Ⅰ 生物學有哪些發展歷程
「生物學」一詞是由法國博物學家拉馬克和德國博物學家特來維拉納斯於1802年分別提出的。經過近200年的發展,生物學經歷了一個從形態到結構、從現象到本質、從定性到定量、從簡單到復雜的發展過程,而形成了一個具有多層次、多分支、多學科,系統而完整的科學體系。
現代生物學在不同層次(分子、細胞、個體和群體)上研究一切生物體的結構、功能、發生和發展的規律,及其與環境間的相互關系。生物學的研究,其目的在於闡明生命的本質,有效地控制生命活動和能動地加以改造、利用,使之為人類服務。由於生命科學的發展,特別是分子生物學、細胞遺傳學、生物化學等基礎研究,使生物學結束了描述階段,而進入了模擬和試驗技術的發展階段,以幫助我們理解最基本的生命過程,在現代技術設備條件下,生物學取得了許多重大突破,從而為生物技術的發展奠定了堅實的基礎。生物技術的發展,又推進了生命科學基礎研究的進程,使生命科學從單純說明和利用自然,躍上了改造和創造生命物質的新階段。
生物工程的發展
(1)創建發酵原理:微生物學奠基人巴斯德在1857年提出的「在化學上不同的發酵是由生理上不同的生物所引起的」重要論斷,為發酵技術的發展提供了堅實的理論基礎;
(2)發明純種培養技術:1881年,德國細菌學家科赫發明了營養明膠上劃線以分離細菌純種的方法,後在助手夫人的建議下改用更實用的瓊脂來取代明膠,有力地推動了純種分離技術的發展;1882年,丹麥的漢遜純化了酵母菌,並把它廣泛應用於釀酒行業上;
(3)發現酶及其催化功能:1897年,德國化學家布赫納用磨碎酵母菌的細胞汁對葡萄糖進行酒精發酵獲得成功,並由此開創了微生物生物化學和酶學研究的新紀元。
(4)建立深層通氣培養技術:1942年,由於第二次世界大戰中救護傷員的迫切需要,推動了青黴素深層液體發酵技術的發展,並導致在發酵工程中建立具有革命性和普遍意義的生物反應器技術;
(5)體外基因重組技術的問世:1973年,美國斯坦福大學醫學院的科恩等人和舊金山大學醫學院的博耶等人將大腸桿菌中兩種不同特性的質粒片段用內切酶和連接酶進行剪切和拼接,獲得了第一個重組質粒,然後通過轉化技術將它引入大腸桿菌細胞中進行復制,並發現它能表達原先兩個親本質粒的遺傳信息,從而開創了遺傳工程的新紀元;
(6)固定化酶和固定化細胞技術的出現:日本的千畑一郎等於1969年首先將固定化氨基醯化酶應用於DL氨基酸的拆分工作,1973年,他又進一步利用固定化細胞連續生產L天冬氨酸,開創了固定化酶和固定化細胞工業應用的新局面;
(7)細胞和原生質體融合技術的建立:1962年,日本的岡田善雄利用仙台病毒的促融作用,首次誘導了艾氏腹水瘤細胞的融合,1974年,高國楠利用OEG(聚乙二醇)完成了植物細胞原生質體融合的實驗,1979年,生達利用操作簡便、快速和無毒的電脈沖技術完成了植物細胞原生質體的融合,從此,這類新興的細胞融合技術就在動、植物和各種微生物新種的培育過程中發揮著越來越重要的作用。
Ⅱ 生物學的創始人是誰
生物學的創始人——查爾斯·羅伯特·達爾文 (Charles Robert Darwin,1809.2.12—1882.4.19)
達爾文是英國 博物學家,生物學家,進化論的奠基人。1809—1882年,查理士達爾文於1809年2月12日誕生在英國的一個小城鎮。他以博物學家的身份,參加了英國派遣的環球航行,做了五年的科學考察。在動植物和地質方面進行了大量的觀察和採集,經過綜合探討,形成了生物進化的概念。1859年出版了震動當時學術界的《物種起源》。書中用大量資料證明了形形色色的生物都不是上帝創造的,而是在遺傳、變異、生存斗爭中和自然選擇中,由簡單到復雜,由低等到高等,不斷發展變化的,提出了生物進化論學說,從而摧毀了各種唯心的神造論和物種不變論。恩格斯將「進化論」列為19世紀自然科學的三大發現之一(其他兩個是細胞學說,能量守恆和轉化定律)。
他所提出的天擇與性擇,在目前的生命科學中是一致通用的理論。除了生物學之外,他的理論對人類學、心理學以及哲學來說也相當重要。
一、達爾文之前
如果一定要給生物學一個生日的話,那一天就是1859年11月24日。在那一天,在經過二十年小心謹慎的准備之後,達爾文出版了《物種起源》。第一版印了一千二百五十本,在一天之內銷售一空。一門嶄新的學科從此誕生了。
但是,一門新的學科不會從天而降。在1859年,科學界已經有了大量的進化證據,做好了准備迎接進化論的誕生。這時候的進化證據歸納起來有動植物培養、化石記錄、解剖比較、退化器官、胚胎發育和生物地理分布這幾類。
【動植物的栽培】
動物家養和植物栽培已經有了幾千年的歷史,人們由此已經知道同一物種往往有著差別極大的形態。這些形態是可以被改變的,通過精心的選擇,可以得到新的品種。這種經由達爾文所謂的「人工選擇」而獲得的品種,其彼此之間的差別,有時比野外物種之間的差別還要大。如果我們在野外見到狼狗和哈巴狗的話,完全可能把它們當成象狼和狐狸那樣兩個截然不同的物種。動植物培養提供了「生物是可變的」感性而直觀的材料。
【考古化石的豐富研究】
那時候,科學界早已知道化石乃是生物體的遺跡,而且,許多從前的物種現在已經不存在、滅絕了,也就是說,生物界的組成並不是從古到今一成不變的。許多種類在化石記錄中顯示了隨著地理時間的推移而逐漸發生變化的趨勢,有時在兩個類群之間還可以發現處於過渡形態的化石。各個主要生物類群在化石記錄中並不是同時出現的,而是有先有後,很有順序,而且這個順序與從現存生物的比較得到的順序相符。比如,從形態結構(例如心臟結構)和生理特點(例如呼吸系統)的比較,我們可以推測脊椎動物從「低級」到「高級」的順序是魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類,而在化石記錄中,我們也發現魚類化石的確先在較早的地層開始出現,其次是兩棲類、爬行類,而以哺乳類化石出現得最晚。化石記錄所展示的從「低級」到「高級」的順序,是生物進化的一個有力證據。
【比較解剖學提供佐證】
早在十六世紀,就有科學家發現人和鳥雖然外表很不相同,骨骼組成和排列卻非常相似。到了十九世紀,研究不同生物種類的形態結構的比較解剖學已相當發達,各生物種類在內部結構的同源性也越來越明顯。正如達爾文所指出的:用於抓握的人手,用於挖掘的鼴鼠前肢,用於奔跑的馬腿,用於游泳的海豚鰭狀肢和用於飛翔的蝙蝠的翼手,它們的外形是如此的迥異,功能是如此的不同,但是剔除皮毛、肌肉之後,呈現在我們眼前的骨架卻又是如此相似!對此最合理的解釋就是它們都是從同一祖先進化而來的,因為適應環境具有了不同的功能和不同的外形,但是骨子裡卻沒能變多少。如果它們是被分別創造出來的,根本沒必要讓有不同功能和不同外形的器官有著相似的構造,因為這樣的構造設計,就其功能和外形而言,有時顯得不是那麼合理。如果讓一個工程師來設計這些前肢,他完全可以去除一些對其它物種必需,對這個物種卻是個累贅、退化得只剩一點痕跡的骨頭.
而且,比較解剖學使我們認識到許多生物體都有一些退化了的器官,它們是生物進化的令人信服的證據。比如鯨,它的後肢已經消失了,但它的後肢骨並沒有消失,我們還可以在它的尾部找到已不起作用的盆骨和股骨。甚至在一些蛇類中,我們也可以找到盆骨和股骨的殘余。這使我們相信,鯨是由陸地四足動物進化來的,蛇是由蜥蜴進化來的。我們人類,已完全退化了的器官也不少,尾骨、轉耳肌、闌尾、瞬膜(第三眼瞼)等等都是完全退化、不起作用的器官,它們除了讓我們記住我們的祖先曾經象猴一樣有尾巴,象兔子一樣轉動耳朵,象草食動物一樣有發達的盲腸,象青蛙一樣眨眼睛,還能有別的什麼合理解釋嗎?
【胚胎發育的研究】
早在十八世紀,動物學家就已經發現,在動物胚胎發育的過程中,會經過一系列與較低等的動物很相似的時期。比如說人,在胚胎發育的早期出現了鰓裂,不僅外形象魚,而且內臟也象魚:有動脈弓,心臟只有兩腔等等。對這個現象的唯一合理的解釋,就是人是由魚進化來的,祖先的特徵在胚胎發育過程中重演了。事實上,爬行類、鳥類和哺乳類在胚胎發育的早期都跟魚類相似,而且有些時期幾乎不可能區別開來,這是所有的脊椎動物都有共同祖先的一個證據。
總之,在達爾文之前,生物進化已是鐵證如山了,一些敢於沖破宗教信仰的束縛的科學家也開始正視這個事實。早在十八世紀中葉,法國博物學家布封就已認為生物物種是可變的,並大膽地推測所有的動物都來自同一種祖先。他並且認為地球的年齡要比《聖經》所記載的幾千年要古老得多,並把生物物種的變化和地球環境的變化聯系起來。但是在社會的壓力下,布封被迫宣布放棄這些離經叛道的觀點,因此未能產生什麼影響。