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    生命科学的定义和历史

    科学网2009年5月13日 14:37 点击:2601

     什么是生命科学? 一句话,生命科学是研究生命现象的科学。既研究各种生命活动的现象和本质,又研究生物之间、生物与环境之间的相互关系,以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。生命科学所要回答的首要问题就是"什么是生命?" 这个古老的命题。一般说来,生命具?#34892;?#38472;代谢、生长、遗传、剌激反应等特征。这些特征是生命运动的具体反应。生命科学就是研究生命运动及其规律的科学。

    第一方面,生命科学是一门有很长历史的学科。在人类文明的初期,人们已经注意到了生命与非生命的区别,并对生物进行观察、描述,收集整理了大量材料。

    17世纪前,由于科学技术水平的限制和神学的桎梏,古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。

    到18世纪,伴随工业革命和自然科学的发展,对生物进行分门别类的研究成为主要课题,林奈总结了前人的成果,建立了系统分类学。

    19世纪,物理学和化学进一步发展,新技术?#27426;系?#24212;用于生物研究。使生物学由描述性的学科杨为实验性的学科。1838年和1839年,德国的施莱登和施旺分别通过对植物和动物细胞的研究,提出了细胞学说:一切生物的基本构造单位是细胞。英国科学家达尔文在1859年出版的巨著《物种起源》中,提出了生物是由低?#26029;?#39640;级?#27426;?#36827;化的进化论学说,他认为生物的变异和自然选择是推动生物进化的根本原因。1865年,?#31995;?#23572;发现了生物性状遗传的两个基本定律,即分离定律和自由组合定律,开始了遗传学的研究。20世纪初,摩尔根进一步提出了基因定位于染色体上和基因学说。从而使生物学跃入了近代科学的行列。

    从另一方面看,生命科学又是一门非常年轻的学科。它的一些基本概念和理论都是随着20世纪以来物理学、化学等有关学科的迅速发展而建立起来的。1945年,理子力学?#35789;既?#20043;一薛定谔在《什么叫生命?》一书中预告,一个生物学研究的?#24405;?#20803;即将开始。他说:“目前的物理学和化学显然还缺乏说明在生物体中所发生的各种?#24405;?#30340;能力,?#27426;?#19997;毫没有理由去怀疑它们是不能用这两门科学来说明的。”

    随着电子显微镜、X-射线晶体衍射、同位素等先进技术在生物学中的应用,生物学研究取得了重大突破。美国科学家鲍林用X-线衍射方法研究?#35828;?#30333;质的分子结构,发现由氨基酸构成的肽链在一定条件下,可以形成螺旋结构。1953年,沃森和克里克通过对脱氧核糖核酸(DNA)的X-射线衍射照片进行分析和计算,提出了DNA的双螺旋结构模?#20572;?#24182;提出了遗传信息就是以核苷酸排列的顺序储存于DNA分?#21448;?#20013;。以此为突破口。诞生了分子生物学。随后科学家们又破译了全部遗传密码,指出蛋白?#21490;腫又?#30340;氨基酸排列顺序是以DNA分?#21448;?#26680;苷酸排列为模板翻译的,每三种核苷酸为一种氨基酸密码。不久克里克提出了遗传的中心法则:遗传信息的表达,是以DNA为模板转录为MRNA,再以MRNA为模板,按遗传密码翻译为蛋白质。这样,构成生命的两大类最基本的生物大分子━━蛋白质和核酸在生命过程中作?#20040;?#21040;了统一,就能够从本质上解释生命现象。

    现代生命科学不仅有不同于传统生物学的许多特点,而?#30097;?#21051;影响着现代科学的各个领域。

    (1)从量子水平、原子分子水平、亚细胞和细胞水平、组织器官水平、个体水平、种群和群落、生态系统、生物圈等不同层次上研究生命现象及其相互关系,与其相应,出现了量子生物学、分子生物学、细胞生物学、组织学和生理学、微生物学和动植物学、群体生物学、生态学等学科、这些学科从微观到宏观的不同水平上,对生命科学的内在规律进行精细地研究。

    (2)多学科相互渗透,使生物学出现了一系列的?#31181;?#23398;科和边缘学科。如研究基因及其基因表达的分子遗传学,研究生物大分子的结构与功能、生物体内化学变化的生物化学,以及生物物理学、生物数学、生物力学、生物光学、生物医学、农业生物学环境生物等。

    (3)应用生物学的形成。20世纪末,现代生物技术(生物工程)已经直接影响到人们的经济生活和社会生活,如近年来兴起的基因工程,它利用DNA的重组技术,将人们所需要的基因或基因片断组合在一起,从而创造出人们所希望的生物大分子物质,甚?#21015;?#30340;物种。又如利用发酵工程,可以大规模生产干扰素(一种抗病毒的活性蛋白质)。医学遗传学和分子生物学的研究,使人们能够从遗传的物质基础DNA的改变上找出某些疾病的原因。现已发现了十多种癌基因,以及这些癌基因表达的机制。人类最?#23637;?#20811;癌这一"不治之症"已为期不远了。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又获生机。此外,现代生物技术在农林、医药、食品、能源环境保护等领域中,正发挥着重要作用。生命科学的研究,还为电子计算机、人工智能、工程控制论等的研究,提供许多新的启示。 此外,生命,科学某些领域的研究,还影响到社会科学和人们的社会生活,如流行病与古代文化的关系,环境污染与环境保护,心理疾病,人口、计划生育与社会发展,行为科学与政治学,?#19988;洹?#24605;维等高级生命活动的机制,等等。

    生物体的高度协调性和对物质和能量的精确利用方式,还为现代的管理科学、能源科学、交通运输、通讯等,提供了很好的研究和模拟的对象。

    (来源: 科学网 )


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