在人类社会发展的现阶段（这一阶段就是人类严重地干扰了自然环境），有关生命本质、生物体及周围环境各种因素的激烈相互作用等方面的知识，具有十分重要的意义。
实际上人类活动中所有涉及物质生产、自然科学或者人类与周围环境相互作用的领域里，都有必要对生物的效应进行评估。
本文我们拟就预测和初步评估物理和化学因素的生物效应的“大系统”建立的基本原则，以及这一系统的发展远景进行探讨，“大系统”的概念在这里是用来指出与“重大课题”（如环境保护，探求新的高效药物，弄清工业中对人类有毒害的因素，寻找新的活性生物化合物等等）相关的各种条件。
在二十世纪内，特别是在后半个世纪内，各种新的化合物，不论是由人类制造的化合物，还是由人类从大自然中提取的化合物，都在急剧地增长着。现阶段已经知道的化合物就超过600万种。单是我国每年就制取几万种新物质。在第十个五年计划的年代内，我国已增添了大量的化合物品种。
这些化合物的结构是形形色色的，其使用的范围也不相同——今天任何一个国民经济部门都非经常采用日新月异的化合物不可。但即使是在这种情况下，绝大多数的化合物都存在着一个共同的特点，即或多或少都具有对生物体及生物细胞发生作用的能力，科学还没有发现对生物来说是具有中和性质的化合物，现在的情况只不过是对化合物的分量要进行掌握，了解其使用方法，以及选择生物体中最敏感的部位而已。甚至连化学上对生物来说是惰性的物质，也会由于环境的物理和化学物质的变化，以及其它间接的作用，而可以给生物以影响。
在所有能对生物发生作用的化合物中，我们可以举出具有上述特点的化合物就有：固氮物质；微生物工业中能获得高产的微生物的培养物，或者是加速其作用的物质；食品工业中的防腐剂、调味品，以及生物科学领域中专门的高效试剂。
分子生物学和生物有机化学方面所取得的成就，使我们有可能预期：这样的一个时代，即出现分解的或合成的生物聚合物，以及对生物系统具有高度选择作用的类似物质的时代，已经为期不远了。这些物质都能微妙而有效地控制着生物界中的各种进程。
可惜的是，在绝大多数的化合物中（制取这些化合物的主要部分完全不是为了要对生物机体发生作用），生物的活性都不明显。
工业生产中工艺技术的迅猛发展，生物层次的范围因人类进入宇宙而扩大，新的物理现象的发现，这些都能产生各种事先无法知道的、对人类和周围环境发生作用的因素。
不使用原先频带的电磁场、声音和振荡的影响，超低温和超高温，新的光源等为我们，也可能是为未来的一代，导致一个结果难以预料的世界。新的物理和化学因素，以及两者组合的因素，又增长得如此迅速，以致任何一个现有的评估生物效应的系统（最近的和很久以前的），都要对这样大范围的信息进行校核。
同时还应当承认，人在无边无际的未知数海洋中，早就学会了躲避危险和充分运用综合能。我们目前暂时还很少知道多数物质以及物理因素对于生物起作用的种种特征。正因为如此，我们就很难完全可靠地使自己和自然环境免遭这些作用的有害影响，其中包括很多能引起变态反应、突变、肿瘤、阻碍胎儿发育等作用的有害影响。
以上所述，表明了全面研究一切对人类及环境起作用的物理及化学因素的生物效应的重要性和迫切性。
在任何一个科学领域中，传统的评估生物效应的方法，就是从数量和质量上来描述生物体（例如，描述试验动物）对于物质或物理因素的作用的反应。
任何一个评估生物效应的系统，其特点就表现在生物体、发生作用的类型、方法的选择收集等某种综合上面（用这些方法能得到物体和所研究的因素的相互作用的鉴定结果），以及表现在评估成果的数据和成果本身上面。分析一个系统时必须要考虑它的效果和经济标准。现在我们来举几个例子。
普查药物系统：现行的药理系统就是用现代的生理学、生物化学、遗传学的方法，以及动物形态学的方法（如啮齿目、狗、猴子等）来检验物质。为了模拟病理过程，要广泛地使用增加的物理和化学因素。这类系统能够确定物质的药理作用的类型、毒性，能够评估细微的影响。这类系统中起决定性作用的一个环节就是临床法，临床法有可能确定具体病理中药用物质使用的条件。一般说来，药理系统在一年内只能估测102 ~ 103种物质，因为临床的机会比较少（这是很自然的事）。对临床药理系统的工作效果进行最近似的估计，可得到下列数据：普查一种药物要用的时间为5到10年，而经济支出估计为500万到1千万卢布。非常清楚，现有的系统原则上是不适合用来在一年内从105 ~ 106种物质中普查药物的，换句话说，也不适合用来评估所有的合成化合物的生物活性。当然，评估大量（106）化合物的生物活性，并不是药理学的任务；在这里需要有新的方法，需要另一种系统，它在单独的场合能使药理系统像“洗矿砂”那样，即评估从大量化合物和作药物用的化合物中所选出的103种物质。
可是目前世界上还没有一个国家对其所获得的化合物进行各种生物效应的试验。
在资本主义国家里，这样全面的分析工作在客观上会受到竞争，以及由于化学物质生产为私人经营而产生的限制。
社会主义的计划经济为了解决这个问题，可以集中力量对所有的化合物进行全面的试验。1972年苏联成立了化合物生物实验科学研究所，它的主要任务就是建立普查对生物体，首先是对人有积极作用的化合物。其中还考虑到，如果所试验的物质不具备对健康有益（没有药用价值）的特点，相反地还对人类产生有害的影响，这样马上就应确定出和这些物质接触的容许程度，以及防护方法，并且为化学家制取更加安全的类似物质指出方向。
物理因素的试验系统的拟定，由我们研究所及全苏科学院化学物理研究所医学生物物理部进行。
普查工业中对人类有毒害因素的系统现在已经规定了已知有害物质允许量，以及物理因素的剧烈作用的允许值的保健标准。各有关部门都用物理化学方法来进行连续不断的观测（各种各样的监视网）。超过许可的标准，就意味着要排除暴露出来的有害作用。不明的物理化学因素，以及其剧毒的成分，通常都是通过对疾病观察或对发病率结构的研究来发现的，在这之后才通过保健卫生方法、毒理学方法，以及药理学中采用的步骤来研究上述因素和剧毒成分的作用。最后再确定排除这些有害影响的标准和措施。研究新发现的作用的时间持续很长，约需3 ~ 10年。实际上对物理因素和化学因素的综合作用的研究还没有进行过。显然这一系统还不完善，因为这里面缺少能使人类预防可能危险的方法，以及连续监测生产中出现的任何一种有害因素的方法。
有趣的一点是，实践本身告诉我们一条寻找最适宜评估工业生产中有害因素的道路。我们想起了矿工在下井时总是有随身携带金丝雀或小白鼠的习惯，金丝雀和小白鼠对待任何一种险情（如出现矿井瓦斯，坍塌危险、火灾等）都会产生反应。说实在的，利用生物来作为完整的险情报警器，这确是一种主要的方法。但关于这方面的更详尽的资料还不多见。
同样地可以来研究监测自然环境污染的系统，自然环境中有害因素首先打击的对象就是生物圈中的生物机体本身。
既然这种系统是用来评估物理和化学因素的生物效应，自然就产生了一种吸引人的想法：能不能在某种可能的程度上根据主要的目的，同时在很多（假设不是一切）人类生产及经济活动中对生物效应进行预测？
由研究所进行的科学分析表明，这个问题可以通过建立预测物理和化学因素生物效应的理论实验系统来解决，这个系统不仅是医学部门，而且环境保护部门和各个国民经济部门都会感到兴趣。
这个系统的主要目的可以叙述如下：用最经济的和最有效的方法来得到物理和化学因素有关最新的和细微的生物作用的基本数据。
在全世界的实践中，还没有解决这类问题的系统，因此，在我的研究的项目中，第一阶段的内容就是拟定建立多种目的实验系统的科学方法的结构。
主要的成果有下面几种：
1. 拟定预测物质和物理因素生物效应的方法，在预测的基础上，通过实验来分析生物体在各种条件下用不同的作用剂量所产生的反应。
2. 选择试验的生物体，并提出论据。这些生物体的基本分类是：微生物体、植物、单细胞体和多细胞体，动物和人的细胞。
3. 确定试验的生物体的基本特征和参变数，这些数据都是在描述反应对所研究的因素的作用时必不可少和应充分准备的。像感应性，迁移率、适应能力、修补现象、导磁率、动力和合成的状况、细胞分裂等都是上述的基本特征。
4. 拟定试验系统的方法结构。这里说的方法结构是指在功能上相关的试验方法和模拟的总称。最简单的方法就是总合法，它安排在试验周期的开始阶段，这一阶段要对所有需研究的作用进行检验。在以后的几个阶段，方法和模拟在技术上就要复杂一些，但也能更多地提供信息，而实验则是在需要弄清某些作用时才进行。
大体说来，整个系统采用的是“逐次逼近既定目标法”依靠逐次扩大关于待研究因素在试验的不同阶段的生物作用的信息范围来工作。
5. 检验说明预测系统成果的数据资料。有关生物系统机能的分子结构的最新知识，是预测工作的依据。
6. 对问题进行技术分析表明，规定的任务有可能通过建立自动化仪器装置来解决，这一装置在信息和技术程序方面是分子及细胞组织水平试验模拟的唯一系统。
为了供生物学家和工程技术人员相互学习，为了设计更加完善的仪器，检查试验系统构成的科学原则，以及为了研究试验中的技术程序等等，研究所现在已建立了这种仪器并组成了教学和试验场地。
—般地说，预测系统的结构可看作是一系列技术程序的总称。通过这一系列的技术程序来对各种作用进行研究，例如：
1. 对所研究的因素进行记录；
2. 对这些因素的生物作用进行理论上的预测；
3. 用物理及化学方法来进行分析；
4. 在分子模拟、细胞组织模拟、器官模拟、病理模拟（in vitro）上进行自动化实验。
下一个阶段就是采用前面介绍过的系统（如药理系统，环境保护系统等）中的一个系统。
我们可用我院建立的理论实验预测系统来作例子加以说明。这个系统是用药理方法工作的。
首先是建立“数据库”，也就是对苏联国内的全部化合物进行记录，同时对每一种化合物都编制详尽的资料。只有在这些资料都储藏在电子计算机的记忆中时，这种化合物的记录工作才算结束。国内任何一个机构都可按照需要由电子计算机提供这方面的资料。与此同时还要对合成化合物进行记录。在这种信息“库”中，不仅仅是保存化合物的资料，而且还要对这些资料进行专门的分析，这样才可向需要的部门作适合的介绍。电子计算机上储存好的有关新制造的物质的定期信息，能够促进这些物质的资料的传播。
有了信息“库”准备的关于物质方面的数据，就可转入下一阶段的工作。这个阶段就是根据物质的化学结构来对物质生物活性的类型进行预测。这一阶段的方法虽然都是理论性的，但这些方法不仅能预测化合物生物活性的类型，而且还可说明物质在合成后原来就具备的特征。
接下去就是在分析物质的物理和化学特性（如溶解性、光谱曲线、顺磁性等）的基础上，对化合物的生物作用进行预测。试验研究工作实际上就是在这个阶段开始的。最后才得到新的数据，或是提高原有数据的精确性，使得化合物生物活性的预测工作更加准确。
在上述几个研究阶段中收集和整理好数据资料以后即可转入新的阶段。这个新阶段与前面的几个阶段有着质的区别，因为这时研究的已经不再是物质本身，而是研究物质对于生物体所发生的作用。其中要用到分子和细胞组织，从单细胞体（微生物、真菌、草履虫等）到动物和人类的细胞和组织上去。这一阶段的所有方法都是自动化的，并且都用统一的仪器装置。这一阶段可称之为物质在模拟上的自动化试验。
这种系统的结构，形成了与传统方法不同的预测生物效应的方法的基础。这一系统的优点有以下几个方面：
1. 使用模拟就有可能对物质进行自动化试验，而这点在整个机体上进行药理试验时是做不到的。这样基本上就能解决对物质进行连续试验的问题，还可以根据系统的要求，精打细算地生产生物活性物质。
2. 自动化实验装置有可能获得迄今为止人们还不知道的信息和数据，其中不仅包括有关试验物质的新知识，而且还包括生物体本身的新知识。可以满怀信心地说，在这些信息和数据中还潜藏着许多有关生物体的秘密。
3. 自动化试验装置还可以在统一设计的试验技术程序的基础上运用生理模拟、病理模拟，这样就有可能找到所需要的物质。
物质在经过了上述各个阶段的试验后，终于得到了有关的信息，再把这些信息记载入“说明书”内，其中包括物质的结构、物理和化学特性、生物作用和进一步根据各种用途研究这种物质的方向。
记入“说明书”的关于物质对人体、动物和环境起有害作用的第一手信息数据，非后重要。属于这一类信息数据的有急性和慢性中毒的程度，物质长时期发生的作用（如病变、变态反应、致癌作用、生殖障碍、胚胎中毒、畸胎等）。
下一个阶段就是对动物进行药理试验。药理试验恰恰是传统方法的基础。其中包括研究整个机体对于物质所发生的反应（药效学），研究机体中物质本身的新陈代谢变化（药力学）。但是，当在医学上有发展前途的化合物处于不断增长的情况时，药理学中传统的研究方法的作用就很小了，用这些方法很可能得不到在前面述及的几个研究阶段中所取得的成绩。因此，我们研究所进行了大量的工作，以提高药理学中现行的传统方法的效率，使其能提供更多的信息。
但是不论这些方法是怎样地完善，研究的成果却始终是带有预测性的，因而还不能为人类使用，在这里临床诊断就起决定性的作用了。
研究所设计建立的系统，对于大量经过筛选的物质来说是不够用的，但在化学家获得有关合成的数据资料后，这个系统却可被用来合成新的生物活性化合物。
还应当指出的是所建的系统的另一个特征。前面已经讲过，关于化合物生物作用的“说明书”，对于环境保护来说具有重大的原则意义。要着重强调，自动化方法可用来获得“说明书”上需要记录的数据资料，也可以用来检验环境，首先是检验水的质量。往试验系统中添加从自然环境中提取的试样，就可不再添加试验的化学物质（前者可以代替后者）。试验系统的参变数与从清洁水源中获得的某种数值之间的差别，可以说明水的污染程度，研究所为首批试验化合物所建立的高效自动化系统，可作为监测（连续检查环境的动态）系统的技术根据。
在拟定这套信息普查的装置过程中，研究所还建立了化合物国家登记的制度，迄至1978年7月初，研究所已经登记了国内新近制取的8000多种化合物。
预测化合物生物活性的系统建立后已经进行了第一次检验，同时还根据物质的化学结构（根据物质统计和试验的物理和化学特性），根据物质和生物体（蛋白质、膜片等）相互作用的结果，根据物质对发酵作用（一元胺氧化酶、重磷酯、肝脏等）的影响，以及根据物质对细胞呼吸、对离子的积极输送、对细胞间接触的牢度和电子振膜等所发生的影响，来进行预测。
已知的药用物质经过这种系统的试验以后（随机取样大约有300种物质），其药理作用的类型应当是能确定的，从药理作用的类型（镇静神经、安眠、抗无节律、镇痉挛、局部麻醉等）来看，预测的可靠性不低于80%。
研究所内对化合物已经进行了多次试验，试验的生物活性的类型有：抗微菌力、镇静心理、神经作用、免疫力、心脏控制能力、激素作用、消炎作用、防突变能力、抗肿瘤能力、放射性防护能力、适应能力、抗晕眩能力等。
国内已经建立了第一个药物安全中心，以测定药物的副作用，其中包括药物的慢性中毒程度，药物对胚胎发育的影响，药物对遗传的影响等。
我们已经介绍了普查和选择生物活性和药用物质的各个阶段——从对生物效应进行实验性和理论性的预测，直到测定化合物的药理作用和细微影响。同时还介绍了理论和自动化试验的方法，亦即介绍了多种用途的能初步评估任何一种对人类和对自然环境会发生作用的预测系统。这里面预测系统的工作目的十分明确——即要对药物进行普查。这就不但有可能对预测系统的效率进行评价，而且还能不断地扩大和积累科学技术方面的经验。我们对研究的第一批成果进行鉴定以后，可以得出这样的结论，即选择的总的方向是正确的，而拟定多种用途的预测生物效应的系统，已经是为期不远的工作了。
[Буòущее нαукu，1979年]