区，系统处于一种动态平衡之中，这时系统的一个微观随机小扰动就会通过相干作用得到放大，使系统进人非稳态，从而又跃迁到一个新的稳定状态，在这里暂时的非稳态成为耗散结构形成的杠杆。
耗散结构理论认为自然界由低级到高级的发展不违背热力学第二定律，非平衡系统可以通过负熵流来减少总熵，即通过信息流减少系统的紊乱程度，使系统达到一种新的稳定的有序状态，即耗散结构状态。
在生命和非生命之间没有真正的界限，许多不稳定性中的一种连续性，可以跨越生命和非生命之间的鸿沟。
协同学理论哈肯在研究激光理论的基础上，于1976年提出协同概念。
协同学理论认为，一个系统从无序向有序转化的关键并不在于热力学是否平衡及离平衡有多远，而在于只要是一个由大量子系统构成的系统，在一定的条件下，其子系统之间通过非线性的消化作用就能够产生协同现象和相干效应，这个系统在宏观上就能够产生实际结构、空间结构或时空结构，形成有一定功能的自组织结构并表现出新的有序状态。
协同现象的产生机制是，系统的稳定性总是受到两类变量的影响，在系统受到干扰产生不稳定性时，快变量总是使系统重新回到稳定状态，慢变量总是使系统趋于非稳定状态。
两类变量相互联系相互作用。
在快变量作用下将使系统达到一个新的稳态。
如果原来的稳态是无序状态，则新的稳态就是有序的产生和形成。
如原来的稳态已经有序，那么新的稳态就是更新的有序状态。
新稳态的出现意味着系统的进化。
伴随着这种有序结构的产生、发展，两类变量相互联系、相互制约，表现出一种协同运动，这种协同运动在宏观上则表现为系统的自组织现象。
哈肯的理论较好地说明了一些自组织现象，如激光相变与细胞繁殖等，但要说明复杂生命现象仍有待于进一步的工作。
超循环理论爱肯的超循环理论是直接从生物领域入手来研究非平衡系统的自组织问题的，于1971年正式提出。
爱肯认为如果一个反应循环中至少有一个中间物是催化剂，那么这个反应循环就是催化循环。
从生物大分子的水平来看，选择和进化的分子基础主要是代谢、自复制和变异，这些都要有超循环这种组织来保证。
代谢是在不平衡系统中进行的合成与分解的循环，自复制才使进化和选择的信息得以积累。
突变是指自复制中的错误，它是进化所必需的，但非常有限。
爱肯认为大分子的形成和组织有一个同达尔文的生物进化类似的逐步发展的过程。
对超循环理论科学界争论较大，但从分子水平去研究进化，进一步寻找化学进化与生物进化的联系，应是一个重要课题。
在系统科学思想发展过程中，系统科学体系正在形成。
国外一些学者把系统科学分成三部分，即狭义的系统科学、系统工程学、系统哲学。
钱学森认为不仅要从工程技术各门系统工程及其技术科学的运筹学、控制论、信息论中去提炼，而且要吸收多个学派的系统理论，建立完整的系统科学体系。
他把科学体系分成四个台阶：
哲学、基础科学、技术科学、工程技术。
系统科学体系包括这四个台阶内容，系统观是关于系统的一般哲学、方法论观点；运筹学、控制论、信息论是系统科学的技术科学；各门系统工程、通讯技术、自动化技术则是系统科学的工程技术。
生命科学研究向整体化定量化发展
每一个时代理论思维的方式，都有这个时代的特征，系统科学思想的发展自然是现代科学技术与生产力发展的产物。
现代科学技术的发展有两个重要的趋势。
首先是分化与一体化并进。
一方面科学技术迅速分化，新的分支不断产生，学科越分越细，同时边缘科学与综合科学不断出现，许多本来关系不大的学科，在深层次相互渗透。
在宏观上研究生命运动规律的有群体生物学、生态学以至生物圈；在微观上进行研究的有分子生物学、量子生物学。
分子生物学是生物化学、遗传学、微生物学综合渗透的产物，也受到当代物理学与化学的深刻影响。
分子生物学的发展对生命科学的许多分支学科产生深远的影响，不少学科冠以分子，像分子遗传学、分子免疫学、分子病理学等。
从表面上看学科分得更细，但实际上许多学科都深入到分子水平研究生命运动规律，就在学科分化中自然产生一体化趋势。
其次是复杂化与简约化并存。
整个生物界，从微生物到灵长类动物，种类繁多，异常复杂。
它们的遗传物质是DNA，双螺旋是其基本结构，遗传信息的传递遵循遗传学中心法则规律，遗传密码是其核心。
错综纷繁的生物界，在分子水平上高度统一。
基因在时空上特异性表达产生细胞分化，一系列细胞分化与高度有序排列产生个体发育。
这样就把细胞分化与个体发育这两个重要现象在基因特异性表达的分子水平上统一起来，同时能够从分子到细胞以至整体认识分化与发育的规律。
生命科学研究呈现出高度概括性和高度科学抽象性的趋势。
生命科学研究是产生系统论的沃土，系统思想尤其是系统论与信息论，对DNA双螺旋结构的建立，遗传密码与遗传学中心法则的发现起非常重要的理论指导作用。
生命科学研究进一步促进了定量化的系统性思维的发展。
思维方式的改变反过来促进了生命科学研究的发展。
系统科学方法论是生命科学研究的有力工具
在科学研究的对象中，个体事物以独立的整体存在，它的运动具有力学的机械属性，符合拉普拉斯决定论，即线性相关。
无限多个个体事物构成群体事物，群体事物的运动规律符合统计决定论。
系统是相互联系、相互依存着的诸要素所构成的整体。
与个体事物相似，系统事物以独立的整体存在，但有其更突出的特点，它是一个具有复杂结构的有机整体，既包括个体事物，又包括群体事物。
可能随着时间的推演，有时变成个体事物，有时变成群体事物。
系统事物的运动主要由内部结构所产生的内部动力所推动，其运动方式多样，但在时间轴上是不可逆的，即系统事物有进化和演化的过程，它在结构上发生运动，新的结构必然产生新的功能，即产生系统新质，而系统新质是系统进化的里程碑。
从个体事物到群体事物再到系统事物，是否定之否定。
系统事物不仅具备个体事物的机械决定性，也具有群体事物的统计随机性。
系统事物遵循的规律是系统决定论规律，它是系统新质的相对确定性规律，也是机械决定性和统计随机性对立统一的规律。
在生物学研究对象中，从基因、染色体、细胞、器宫到生物个体，从同类群体生态环境到生物圈，均具有系统的基本特征，即系统的整体性，系统要素的相干性，系统结构的层次性，结构功能的专一性及系统进化的目的性，不同层次的系统可以整体性形式存在，在一定的条件下，能够以系统要素的成分加入到更大系统的运动过程之中。
用系统科学方法论指导生物学研究，即用系统决定论规律把握生物学研究的系统对象，求出系统新质
A是由系统要素相干性关系总和所决定，即由整体效应A减去局部之和
的差值来确定：
因为系统作为一个整体，系统要素一旦被机械分割，则成为系综性群体，不再具备系统的特征。
在实际研究中采用整体性分割，即在一定意义上保留某种联系的分割，初分割掉的局部成为系综性群休，而保留下来的联系可把局部维持成近似系统的系统，再用这种分割后的局部效应之和求出系统新质，这样求出的系统新质与真正的系统新质有一定的差距（
），即系统新质的模糊性，这种模糊性是由于割断一部分系统要素的联系所造成的。
这样，系统新质的公式为：
其中
为近似系统的系统中割断某些联系后仍联系着的局面，
是未割断联系之前的一些联系所造成的模糊范围。
这样，系统决定论规律的科学性=真实性+或然性+模糊性。
尽管系统规律带有随机性与模糊性，但系统新质的主流有其确定性。
系统决定论是拉普拉斯决定论和统计决定论在哲学意义上的整合。
在生物学研究中，如基因调控、基因敲除、细胞与器官的功能检测、局部解剖、小生境等，可看成整体性分割，不同层次分割后的小系统均有其对应的较大系统，分割后联系着的局部仍具有生物学的系统特征。
以这样近似生物学系统的小系统为研究对象得出系统新质。
采用保留不同联系的整体性分割小系统，综合不同分割后小系统的新质，即可逐步缩小由分割产生的模糊性，逐渐趋近于系统真正的新质。
系统科学方法论，是哲学与科学研究的桥梁，它是跨学科的普遍适用的方法。
在现代生物学的多层次研究中，系统科学方法论已经起到相当的作用，在今后的研究中将被更深刻、更广泛地认识并发挥更大的作用。
在生命科学研究中自觉运用系统思想
系统论产生于生命科学研究，生命科学研究中需应用系统科学思想，正如信息论的创始人申农所指出的那样，“我个人相信，对于心理学、经济学等领域，信息论的许多概念是有用的（实际上有些结果已经是十分有希望的），但这些应用的建立决不可能通过简单生搬硬套就能奏效，而应当是一个不断研究，不断实验的过程。
”
对于具体的研究工作，首先要确定研究的子系统。
前面已谈到，生命科学研究的不同层次均可自成系统，每一个层次都是更高层次的子系统。
在每一个层次，由于范围、种类等因素的不同，又可分为不同的系统。
以基因为例，不同种类的基因可以自成系统，如免疫球蛋白基因、细胞生长因子基因等；对于同一类基因，可有单基因、成簇基因、超基因家庭等。
有时同一个名词在实际选定时可有很大的差距，如小生境。
在确定研究子系统后，要进一步选择系统“要素”并分析己有信息。
构成系统的因素常常很多，选定研究要素首先要分析与系统相关的已有信息。
对于黑箱，系统要素的发现有时需要类比推理、创造性直觉加上相应实验，寻找因素与系统的非随机相关性，如能确定，即进入灰箱阶段，则可设计实验，检验研究因素的存在与否对系统效应的影响差别显著性。
在生命科学研究中，许多系统要素的研究处于这一阶段，即已知某因素与系统相关。
在设计与显著性检验相关的实验时，需明确研究对象是进行整体性分割后的子系统，“要素”与该系统有充分的相干性，有时多次显著性检验结果相去甚远，可能所设子系统已是系综性群体和（或）所研究“要素”只是次要因素，真的要素或要素群可能尚未被发现，需要用部分黑箱思想来分析。
当采用不同的子系统，证明要素与系统的关系是系统相关后，常常只是发现这个现象。
要探讨系统要素之间相干性的规律，需进一步采用整体性分割的方法，实验设计与分析结果时可以采用系统决定论的思想，用不同的子系统得出系统新质，综合不同子系统的新质，逐步向系统整体运动规律逼近。
由于生命现象的非线性特点，子系统里所得结论不能直接向更大系统作简单推理，应放到更大系统里检验，经系统验证后才能确定其适用范围。
在上一层次的更大系统中，可能呈现更复杂的系统要素相干性，需系统设计再分析模糊部分，探讨更大系统的运动规律。
系统科学思想将在生命科学新世纪发挥重要作用
人类总是生活在过去与未来之间，我们正处于世纪之交和千年之交。
在即将到来的21世纪，生命科学将作为自然科学的领头学科。
这是本世纪科学技术与生产力发展的产物与必然趋势。
本世纪数学、物理学与化学等基础学科迅速发展并已渐趋成熟，生命科学不断吸收这些基础学科的成果与方法。
同时生命科学研究也受到哲学与科学方法论的影响，尤其受到系统科学思想的深刻启迪。
受分子生物学的影响，80年代以来发育生物学进展迅速。
1984年发现果蝇的同源异型基因与同源盒。
同源异型基因的突变可导致果蝇表型的同源异型突变。
同源盒是在影响果蝇发育的同源异型基因、分节基因和母体效应基因中均保守的DNA顺序，180碱基对，编码60个氨基酸。
同源盒编码的高度保守的蛋白结构域是受进化选择压力的，它对于一个基因簇是共同的，但位于同源盒两侧的DNA顺序，在同一基因族个体间的同源性迅速降低到随机水平。
果蝇的同源异型基因排列成簇，每种同源异型基因在果蝇体节形成中起一定作用，含同源盒的基因之间相互作用，以形成发育相关基因在时空表达上的高度有序性（图1）。
图1双胸复合物中的调节序列突变
图中果蝇被分成节片和前后区间；Ubx基因的调节区位于果蝇下部，依次为特异结构域的调节列，Ubx复合物的300千碱基的结构基因，编码3种双胸复合物同源蛋白的转录单位；黑带表示外显子，虚线表示内含子，基因转录从右到左。
脊椎动物中含同源盒结构的基因称同源盒基因（Homeoboxgene,Hox）。
通过基因组结构的分析，Hox基因与果蝇的同源异型基因复合物（HOM-C）高度相似。
鼠与人的Hox基因符合物位于4条不同的染色体上，共有38个Hox基因，总长度约120千碱基。
每个基因簇的转录方问都是从5'到3'，（图2）。
在其他脊椎动物中也有相同的Hox基因结构，说明它由共同的原始无脊椎动物基因进化而来
图2脊椎动物HOX复合物的分组排列及其与果蝇HOM-C的比较
图上部是果蝇HOM-C；位于Antp与Ubx之间的缺口表示ANT-C与BX-C的连接部位；在脊椎动物的4个Hox基因簇中，封闭的盒表示已知的同源异型基因，盒上部是目前的名称，盒下部标出旧名称作对照；在尚未发现基因的部位留出空隙；图底部的大箭头表示所有脊椎动物的Hox基因转录方向相同，同时也标出前后轴线、时间关系及对RA的敏感性，显而易见位于左侧的基因最先表达，胚胎最前部对RA敏感性最高。
图2总结4种Hox基因簇和HOM-C的组织结构与同源关系，图的排列根据不同结构域顺序相似性。
同源结构域本身及基因所在复合物中的相对位置，将38种Hox基因分成13组。
脊椎动物Hox基因簇由祖先复合物通过两步复制过程产生，没有任何一个复合物包括13组中全部成员，一定是在复制过程中丢失一些基因，每个复合物选择性地保留一些基因。
对于同一复合物，所有脊椎动物均保留同一组基因，这提示在进化早期必有一个很强的选择压力，现存的高等脊椎动物为获得脊椎动物的特征，有保留复制与趋异Hox基因复合物的特点。
同时说明Hox基因在机体形成过程中很重要。
在脊椎动物的Hox基因中，仍保留着基因簇3′末端的基因首先被激活，在胚胎最前部边界首先表达，对RA高敏，基因逐渐向5′端开启，表达逐渐向胚胎后部推移，对RA的敏感性逐渐减弱。
Hox基因具有高度的组织特异性和迅速转换的发育阶段特异性。
不同的同源结构域，如Antp、en、MATα2与Oct-l和DNA的结合是类似的球面折叠结构。
在同源结构域-DNA复合物中，大多数活性位点的特异相互作用位于识别螺旋上的氨基酸残基，大多数同源结构域识别的DNA序列是5′–TAAT-3′核心基序（图3）。
图3Antp、en与MATα2的同源结构域DNA复合物的图示比较
A.沿纵轴观察Antp位于DNA大沟的识别螺旋（Ⅰ、Ⅱ）；圆柱表示α螺旋；N-末端臂（左上）、螺旋Ⅰ、Ⅱ之间的环及螺旋-折叠-螺旋基序（Ⅰ～Ⅲ）中的折叠仅是多肽骨架，以实线表示；B.Antp；C.en；D.MATα2，沿着识别螺旋（Ⅲ）轴线观察，图示与特异碱基相接触的氨基酸残基，位于DNA大沟中的识别螺旋氨基酸残基的接触用虚线表示，与N-末端臀的接触位于DNA小沟
由核磁共振谱（NMR）测得Antp同源结构域与识别DNA的结合模式，识别螺旋位于DNA大沟，由氨基末端臂产生的另外的特异接触面在DNA小沟、螺旋Ⅰ与螺旋Ⅱ之间的环和DNA骨架相互作用。
由甲基化与乙基化干扰实验也说明同源结构域与DNA结合部位主要在DNA大沟一侧。
精细的NMR分析结果更强调DNA-蛋白质相互作用的动力学特点，如氨基酸侧链于几毫秒内在两个以上的DNA结合部位之间移动，这个内部移动提示一个连续的动态过程。
同时，在DNA-蛋白质界面上水分子的存在，能够介导有重要功能的氨基酸侧链与DNA上极性基团的瞬间特异氢键形成。
由HOM-C与Hox基因研究可见，首先这一系统呈现整体性与独立性，尽管其结构复杂，但按整体发育的要求精确调控；第二是系统结构的层次性，Hox基因分为4个基因簇，每簇含有结构上分别对应的基因，而每个基因都含有高度保守的同源盒；第三是结构功能的专一性，每一基因均与一定的发育程度相关；第四是系统要素的相干性，不同的Hox基因之间，相互作用形成发育基因调节的等级控制；第五是系统演化的目的性，Hox基因由HOM-C进化而来，为适应脊椎动物更复杂的整体调节，基因趋异进化，不同基因簇之间有明确的对应关系，进化过程中同源盒高度保守，说明其功能的重要性。
对HOM-C与Hox基因在整体、器官、细胞、分子与量子诸水平均作了深入探讨，不同层次之间研究结果相互呼应，呈现出很强的系统规律。
在Hox基因结构上，横向排列成簇，竖向有一定的对应关系，每个基因均有一个核心结构——同源盒；其功能上，Hox基因总是从前部向后部（从3′到5′）依次表达，就基因对维甲酸的敏感性而言，从后部至前部敏感性依次升高，换言之，对维甲酸愈敏感表达愈早。
笔者认为，HOM-C与Hox基因的这种结构、功能及其演变规律的系统特征，酷似化学元素周期表。
这说明生命科学研究吸收基础科学的成果与方法，并运用系统科学思想，在20世纪已产生结晶。
21世纪初将完成人类基因组计划，届时人类将通晓自己所有的基因结构。
其后对新基因的功能及其表达调控规律的
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