地球上存在多种多样的生物体，它们进行着形形色色的生命活动。第四章已经提到，生物世界具有层次性结构，有从生物分子到整个生物界许多不同的层次。在不同层次的生命活动中，有各种不同性质的集成现象。
应用一般集成论的观点对生物世界中的各种集成现象进行研究，将有助于了解不同层次生物体及其生命活动的特点。为此，我们提出建立一门研究生物世界集成现象和规律及其应用的学科，并把它命名为生物集成论，它的英文名称是bio－integratics。
各种生物是进化的产物。不同层次生物体的集成现象各有特点，因此，生物集成论的研究范围很广。这一章选出三个问题进行讨论，分别是：生物集成与生物进化、活细胞的集成和人体的集成。
7.1 生物集成与生物进化
生物世界有许多层次。生物大分子，如核酸和蛋白质，是构成生物体的基本原料，还有许多其他生物大分子，如糖、膜分子等。由生物大分子、离子、水分子等构成的细胞是各种生物体的单位。由许多细胞构成的多细胞生物体，如动物、植物等，具有复杂的结构。生物群体和环境构成生态系统。
不同层次的生物体和生命活动具有不同的空间尺度和时间尺度。例如：生物大分子的空间尺度约是10 －8米量级，它们活动的时间尺度约在10 －9秒以下；活细胞的空间尺度约是10 －6米量级，它们的生命活动的时间尺度约在10 －2秒以上；多细胞生物体的空间尺度约在10 －1米以上，它们的生命活动的时间尺度约在10 －1秒以上；生态系统的空间尺度约在10 2米以上，它们的生命活动的时间尺度约在10 2秒以上。
前面第四章提到过生物世界中的集成现象。不同层次的生物体都是集成的产物。例如生物大分子是小分子集成的产物，细胞是生物大分子集成的，多细胞生物是细胞集成的，生态系统是生物体和环境集成的（常杰，葛滢2005）。
对于生物集成现象的研究，特别令人感兴趣的是不同层次生物体不同的集成作用和集成过程。在生物集成过程中，各种生物相互作用起重要的作用。不同的集成元素通过各种生物相互作用实现生物体的集成。在生命活动中存在几种不同性质的生物相互作用，它们是：生物体内部成分之间的相互作用，生物体之间的相互作用，生物体和环境之间的相互作用等。这些相互作用具有相互性，例如在生物体和环境之间，一方面，环境作用于生物体，改变生物体；另一方面，生物体作用于环境，改变环境。
每一个生物体有内部的生命活动，如代谢、生长等。每一个生物体都处于一定的环境中，并且和其他生物体共存。生物体和环境之间不断有物质、能量、信息的交流。生物体与其他生物体不断进行通信和交流。对于一个生物体来说，既有生物体内部的集成过程，又有生物体外部的集成过程。生物体内部各种成分集成为统一的生物体，这种内部的集成过程是通过生物体内部成分之间的相互作用来实现的。生物体和环境集成为生物与环境的统一体，这种外部的集成过程是通过生物体之间的相互作用及生物体和环境之间的相互作用来实现的。
生物世界中有各种各样的生物体。达尔文的物种起源学说揭示了生物进化和自然选择的规律，指出现今各种生物都经历了长期进化的过程，现代人是从高等灵长类动物进化而来的。从古人猿进化到现代人，经历了大约一千万年的漫长岁月（埃克尔斯2004）。
现代人的神经系统也是进化的产物。现代人的神经系统具有精致的感觉、知觉和灵巧的运动、控制等功能，还有各种高级功能，它们都是高等灵长类动物经过长期进化和自然选择的结果。
Eccles的《脑的进化》（埃克尔斯2004）一书在考古学、神经解剖学和脑生理学等方面收集了关于古猿进化到人的大量科学证据，叙述了人类进化过程的主要特征，研究了人类进化中从猿人的脑演变到现代人的脑的进化史，还探讨了高等动物意识的起源。
对于在当时地球环境条件下生活的人类祖先来说，直立和二足行走在进化过程中起重要的作用，例如在直立和二足行走时，需要大脑皮层对各种肌肉的精细运动进行控制。人类劳动对脑的发展具有决定性的影响，例如在劳动中制造和使用木制和石制工具，需要手的精巧运动，这促进了大脑皮层运动区及其神经连接的进化。人类言语交流则促使大脑皮层与语言有关区域的进化。总之，脑的结构和功能都在进化中不断发展，人脑是长期进化的结果。
生物进化中有许多集成现象，这些集成现象的特点是经历非常长的时间进程，集成的目标和步骤都不是早先设计好，而是在进化过程中通过生物和环境的相互作用和自然选择逐步实现的。生物进化中的集成过程是“修补”式的集成过程。
7.2 活细胞的集成
细胞是进化的产物。细胞有原核细胞与真核细胞之分，原核细胞是没有细胞核结构的细胞，真核细胞是具有细胞核结构的细胞。这里只讨论真核细胞的情况。
活细胞不断进行着各种生命活动。我们讨论的活细胞的集成，是指活细胞生命活动中的各种集成现象。活细胞有复杂的结构和功能，它们是由各种细胞物质集成的，包括结构集成和功能集成。细胞内部具有四个结构和功能系统，即细胞核系统、细胞质系统、细胞膜系统和细胞骨架系统。细胞内的物质主要有：遗传物质、细胞质物质、细胞膜物质、细胞骨架物质等。
细胞核系统是细胞的遗传物质系统，其主要功能是实现遗传。遗传物质是载有遗传信息的DNA分子，它们集中在细胞核内。细胞核具有核膜界面，把细胞核内部物质和细胞质隔开，为遗传物质的储存和复制提供空间。通过核膜，细胞核内外不断进行物质、能量和信息的交流。细胞核是由内部各种成分集成的，在有丝分裂期间，细胞核进行重新集成。
细胞质系统含有各种物质，如生物分子、离子、水分子等，它们集成为许多种类的细胞器以及整个细胞。细胞质系统的主要功能是实现细胞各种生命活动，在这个系统中有物质运输、能量代谢、信息传递等过程。在有丝分裂期间，细胞质重新集成。
细胞膜系统包括质膜、核膜等，细胞内还有许多具膜的结构。这个系统的主要功能是提供分隔物质的空间和内外物质交流的界面。例如质膜，即细胞膜，形成细胞内部和外部之间的界面，提供细胞内部生命活动的空间，并且促进细胞内外的交流。质膜有脂双层分子，膜上有许多蛋白质，形成受体、离子通道和水通道等，质膜主要是由这些部件集成的。
细胞膜的网架支撑流动膜模型提出，细胞膜包括脂双层和膜骨架两部分；脂双层有双层结构，上面镶嵌着膜蛋白；脂双层底部的膜骨架由骨架蛋白构成，起支撑脂双层流动膜的作用，同时提供膜物质输运的网络（Tang 1998）。
细胞骨架系统的主要成分是微丝、微管、中间纤维等，由它们集成为细胞内的纤丝结构。这个系统的主要功能是提供细胞支撑结构，并且保证细胞内部物质输运，例如细胞内的颗粒在马达蛋白的作用下，可以沿着细胞骨架进行转运。
实验上曾用水霉细胞作为材料，研究细胞内骨架系统的结构和功能。用电子显微镜和光学显微录像方法，测量了细胞内纤丝的结构和特性，以及细胞颗粒沿纤丝运动的现象。实验结果表明，在活细胞内部存在着一个由细胞骨架组成的柔性的细胞输运系统（阎隆飞，唐孝威，刘国琴1994）。
细胞的四个结构和功能系统都是由生物大分子集成的产物，在活细胞内，这四个系统不是孤立存在的，在它们之间有紧密的联系。活细胞的整体是由这四个系统集成的复杂系统，这四个系统的协调运行，保证了活细胞正常的生命活动。
在真核细胞的生长和分裂过程中，存在许多特殊的集成现象。真核细胞有分裂周期，其中包括间期和分裂期。细胞在间期中生长，细胞生长过程中的物质集成是细胞集成多种形式中的一种。在分裂期形成子细胞，子细胞形成过程中的集成现象是细胞集成的另一种形式。这种过程是在母细胞内部复制和物质分配的基础上，子细胞进行建构的集成过程。
真核细胞有丝分裂包括分裂前期、前中期、中期、后期A、后期B等几个阶段。在分裂前期，细胞内组成染色体，并且呈现纺锤体，纺锤体有两个极。在前中期，染色体运动，移向纺锤体的赤道平面。在中期，全部染色体在纺锤体的赤道平面上排列，并往复振荡，然后一起分裂为染色子体。在后期A，染色子体分别向纺锤体的两极运动。在后期B，染色子体到达纺锤体两极附近，同时细胞分裂为子细胞。
有丝分裂中染色体受的力影响它们的运动，而染色体的运动是细胞集成过程的重要部分。我们曾经对染色体受力的特性进行研究，根据有丝分裂后期染色子体向纺锤体极运动的实验数据，确定使染色子体运动的力并不与染色子体牵引丝的长度成正比，而是保持恒定值（唐孝威1992）。
在有丝分裂过程中进行着细胞集成。到后期B，当染色子体到达纺锤体两极附近时，子细胞完成整体的集成，子细胞是由染色子体和重新分配的细胞质与质膜等集成的产物。这时还发生子细胞核的重构，这也是子细胞核的集成。细胞分裂的结果是形成两个相对独立的子细胞。
对细胞集成过程的实验研究很多。例如实验上曾用爪蟾卵为材料，专门研究过细胞核重建现象（杨宁等2003）。用扫描原子力显微镜观察到细胞核重建的动态图像。这项研究表明，细胞核重建是细胞集成的过程。
实验上还曾用花粉管为材料，研究过细胞顶端生长现象（唐孝威等1992）。用显微录像和分析，观察到在花粉管顶端生长过程中，花粉管内的物质从胞体源源不断地输运到顶端部位，使顶端得以向前生长，这种生长过程不是连续进行，而是突跳式进行的。这项研究表明，花粉管顶端生长是细胞集成的过程。
7.3 人体的集成
人体是复杂的生物系统，具有循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、骨骼系统、生殖系统等许多子系统。循环系统有血液循环的功能，呼吸系统有吸入氧气、排出二氧化碳的功能，消化系统具有消化食物、摄取营养的功能，神经系统有控制调节的功能，骨骼系统有支撑躯体、保证运动等功能，生殖系统有繁殖后代的功能。此外还有内分泌系统和免疫系统。这些子系统协调地活动，组成统一的人体。在人体的生命活动中，人体内部有物质、能量和信息的交流，同时人体还与外部环境进行物质、能量和信息的交换。
从生物集成的观点看来，人体由各个子系统集成，这里不仅有结构的集成，还有功能的集成和信息的集成。人体是一个整体，Sher－rington（1906）在《神经系统的整合作用》一书中讨论过将人体各个部分集成为人的整体的机制。他认为人体各部分是通过神经活动、血液循环、内分泌过程等途径集成的，其中神经的集成作用最为重要。
按照中国传统医学，人体内部存在经络。“关于人体经络的一个试探性假说”（唐孝威，沈小雷，何宏建2008）一文曾经讨论过人体经络。从人体集成的观点看来，人体经络可能是人体内部集成过程的途径之一。下面引用该文的一些说明：
中国传统医学的长期实践证实针刺穴位的治疗作用。大量临床观察和实验研究资料表明，针灸对机体各个系统、各个器官功能几乎均能发挥多方面、多环节、多水平、多途径的综合调整作用。
针刺穴位的作用，离不开穴位这个针刺的施术部位。传统中医认为，穴位也称腧穴，是人体脏腑经络之气血输注出入于体表的部位。它们不是孤立于体表的点，而是与脏腑组织器官有着密切联系、互相输通的特殊部位，是诊察和治疗疾病的所在。每一个腧穴都与脏腑有特定的联系，这种联系的通道就是经络。
穴位与脏腑组织器官是互相输通的，穴位的输通作用是双向的。在体表的腧穴处针刺或艾灸等能治疗脏腑经络的病症，脏腑的生理状况及病理变化也可通过经络反映在相应的腧穴上。在病理状态下，某些腧穴常会出现特定的变化，例如胃肠病患者常在足三里、地机等穴出现明显压痛，肺脏病患者常在肺俞、中府等穴出现明显压痛和皮下结节。脏腑病症在相应腧穴的反映，主要是通过经络来完成的，其主要表现有压痛、酸楚、硬结、松陷等。这有助于诊断疾病，并在治疗上帮助选择有效穴位。
针刺穴位治疗相应脏腑病症，脏腑病症也会通过经络在体表相应的穴位上出现异常变化，这种与针刺穴位相关的脏腑，称为“靶点”，穴位与靶点内外相应。这种体表与内脏之间的相关性，就是以经络为基础的。
对于经络的认识及经络学说是在医疗实践中逐步形成并不断充实和发展的，它有广泛的实践基础，已成为中医理论的重要内容之一，也是针灸理论的依据。经络是具有联系、反应和调整功能的系统，是人体组织结构的重要组成部分，它与脏腑、形体、官窍等组织器官共同构成了人体，又遍布周身，纵横交贯，通过有规律的循行和复杂的网络交会，将人体联系成统一的有机整体。经络系统由经脉和络脉组成，是由经脉和络脉相互联系、彼此衔接而构成的体系。经脉是经络系统中的主干，深而在里，贯通上下，沟通内外。络脉是经脉别出的分支，浅而在表，纵横交错，遍布全身。经络系统密切联系周身的组织和脏器，在生理、病理和防治疾病方面都起着重要的作用。
科学工作者对经络现象及其实质进行了多方面的观察与研究，但是对于经络的物质基础至今还没有定论。
人体是由许多系统集成的一个复杂系统，其中神经系统、内分泌系统和免疫系统组成人体内部具有调控功能的神经－内分泌－免疫的整体系统。近年来对神经－内分泌－免疫网络，特别是神经－内分泌－免疫系统调节的分子机制进行过许多研究。这些研究表明，人体内部的神经系统、内分泌系统和免疫系统是一个整体，它们形成神经－内分泌－免疫的整合性网络。
神经－内分泌－免疫系统是心身统一体的重要组成部分。从生理和心理角度说，心身相互作用是通过神经－内分泌－免疫系统的活动来实现的。神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统。在内分泌系统中，内分泌腺释放激素，影响体内效应器的活动。激素是内分泌腺分泌的化学物质，例如肾上腺素、去甲肾上腺素、皮质醇等都是激素。免疫系统产生抗体，抵抗外来的病原。抗体能够识别和抵抗体内异物，例如血液和体液中的抗体具有杀灭和抑制细菌的功能。
在神经－内分泌－免疫系统中，有神经信号的传递，还有化学物质的传递，包括各种激素和神经递质等。这些化学物质会和细胞受体结合而影响免疫系统的功能。在McCann等（1998）和Melmed（2001）的论著中，对在神经内分泌系统与免疫系统界面处发生的生理过程和分子相互作用有详细的阐述。
神经信号可以直接支配体内效应器的活动，又可以通过支配内分泌腺的活动来调节和控制体内效应器的活动。例如在情绪激动时，脑内信号引起自主神经系统的反应，调控内分泌系统的活动。肾上腺分泌皮质激素，通过血液传送到体内各部分。皮质激素的升高会抑制免疫系统的活动，影响免疫系统抵抗疾病的能力。而免疫系统活动的变化反过来会影响神经系统，Maier和Wat－kins（1998）曾研究过免疫系统对中枢神经系统的作用。
内分泌激素是通过血液流动而传递的。因为化学物质的传递速度比神经信号的传递速度低，所以内分泌的化学物质的作用在时间上比神经信号的作用慢，而内分泌的化学物质作用的持续时间则比神经信号作用的持续时间长。
心理神经免疫学的研究表明：在神经 －内分泌－免疫系统中，如果任何一个系统发生紊乱，就会对其他两个系统产生不利的影响。例如神经系统的紊乱会使内分泌系统失调和免疫系统功能减退。在免疫系统中，若抗体的形成过程受到障碍，人的免疫功能会失调。
通常认为，神经－内分泌－免疫系统遍及全身，具有弥散分布的特点。虽然目前这种弥散分布的神经－内分泌－免疫系统的观点能够说明许多生理现象，但是它难以直接说明人体具有确定穴位和针刺穴位治疗作用的经验事实。我们对目前弥散分布的神经－内分泌－免疫系统的观点加以改进，提出具有敏感节点和功能连接的神经－内分泌－免疫网络的假设。
自然界中存在的大量复杂系统都可以通过形形色色的网络加以描述。一个典型的网络是由许多节点与连接两个节点之间的一些边组成的，其中节点用来代表真实系统中不同的个体，而边则用来表示个体间的关系。往往是两个节点之间具有某种特定的关系则连一条边，反之则不连边，有边相连的两个节点被看做是相邻的。例如，神经系统可以看做是大量神经细胞通过神经纤维相互连接集成的网络，计算机网络可以看做是自主工作的计算机通过通信介质如光缆、双绞线、同轴电缆等相互连接集成的网络。类似的还有电力网络、社会关系网络、食物链网络，等等。神经－内分泌－免疫系统也是一种复杂的网络。
具有敏感节点和功能连接的神经－内分泌－免疫网络的假说的要点是：
第一，人体内部的神经－内分泌 －免疫系统是一个复杂网络。这个网络既有遍及全身的弥散分布结构，又具有一系列敏感节点和敏感节点间的功能连接。功能连接导致具有空间距离的神经事件之间的时间相关。它区别于结构连接，但又以结构连接为基础，反映了不同结构对神经、生理事件的相似响应。
第二，功能连接是通过神经－内分泌－免疫系统中神经信号的传递和化学物质的传递等物质过程来实现的。
第三，在这个复杂网络的敏感节点上施加的物理刺激（如针刺、艾灸、电刺激等），可以对网络起调控作用。不同的敏感节点与相关靶点相联系，分别起治疗相关疾病的作用。一系列针刺穴位是这个复杂网络的敏感节点。
我们根据人体集成的观点提出的上述假说，把人体经络的实质和具有敏感节点和功能连接的神经－内分泌－免疫网络联系起来。如果中国的传统医学中的人体经络是具有敏感节点和功能连接的神经－内分泌－免疫复杂网络中的组成部分，网络中的敏感节点相当于一系列人体针刺穴位，敏感节点间的功能连接相当于连接一系列针刺穴位的经络，那么人体经络的观念就可以和改进后的神经－内分泌－免疫系统的观念统一起来。当然，这个复杂网络除包含敏感节点和功能连接外，还包含弥散分布的分支通路等。
从生理功能来说，如果人体经络相当于这个复杂网络中一系列敏感节点及其功能连接的部分，人体经络的功能就可以和神经－内分泌－免疫系统的生理功能联系起来。这个复杂网络不仅是遍及全身的系统，而且可以通过敏感节点及其功能连接对身体起调控作用。
复杂网络不但有空间结构，复杂网络中的相互作用还具有时间维度。根据上述假说，对应于针刺复杂网络，针刺穴位的治疗作用既有空间特性，又有时间特性。针刺治疗作用的空间特性表现为：复杂网络中确定的敏感节点有相应的调控靶点并对特定的疾病起治疗作用。针刺治疗作用的时间特性表现为：治疗作用在时间上包含快成分和慢成分两个部分。针刺治疗作用的快成分是针刺穴位引起神经－内分泌－免疫网络激活时神经信号作用的成分。神经信号直接控制靶点，神经信号传递速度快而持续时间较短，因而起即时的调控治疗作用。针刺治疗作用的慢成分是：针刺穴位引起的神经－内分泌－免疫网络激活时，内分泌和免疫信号所起的作用。内分泌激素的传递速度比神经信号传递速度慢，但内分泌及免疫物质作用的持续时间比神经信号的持续时间长，因而可能存在治疗的持续效应。
