浅谈生物学的发展
【摘 要】生命现象的核心和本质的阐明将是21世纪生物学的主要任务,也正是现代生物学的特点。21世纪的生物学将是在对生命活动的本质统一认识下的真正的统一生物学的世纪,并将形成崭新的生命观。本文就生物学的发展做了简单概述。
【关键词】生物学 历史 发展
生物学是一门古老的学科,如果野果取食、刀耕火种也可看作最原始的生物利用的话,那么生物学的历史就几乎与人类历史等长。千百年来,生物学踌姗地发展着,一方面渊远流长,自成一脉;另一方面,又枝繁叶茂,不断派生出新枝。例如植物学、动物学、形态学、生理学、细胞学、分类学、遗传学、生态学等等;和其它学科交叉的又有生物物理学、生物化学、生物数学等等。然而直到本世纪中叶以前,生物学还基本上是一门描述性的科学,其主要内容就是对各种生物从外部形态到内部结构及其功能各个层面上作尽可能细致准确的描述,然后,在认识的基础上,再加以开发利用,例如医学、农学等。生物学与其它学科相比较至少在外表看来,它似乎缺乏物理化学的创造性,更没有数学的精确,所
以给人老态龙钟缺乏生气的感觉。但是,从50年代开始,这种情况突然有了改变。以分子生物学为代表的一系列新学科韵兴起,让生物学这棵大树好像一夜之间焕发了青春,快步走上了现代科学社会的前台。
一、生物学发展历史
20世纪的生物科学的发展表现在从宏观向微观!从单一向综合方向发展(例如基因学说建立)1910年以后!美国胚胎学家、遗传学家摩尔根基于对果蝇眼睛颜色突变的发现及杂交实验,提出连锁遗传规律。他们第一次将代表某一特定性状的基因,同某一特定的染色体联系起来,使科学界普遍认识了染色体的重要性并接受了孟德尔的遗传定律。20世纪50年代,美国植物生理学家卡尔文阐明了光合碳循环途径。另外,50年代诞生了分子生物学,1951年美国生物学家沃森同英国物理学家克里克在英国剑桥卡文迪什实验室用X射线衍射方法进行DNA晶体结构的分析,结果刊登在1953年英国的《Nature》杂志上,只有两页纸的论文一经发表!就引起了轰动。20世纪70年代由于限制性内切酶的发现和提纯,由美国分子遗传学家伯格首创,并经美国分子遗传学家科恩等的改进,建立起重组DNA技术。80年代后期,为了更加深入了解人类以及其他生物的遗传控制,新的生物技术,如PCR、PAD、DDRT-PCR等技术层出不穷。1990年在美国首先实施的“人类基因组计划”可与研究原子弹的曼哈顿工程匹敌,预计耗资30亿美元。到2005年完成人体细胞46个染色体的基因制图和碱基测序。2003年4月14日,美国、英国、日本、法国、德国与中国的政府首脑,骄傲地向全世界宣布:我们六国的科学家已完成了人类生命的分子指南—由30亿个碱基对组成的人类基因组DNA的关键序列图。可以肯定,在完成这项计划的过程中和全部完成以后,对彻底揭开人类遗传的奥秘,对医学上解决疑难疾病的治疗等都有着重要的作用。
二、未来生物学发展的方向
1、生物工程和生物技术的研究。克隆羊“多莉”的诞生是生物技术的一大进步。克隆仍是当今生物学研究的热点问题之一“如克隆羊仅活了近6年”表明克隆尚有许多问题有待解决。“人类基因组计划”中人类基因组DNA全序列分析完成后,还有大量的分析工作要做。除此之外,以生物化学实验技术为基础,以分子生物学理论为指导的生物工程和生物技术的研究,应用领域涉及到工业、农业、医药、国防等各个领域。
2、与人口、能源和环境污染有关的生物学研究。未来人类将面临的三大危机:人口、能源和环境污染!均与生物学有关。如利用微生物发酵工程来解决能源危机问题;利用转基因技术培育农业生产上的优质、高产抗逆新品种(如马铃薯抗病毒,高蛋白;烟草抗虫;番茄抗软化;固氮基因转移等)来解决粮食和副食品问题;利用生物技术制药来治疗威胁人类健康的各种疾病的研究等。如艾滋病的预防与治疗机制研究。因此,围绕上述问题的生物学研究是一个长期的课题;同时,生物学本身特征具有影响生命过程的因素众多而复杂,生物又具有多样性,变量多,不同于数理等学科的研究。
3、细胞通讯机制的研究。如神经在微秒、几十分之一秒内传递信息,机理是什么?
4、基因表达的调节控制。如人体癌细胞生长的调节与控制机理是什么?
5、大脑的结构与功能研究。大脑有1000亿个左右神经细胞!如何自组织行使功能的。
6、细胞分裂的实质。细胞的分裂都有一个周期。直到现在才从分子水
平认识到一种可以称之为周期蛋白的物质在细胞内的浓度发生着周期性的变化,它的不断合成使其浓度不断增加,在细胞分裂之前达到高峰。
7、生物分子的结构与功能研究。分子生物学是从基础研究开始的,虽然它的兴起还不到半个世纪,但它所取得的成果,已经在工业、农业及医药卫生等方面有了极为重要的应用。分子生物学成果在工业上的应用,产生了以基因工程为基础的生产生物制品的一种新兴的工业,现在已经达到大产业的规模,在二十一世纪还必将有更大的发展,其规模现在还很难预计。在农业上,农作物以及家畜品种的改
良,现在已经可以用定向引入有关基因的方法进行。在保护人类健康方面,分子生物学也必将对当前危害人们生命的疾病查明其病因,提供有效的治疗方法上作出决定性的贡献。分子生物学对科学和人类生活的全面影响,完全可以和本世纪初物理学所引起的变革相比,它和生物化学及生物物理学一起,吸引了大量的物理学家和化学家进入生物学领域工作,从而也影响了这两个学科的发展。从世界范围内研究论文总数的统计,现代生物学,特别是分子生物学和有关学科,远远领先于自然科学其他学科。从过去二十年的发展情况来看,它不仅现在是自然科学中发展最迅速的领域,到二十一世纪它仍将毫无疑问地是自然科学领域中的带头学科。
三、总结
总之,现代生物学正以其独有的魅力和巨大的冲击力闯入人类社会。有关专家认为,只要我们及早注意和预防它的负面效应,及时制定防范措施,就可以引导它向有益于人类的方向健康发展。高科技的21世纪必将是一个生物学的世纪。
参考文献:
[1]宋道军、余增亮、朱利泉,未来生物学发展中的几个前沿研究热点-基础科学,1997,9。
[2]邹承鲁。世纪的生物学-生命科学,1998,10