現代生命科學

以生命為研究對象,基於對生命現象觀察和實驗的基礎上的龐大的生命科學體系。根據不同的分類方式生命科學可以分為不同的類型:

基本介紹

  • 中文名:現代生命科學
  • 基礎:對生命現象觀察和實驗
  • 生物類群分類:植物學、動物學、微生物學等
  • 生物結構分類:種群生物學、細胞生物學
現代生命科學定義,發展時期,

現代生命科學定義

(1)按生物類群或研究對象來分
植物學、動物學、微生物學、病毒學、人類學、古生物學、藻類學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等等。
(2)研究的生命現象或生命過程來分
形態學、生理學、分類學、胚胎學、解剖學、遺傳學、生態學、進化學、組織學、細胞學、病理學、免疫學等等。
(3)按生物結構的層次來分
種群生物學、細胞生物學、分子生物學、分子遺傳學、量子生物學等等。
(4)按與其他學科的關係來分
生物物理學、生物化學、生物數學、生物氣候學、生物地理學、仿生學、放射生物學
(5)現代生物學階段的核心課程
生物化學、分子生物學、基因組學、蛋白組學和生物信息學、神經生物學、腦科學和認知科學、巨觀生物學和系統生物學
(6)一批與生物和醫學相關的技術學科
遺傳工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、組織工程、克隆技術、生物信息技術

發展時期

目前,普遍認為現代生命科學系統的建立開始於16世紀。他的基本特徵是人們對生命現象的研究牢固地植根於觀察和實驗的基礎上,以生命為對象的生物分支學科相繼建立,逐漸形成一個龐大的生命科學體系。現代生命科學可以說是從形態學創立開始的。1543年比利時醫生維薩里(Andreas Vesalius 1514~1564)的名著《人體的結構》發表不僅標誌著解剖學的建立,並直接推動了以血液循環研究為先導的生理分支學科的形成,其標誌是1628年,英國醫生哈維(William Harvey 1578~1657)發表了他的名著《心血循環論》。解剖學和生理學的建立為人們對生命現象的全面研究奠定了基礎。
18世紀以後,隨著自然科學全面蓬勃地發展,生命科學業進入它的輝煌發展階段。生命科學重要得分支相繼建立,其中以細胞學、進化論和遺傳學為主要代表,構成了現代生命科學的基石。
1665年,胡克(Robert Hooke,1636~1702)在他的《顯微圖譜》中第一次使用“細胞”一詞(cell)。
現在一般認為細胞學創立於19世紀30年代,是由施萊登(Matthias Jacob Schleiden, 1804~1881)、施旺(Theodor Schwann,1810~1882)以及稍後的數位生物學家共同完成的。他們奠定了細胞是獨立的生命單位、新細胞只能通過老細胞分裂繁殖產生,一切生物都是有細胞組成和由細胞發育而來的細胞學說的基本內容。
林耐因他對現代生物分類系統建立的卓越貢獻成為有史以來最偉大的生物分類學家千姿百態的生物物種被科學的歸納在界、門、綱、目、科、屬、種的秩序里。林耐生物分類系統建立的更重要的意思還在於他直接的誘發了生物進化理論。在林耐當初建立生物分類體系時,企圖表達的是精確地顯現上帝造物的構思和成就。但是事與願違,林耐生物分類系統中體現的各生物物種的相關性和物種由簡單到複雜的“秩序”排列強烈的安是了生物的進化現象。在馬耶(Benoit 的 Mailler,1656~1738)、布豐(Comte de Lamarck 1744~1829)拉馬克(Chavalier de Lamarck 1744~1829)等人工作的基礎上,1859年,達爾文(Charless Darwin,1809~1882)的《物種起源》發表。
19世紀前後,生命科學的重大成就還包括其他一些重要的發現和分支學科的建立。解剖學和細胞學促使人們對生物發育現象的研究獲得了長足的進步,並由此建立了實驗胚胎學。胚胎學實現了對各種代表生物的形態發育過程的組織學和細胞學的研究,繪製了有史以來最精美的生物學圖譜。魏斯曼(August Weismann,1839~1914)關於生物發育的種質學說推動了遺傳學的建立。
1856年,現代遺傳學創始人孟德爾(Gregor Mendel,1822~1884)在“布隆自然歷史學會”上宣讀了自己的豌豆雜交實驗結果,遺憾的是其工作的價值被埋沒了30多年。直到20世紀初,當孟德爾發現的生物遺傳規律被幾個人幾乎同時再次試驗證實時,才引起了人們的注意。為遺傳學作出重大貢獻的另一位偉大的遺傳學家是摩爾根(Thomas Hunt Morgen,1866~1945)。
202世紀10~20年代他用果蠅為實驗材料確立了以孟德爾和摩爾根的名字共同命名的景點遺傳學的分離、連鎖和交換三大定律,並因此而榮獲了1933年的諾貝爾獎。遺傳學科學的解釋了生物的遺傳現象,將細胞學發現的染色體結構和進化論解釋的生物進化現象聯繫起來,指出了遺傳物質定位在染色體上而推動了DNA雙螺旋結構合中心法則的發現,為分子生物學的建立奠定了基礎。
在19世紀中,法國科學家巴斯德(Louis Paster,1822~1895)創立了微生物學。微生物學直接導致了醫學疫苗的發明和免疫學的建立,推動了生物化學的進展,並為分子生物學的出現準備了條件。
生物化學的輝煌發展出現在20世紀的前葉到中葉,圍繞能量和生物大分子物質代謝的研究,發現了生物以三磷酸循環衛樞紐的有著複雜超循環結構的代謝途徑,和以電子傳遞和氧化磷酸化為中心的生物能量獲取、利用的基本方式。
分子生物學的建立是生命科學進入20世紀最偉大的成就。遺傳學的研究預示了生物遺傳載體分子的存在,而DNA雙螺旋結構的發現(J.D.Watson,F.Crick,1953)直接導致了對生物DNA-RNA-蛋白質中心法則(central dogma)的揭示。
人們因此探索到了生命運作的基礎框架和生物世代更替的聯繫方式。從此,以基因組成、基因表達和遺傳控制為核心的分子生物學的思想和研究方法迅速的深入到生命科學的各個領域,極大地推動了生命科學的發展。

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