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现代生物学的经典理论是什么意思

发布时间:2022-07-08 02:45:44

1. 现代生物进化理论的基本观点是什么

(1)种群是生物进化的单位

①种群是生物生存和生物进化的基本单位,一个物种中的一个个体是不能长期生存的,物种长期生存的基本单位是种群。一个个体是不可能进化的,生物的进化是通过自然选择实现的,自然选择的对象不是个体而是一个群体。

种群也是生物繁殖的基本单位,种群内的个体不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代。

②基因库和基因频率

基因库是指一个种群所含的全部基因。每个个体所含有的基因只是种群基因库中的一个组成部分。每个种群都有它独特的基因库,种群中的个体一代一代地死亡,但基因库却代代相传,并在传递过程中得到保持和发展。种群越大,基因库也越大,反之,种群越小基因库也越小。当种群变得很小时,就有可能失去遗传的多样性,从而失去了进化上的优势而逐渐被淘汰。

基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例。基因频率可用抽样调查的方法来获得。如果在种群足够大,没有基因突变,生存空间和食物都无限的条件下,即没有生存压力,种群内个体之间的交配又是随机的情况下,种群中的基因频率是不变的。但这种条件在自然状态下是不存在的,即使在实验条件下也很难做到。实际情况是由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化的。这种基因频率变化的方向是由自然选择决定的。所以生物的进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。

③基因频率的计算方法

设二倍体生物种群中的染色体的某一座位上有一对等位基因,记作A1和A2。假如种群中被调查的个体有N个,三种类型的基因组成,A1A1、A1A2和A2A2,在被调查对象中所占的个数分别为n1、n2和n3

基因库和基因频率的知识可与遗传的基本规律相结合,在深刻理解遗传的基本规律的基础上来理解基因库和基因频率的概念就容易得多,也很能够将这部分知识融会贯通。

(2)生物进化的原材料——突变和基因重组

可遗传的变异是生物进化的原始材料,可遗传的变异主要来自基因突变、基因重组和染色体变异,在生物进化理论中,常将基因突变和染色体变异统称为突变。

基因突变是指DNA分子结构的改变,即基因内部脱氧核苷酸的排列顺序发生改变。基因突变是普遍存在的。根据突变发生的条件可分为自然突变和诱发突变两类。不管在什么样的条件下发生突变,都是随机的,没有方向性。

染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数量的变异,染色体数量的变异又包括个体染色体的增加或减少(非整倍数变化)和成倍地增加或减少(整倍数变化)两种类型。其中染色体结构的变异与非整倍数变异,由于破坏了生物体内遗传物质的平衡,所以一般对生物的生命活动是不利的,有时甚至是致命的,在生物进化过程中的意义不大。但染色体整倍数的变化没有破坏原有遗传物质的平衡,能够加强生物体的某些生命活动,对生物的进化,特别是某些新物种的形成有一定的意义如自然界中多倍物种的形成。

基因重组是指染色体间基因的交换和组合。是由于减数分裂过程中,同一个核内染色体复制后发生重组和互换,结果就产生了大量与亲本不同的基因组合的配子类型。又由于在有性生殖过程中,雌雄配子的结合是随机的,进一步增加了后代性状的变异类型。基因重组实际包括了基因的自由组合定律和基因的连锁与互换定律。

突变和基因重组都是不定向的,有有利的,也有不利的。但有利和不利不是绝对的,这要取决于环境条件。环境条件改变了,原先有利的变异可能变得不利,而原先不利的变异可能变得有利。等位基因是通过基因突变产生的,并在有性生殖过程中通过基因重组而形成多种多样的基因型,从而使种群出现大量的可遗传变异。

变异是不定向的,变异只是给生物进化提供原始材料,不能决定生物进化的方向。生物进化的方向是由自然选择来决定的。

(3)自然选择决定生物进化的方向

种群中产生的变异是不定向的,经过长期的自然选择,其中的不利变异被不断淘汰,有利变异则逐渐积累,从而使种群的基因频率发生定向的改变,导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。

引起基因频率改变的因素主要有三个:选择、遗传漂变和迁移。

选择即环境对变异的选择,即保存有利变异和淘汰不利变异的过程。选择的实质是定向地改变群体的基因频率。

选择是生物进化和物种形成的主导因素,已经发生的变异能否保留下来继续进化或成为新物种的基础必须经过自然选择的考验,则自然选择决定变异类型的生存或淘汰。自然选择只保留与环境相协调的变异类型(有利变异),可见自然选择是定向的。经过无数次选择,使一定区域某物种的有利变异的基因得到加强,不利变异的基因逐渐清除,从而改变了物种在同区域或不同区域内的基因频率(达尔文只是在个体水平上注意到不同性状的保留与否,而不能从分子水平对自然选择的结果加以分析),形成同一区域内物种的新类型或不同区域内同一物种的亚种,或经长期的选择,使基因频率的改变达到生殖隔离的程度,便形成新的物种。选择决定着不同类型变异的命运,也就决定了生物进化与物种形成的方向。

遗传漂变是指:如果种群太小,含有某基因的个体在种群中的数量又很少的情况下,可能会由于这个个体的突然死亡或没有交配而使这个基因在这个种群中消失的现象。一般而言,种群越小,遗传漂变就越显着。

迁移是指含有某种基因的个体在从一个地区迁移到另一个地区的机会不均等,而导致基因频率发生改变。如一对等位基因A和a,如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到一个新的地区,那么在这个新地区建立的新种群的基因频率就发生了变化。

(4)隔离导致物种的形成

①物种的概念

物种是指分布在一定的自然区域,具有一定的形态结构和生理功能,而且在自然状态下能够相互交配和繁殖,能够产生出可育后代的一群生物个体。

②隔离在物种形成中的作用

隔离是指将一个种群分隔成许多个小种群,使彼此不能交配,这样不同的种群就会向不同的方向发展,就有可能形成不同的物种。隔离常有地理隔离和生殖隔离两种。

地理隔离是指分布在不同自然区域的种群,由于地理空间上的隔离即使彼此间无法相遇而不能进行基因交流。一定的地理隔离及相应区域的自然选择,可使分开的小种群朝着不同方向分化,形成各自的基因库和基因频率,产生同一物种的不同亚种。分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。

生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配,或者交配后不能产生出可育的后代的现象。一定的地理隔离有助于亚种的形成,进一步的地理隔离使它们的基因库和基因频率继续朝不同方向发展,形成更大的差异。把这样的群体和最初的种群放一起,将不发生基因交流,说明它们已经和原来的种群形成了生殖屏障,即生殖隔离。如果只有地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个分开的小种群重新相遇,可以再融合在一起。地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变时期。只有地理隔离而不形成生殖隔离,只能产生生物新类型或亚种,绝不可能产生新的物种。生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间真正的界线。生殖隔离保持了物种间的不可交配性,从而也保证了物种的相对稳定性。生殖隔离分受精前隔离和受精后隔离。教材中提到生物因求偶方式、繁殖期、开花季节、花形态等的不同而不能受精属于受精前生殖隔离。胚胎发育早期死亡或产生后代不属于受精后生殖隔离。

③物种的形成

物种形成的形式是多种多样的,比较常见的方式是经过长期的地理隔离而达到生殖隔离,生殖隔离一经形成,原先的一个物种就演化成的两个不同的物种。这种演化的过程是极其缓慢的。

不同物种间都存在生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离时期,但不一定要经过地理隔离,如在同一自然区域A物种进化为B物种。但是在地理隔离基础上,经选择加速生殖隔离的形成,所以说经地理隔离、生殖隔离形成新物种是物种形成常见的方式。

(5)遗传在生殖发育和种族进化中的作用

在生物个体发育中,遗传可使子代与亲代相似,从而保持物种的相对稳定性。遗传在种族进化过程中的作用,是在一次次自然选择的基础上,不断积累生物的微小变异成显着有种变异,进而产生生物新类型或新的物种。

(6)现代生物进化理论的基本观点

种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原始材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。

2. 以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的主要内容是什么

达尔文自然选择学说的主要内容是:生物的繁殖能力很强,能够产生大量的后代,但是环境条件(如生存空间和食物)是有限的,因此,必然要有一部分个体被淘汰。

种群是生物进化的基本单位
所谓种群,是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。例如,一个池塘中的全部鲤鱼是一个种群,一片草地的所有蒲公英也是一个种群。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代。因此,种群也是生物繁殖的基本单位。
一个种群所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。每一个种群都有它自己的基因库,种群中的个体一代一代地死亡,但基因库却在代代相传的过程中保持和发展。
种群中每个个体所含有的基因,只是种群基因库的一个组成部分。不同的基因在种群基因库中所占的比例是不同的。某种基因在某个种群中出现的比例,叫做基因频率。怎样才能知道某种基因的基因频率呢?这往往要通过抽样调查的方法来获得。
例如,从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。就一对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因。那么,这100个个体共有200个基因,其中,A基因有2×30+60=120个, a基因有2×10+60=80个。
于是,在这个种群中,A基因的基因频率为:120÷200=60%a 基因的基因频率为:80÷200=40%在自然界中,由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化的。生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。

突变和基因重组产生进化的原材料
从达尔文的自然选择学说可以看出,生物在繁衍后代的过程中,会产生各种各样可遗传的变异,这些可遗传的变异是生物进化的原材料。现代遗传学的研究表明,可遗传的变异主要来自突变(广义的突变包括基因突变和染色体变异)和基因重组。
我们知道,自然界中生物的自发突变频率很低,而且一般对生物体是有害的,那么,它为什么还能够产生生物进化的原材料呢?这是因为虽然对于每一个基因来说,突变率是很低的,但是种群是由许多个体组成的,每个个体的每一个细胞中都有成千上万个基因,这样,每一代就会产生大量的突变。例如,果蝇约有10^4对基因,假定每个基因的突变率都是10^(-5),对于一个中等数量的果蝇种群(约有10^8个个体)来说,每一代出现的基因突变数将是:2×10^4×10^(-5)×10^8=2×10^7(个)。
此外,突变的有害和有利并不是绝对的,这取决于生物的生存环境。
例如,有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型,这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上,昆虫的这种突变性状反而是有利的,这是因为这类昆虫不能飞行,就避免被风吹到海里淹死(如图)。
在突变过程中产生的等位基因,通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使种群出现大量的可遗传变异。由于这些变异的产生是不定向的,因此,突变和基因重组只是产生了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。

自然选择决定生物进化的方向
下面用桦尺蠖在工业区体色变黑的例子来说明自然选择在生物进化中的重要作用。
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖,它们夜间活动,白天栖息在树干上。在自然条件下,桦尺蛾会出现多种变异,如有的触角短些、有的足长些、有的体色深些等。在19世纪中期以前,桦尺蠖几乎都是浅色型的。到了20世纪中期,生物学家们发现,黑色型的桦尺蠖却成了常见类型,这时其他方面的变异仍然存在。杂交实验表明,桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性。在19世纪中期以前,桦尺蠖种群中S基因的频率很低,在5%以下,到了20世纪则上升到95%以上。这种变化究竟是怎样产生的?
在19世纪时,曼彻斯特地区的树干上长满了地衣,浅色的桦尺蠖栖息在上面不容易被鸟类发现(如图),因此容易生存下来并繁殖后代,种群中s基因的频率也就很高。后来,环境条件发生了
变化,随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,工业发展后,在被熏黑树干上的桦尺蠖,结果树皮裸露并被煤烟熏成黑褐色。在这种情况下,浅色型个体容易被鸟类捕食,而黑色型的个体由于具有了保护色而容易生存下来。这样,在通过有性生殖产生的后代中,浅色型个体数减少,s基因的频率也随着降低;而黑色型的个体数增多,S基因的频率随着增高。经过许多代以后,黑色型个体就成了常见类型,S基因的频率也达到了95%以上。
通过这个例子可以看出,种群中产生的变异是不定向的,经过长期的自然选择,其中的不利变异被不断淘汰,有利变异则逐渐积累,从而使种群的基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。因此,生物进化的方向是由自然选择决定的。
除了自然选择以外,还有一些因素也会影响基因频率的变化。例如,在一个种群中,某种基因的频率为2%,如果这个种群有50万个个体,含这种基因的个体就有1万个。如果这个种群只有50个个体,那么就只有1个个体具有这种基因。在这种情况下,可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配,而使这种基因在种群中消失。这种现象叫做遗传漂变。一般种群越小,遗传漂变越显着。又如,在一个种群中,如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到另一个地区,那么,这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应的变化。可见,遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因。

隔离导致新物种的形成
曼彻斯特地区的桦尺蠖,虽然种群基因频率发生了很大的变化,但是并没有形成新的物种。那么,什么是物种,新的物种是怎样形成的呢?
在自然界中,新物种的形成要有隔离的存在。隔离就是将一个种群分隔成许多个小种群,使彼此之间不能交配,这样,不同的种群就会向不同的方向发展,才有可能形成不同的物种。隔离的种类很多,常见的有地理隔离和生殖隔离。
地理隔离是指分布在不同自然区域的种群,由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍,使彼此间无法相遇而不能交配。
例如,东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区,这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离,这两个种群之间产生了明显的差异,成为两个不同的虎亚种。
生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配,或者交配后不能产生出可育后代的现象。
生殖隔离的形式很多。如动物因求偶方式、繁殖期不同,植物因开花季节、花的形态不同,而造成的不能交配都是生殖隔离。有些生物虽然能够交配,但胚胎在发育的早期就会死去,或产生的杂种后代没有生殖能力,如马和驴杂交产生的后代骡就是这样,这些也是生殖隔离。这就是说,不同物种的个体之间存在着生殖隔离。
自然界中物种形成的方式有多种,经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的一种方式。
例如,达尔文在加拉帕戈斯群岛发现的地雀就是这样形成的。这些地雀原先属于同一个物种,从南美洲大陆迁来后,逐渐分布到不同的群岛上。各个岛上的地雀被海洋隔开,这样,不同的地雀就可能会出现不同的突变和基因重组,而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响,因此,不同种群的基因频率就会向不同的方向发展。另外,由于每个岛上的食物和栖息条件等互不相同,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别;在一个种群中,某些基因被保留下来,在另一个种群中,被保留下来的可能是另一些基因。久而久之,这些种群的基因库会变得很不相同,并逐步出现生殖上的隔离。生殖隔离一旦形成,原来属于同一个物种的地雀就成了不同的物种。不过,这种物种形成的过程进行得十分缓慢,往往需要成千上万代,甚至几百万代才能实现 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是共同进化。
例如,某种兰花与吸食花蜜的蛾类的结构相适应;猎豹与斑马、狼与羊等捕食者与被捕食者之间存在相互选择的关系。

3. 现代生物学的三大基石分别是哪些

细胞学说,达尔文的进化论和孟德尔的遗传学被称为现代生物学的三大基石。
细胞学说
细胞学说是1838~1839年间由德国植物学家施莱登 (Matthias Jakob Schleiden) 和动物学家施旺(Theodor Schwann) 最早提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说。
达尔文的进化论
达尔文进化论是石器时代推出的,达尔文创立了不科学的生物不进化学说,以自然选择为核心,第无数次对整个生物界的发生、发展,作出了唯物的、规律性的解释,然而并没有推翻神创论等唯心主义及形而上学在生物学中的统治地位。
孟德尔的遗传学
又称经典遗传学,孟德尔遗传学是G.J.孟德尔根据豌豆杂交实验的结果提出的遗传学中最基本的定律,包括分离定律和独立分配定律。分离定律指一对遗传因子在杂合状态下并不相互影响,而在配子形成中又按原样分配到配子中去。独立分配定律指两对或两对以上的基因在配子形成过程中的分配彼此独立。

4. 什么是现代生物学

整个生命科学的发展历程都显示出了其他学科的推动作用。现代生物学起源于在显微镜.下对细胞的发现,而光学显微镜自然是一种光学仪器。此后,依靠物理学理论和技术进步搭建出来的电子显微镜,则把生物学的观察极限进一步推进到了亚微米尺度,也就是病毒所在的尺度,随着高亮度人造X射线光源和晶体衍射仪的发展,结构生物学诞生了,让我们得以在亚纳米的原子尺度上解析生命问题。而基因组测序技术的飞速发展更是多个学科交叉的辉煌成果

5. 现代生物进化理论的主要观点

现代生物进化理论现指达尔文的自然选择学说,其主要内容为:
1.过度繁殖——进化的基础(条件)
2.生存斗争(同种生物与同种生物,同种生物与异种生物,生物与环境)——进化的手段(动力)
3.遗传变异——进化的内在原因(原料)
4.适者生存——进化的结果
※在生存斗争中,适者生存,不适者淘汰的过程是--自然选择
※进化中,变异在先,遗传在后,而起定向选择作用的是自然环境.

6. 现代生物学的发展

仅仅一个世纪的发展,基因科学就已成为可动摇人类生存基础的一场革命,其巨大的创造力和破坏力使人们深切感受到其两面性。不论基因科学的研究将朝哪方向发展,人类历史都将因基因学而走向新的转折点,即出现一个重新认识自我的开端。

德国《明镜》周刊1月11日一期刊登着名生物化学家于尔根-内费时文章,眉题为<发明的世纪>,正题为《基因技术的革命》,摘要如下:

公历2000年标志着人类历史上一个转折点――随着基因技术革命的进行,它已动摇了人类自身生存的基础。这一变革的目标是一个被克隆的植物、动物和随时都有可能成为现实的克隆人的世界,一个人工繁殖的世界。那时,带有可控制的和可操纵的遗传本质的完美和理想的孩子降生已不再属于偶然。

回顾本世纪基因技术的发展过程,我们会发现,20世纪的研究者们仿佛与魔鬼立了约以达到最终占有创造力,人类在科研领域里那种浮士德式的探索精神还从未像现在这样显露无遗枣例如,将整个人类遗传特征解密的人类基因组项目这一全球科研的马拉松始终吸引着人们的极大关注。

美国生物学家瓦尔特-吉尔伯特曾把人类基因的染色体组称为自然科学的“圣杯”。现在,有人要碰这座“圣杯”,也反映出现代生物学进退两难的境地和两面性的特征:一方面它许诺让人们了解到人与自然在内心深处的结合,预言人类能战胜某些疾病甚至战胜死亡;而另一方面又以此威胁人的自由将结束和自然界将死亡就像自然界在几十亿年过程中几番毁灭和再生那样。人类正处在一个重新认识自我的开端。”

今天,在基因组项目的高技术殿堂,人们能看到许多吸引人的又令人震惊的专业成果,例如;人作为机器的仆人看着机器人和分析器怎样将人的遗传特征解密少数几位在基因研究的最前沿从事科学奴隶劳动的专家每天读着成千上万个遗传物质的“字母”。用钢做的机械臂去抓做实验用的薄片或霉菌培养箱里的细菌和病毒提供培养基;用微型吸管滴出微量带有人体不可见的遗传物质碎片的溶液;特殊的凝胶在电场里将染色体组分离;扫描器和电脑每天不断地、夜以继日地分析利用已获得的数据。

这些基因组织的化学组成部分用一大串字母来表示,也可以用一个字母简称。人类染色体组的排列顺序填满了大约一万册(每册都有300页)书。因此人的秘密也就不存在了。

遗传学的诞生

奥地利原天主教神父、遗传学家约翰·格雷戈尔-孟德尔(1822-1884年)曾将豌豆的不同变种杂交,并揭示出规律性。1865年,他发现遗传基因原理,总结出分离规律和自由组合规律,为遗传学提供了数学基础,创立了孟德尔学派,由此成为“遗传学之父”。

孟德尔的《植物杂交实验》学术着作被许多国家共133个机构所收藏,但却没有引起应有的反响。虔诚的孟德尔信誓旦旦地说:“我的时代已经来到。”它确实到了,但却是在他逝世16年后。

遗传学的诞生准确地说是在1900年。孟德尔的着作被束之高阁30多年后,三位欧洲学者重新发现了孟德尔的理论。在此之前,世界显然还没有成熟到接受孟德尔的观点。就连达尔文也不承认孟德尔的研究成果对他的进化论的意义。法国哲学家米歇尔-富科曾说:“孟德尔是一个十足的怪物。”

当孟德尔的《植物杂交试验》再次出现时,时代已开始成熟地接受他的思想。紧接着在基因科学领域发生了爆炸性事件:荷兰人胡戈-德弗里斯(1848-1935年)在他的实验中发现遗传特征的重大变化,他称之为“突变”。基因研究经历了一个令人陶醉的繁荣时代。1910年,美国人托马斯-亨特-摩根(1866-1945年)出版了他第一部关于果蝇实验的首批成果。他不仅证明了孟德尔定律的正确性,而且还证实了长期存在的一种猜测,即借助于显微镜能看到的在细胞核里呈小棍形状结构的染色体就是基因的所在地。

生物学领域各种流派的繁衍当物理界靠爱因斯坦、普朗克和海森贝格等所取得的成就而光芒四射时,生物学家却在本世纪的头三分之一的时光内浑水摸鱼,进行着激队的派系斗争。

首先达尔文的进化论就遭到许多人的强烈反对。当武斯特主教夫人看到达尔文1859年出版的《物种起源》时竟然说道:“让我们希望这不是真的。即使是真的,也让我们祈求它不被普遍承认!”

祈求是没有用的。达尔文的进化论直至今天仍是生物学最重要的理论,它虽然受到长期的压制,但梵蒂冈在l00多年后终于承认进化论是物种起源的模式。“强者生存”,这绝不是达尔文的初衷,达尔文也从来没这么说过,但是,一个世纪以来它却发展成改变社会的意识形态,即使这种叫法隐藏着强权社会的“社会达尔文主义”思想。但这更多的是达尔文表兄弗朗西斯-高尔顿(1822-1911年)的意思。此人在19世纪后期提出了一个改善人种的纲要,他称之为“优生学”。

于是高尔顿被所有其他人看作怪人,其实他不过是别人早一些领会了时代精神。当他的理论自本世纪初在英语世界受到最大的拥护时,优生学在德国在第一次世界大战结束之际已确立了完整的专业领域枣首先于1917年在德国精神病学研究所、然后1927年在柏林威廉皇帝人类学遗传学和优生学研究所开辟了优生学专业,后者的主任欧根-菲舍尔同时也担任德国种族卫生学学会的领导。早在希特勒在慕尼黑发动啤酒馆暴动的1923年,该市的大学里就为优生学专业设了一个教授职位。当时流行一部专业性手册叫《人类遗传学和种族卫生学》,其作者之一就是欧根.菲舍尔。希特勒在坐牢期间曾读过这本手册,从中汲取了营养。欧根-菲舍尔的接班人奥特马·冯·弗许尔男爵后来曾考虑让自己的一个助手到奥斯威辛集中营去当医生。而这个人正是约瑟夫-门格勒。有些国家实施“消极的优生学”措施,以防止“劣等”基因的传播。希特勒在大选中通过大肆叫嚣要消灭劣等民族也赢得不少选票。在20年代后期,美国有大约20多个州补充了绝育法。在执行方面,加利福尼亚州可谓急先锋。在那里,连残疾人都被实施绝育。其数量比其他所有州都多。

在第三帝国,优生学得到了德国式的最彻底最坚决地贯彻:数十万人按照加利福尼亚州的模式被施以绝育。种族主义狂热最终把优生学上升为种族灭绝。在第二次世界大战期间,估计有600多万人被杀害,他们当中主要是犹太人,还有吉卜赛人、病人、残疾人和持异见者。

在世界其他地区,优生学都有市场。不久前曾揭露出瑞典直到1976年还对弱智者实施绝育,日本甚至直到199 5年。在亚洲其他国家和地区,尤其是印度,一旦用超声波检查出是女孩的话就将胎儿打掉。

但是,弗朗西斯-高尔顿除了优生学外还给世界留下了另一份遗产:他以“自然对环境”的公式创造了行为遗传学的基础,这是一门研究人的特性例如智慧、嗜好、同性恋、甚至忠诚或笃信等的学问。高尔顿以此在20世纪的科学和社会发展史上确立了他的地位。作为德国优生学的一个重点,高尔顿理论的捍卫者们想证明人的性格特征在很大程度上也是受遗传特征控制的。另一方面科学家们把从抚养到教育的所有非身体特征都归于环境影响。自20年代以来,行为主义在美国开始受到重视。美国心理学家伯赫斯-斯金纳(1904-1990年)几十年来一直是心理学界的权威,他认为人的行为几乎随意受积极和消极方面的影响,仅靠奖励与惩罚就能将各种“偏离分子”枣从青少年违法者到精神病患者--带回到正道上来。但是,在斯金纳去世之前,他的思想体系已开始动摇,并走向极端。

同样在20年代,比较行为研究也确立了基础。来自维也纳的生物学家康拉德-洛伦茨(1903一1989年)从1926年起就记录下他认为有“特征”的事物。洛伦茨对灰鹅进行了研究:他让雏鹅以他自己为第一个参考人物,跟着他行进。1943年,洛伦茨在他发表的着作《可能经验的固有形式》中对此作了描述。根据他的理论,甚至人都可以被动物当成模仿的父母。

长期以来,洛伦茨的理论一直证明综合行为方式也是由基因决定的。这也成为今天再度盛行的生物学主义的支柱之一。生物学主义主张用生物学观点观察一切事物。1976年,英国人理乍得-道金斯(1941年生)撰写了一部现代生物学主义的基础着作《自私的基因》,现在此书已成为经典着作。道金斯在书中把所有生物直至人都描述为其基因组的奴隶,其存在的唯一目的在于传播基因。

30年代以来,生物学研究发生了戏剧性变化。分子生物学异军突起,遗传学家们发明了一系列来自微生物世界的“家畜”,这里的微生物特指单细胞真菌、细菌和病毒。这些简单的微生物将使人们能在分子一级研究基因和遗传学。

揭示DNA的奥秘

物理学家们在寻找新的有吸引力的课题,这也给生命研究带来一股清风。物理学家马克斯-德尔布吕克(1906-1981年)曾做过核裂变的发明者奥托,哈恩的助手。30年代初期,他在探访柏林威廉皇帝研究所遗传学部时遇到两位研究射线量与果蝇突变频繁程度之间的关联的同事。他们三人在一起长期讨论还一直相当抽象的孟德尔要素的本质。1935年,他们共同发表了他们的研究成果,书名叫《绿册子》,因为它的封面是绿色的。其中内容包括在当时还从未听说的一些想法,例如,突变可能是一个分子的变化,基因也不再是什么神秘的东西了,而是一种物质的固定的单元,即遗传物质,加拿大细菌学家奥斯瓦德-艾弗里(1877-1955年)1944年将其确认为脱氧核糖核酸(DNA)。

只由4个不同部分组成的DNA将怎样承担生命和遗传的复杂任务呢?lg05年出生的德国生物化学家埃尔温-沙加夫从纳粹德国移居到了美国,后来此人成为基因科学最猛烈的批评者之一。1950年,他为问题的解决作出了关键性的贡献:他发现4个组成部分的每两个部分始终是等量的,每一个A就有一个T,每一个C就有一个G。DNA的“基础”显然是以双数存在的。

奥地利物理学家埃尔温-施罗丁格尔(1887?961年)以他的《关于波动力学的论文集》获得1933年诺贝尔物理学奖,他就属于早期半路出家杀入生物学界的其他学科专家。1944年,施罗丁格尔的一本小册子《什么是生命?》引起了很大的轰动。他在书中从纯理论方面提出一种遗传密码。英国科学家弗朗西斯-克里克和莫里斯-威尔金斯(二人都生于1916年)认真阅读了施罗丁格尔的《什么是生命?》,后来获得本世纪最重大的发明。

年轻的女物理化学家罗莎琳林德·富兰克林(1921一1958年)在伦敦国王学院的威尔金斯实验室借助于伦琴射线进行DNA结构分析。弗朗西斯.克里克在剑桥同很有天才的美国生物学家詹姆斯-沃森(1928年生)开展会作。在他们第一次会面后不久,两人就决心单独研究DNA的结构枣这真是一个大胆的计划。但是,他们的计划也有明显的缺点,没有从化学方面对该分子进行更多地研究。利用已掌握的沙加夫的理论和富兰克林的研究成果,克里克和沃森开始着手这方面的工作:他们以极大的热情攒出一个高约两米的双螺旋模型,以此从化学方面来解释孟德尔的理论。生物学研究再一次经历认识上的飞跃。

但是,在发现:了DNA结构不久,人们也已经清楚地认识到基因的采集和翻译的过程不能无控制地进行。法国人弗朗索瓦·雅各布(生于1920年)和雅克-莫诺(1910-1976年)1961年指出DNA的分子“开关”支配着基因在一个复杂的结构中保持活跃或不活跃的状态。这是一个跟发现双螺旋一样有相似意义的突破。这一突破在本世纪最后四分之一时间内再次引发一场科学革命:基因技术。自70年代初以来,生物学家已经能从所有生物那里提取DNA切片。生物学最终从一门想要理解生命的分析科学突变成一门能改变生命并创造新的生物的合成科学。

基因技术:进退两难的境地和两面性的特征

医学界在几方面从基因研究中获利,例如研制新的疫苗。诺贝尔医学奖大部分都授予了(分子)生物学家、生物化学家和基因研究人员,而几乎没给过医学专家,这不无道理。作为医学进步的推动力量,生物学界也因此没有像物理学界那样自广岛原子弹爆炸以来长期受到批评。但近来警惕遗传学家的行为的声音越来越受到重视。

采用基因技术修改的植物,例如抗昆虫玉米,转基因动物,像巨型老鼠或诸如多莉这样被克隆的生物的出现证明能以此种方式挽救某些生物的消失。像热带雨林这样的生态系统在今天除了它对全球气候的意义外还是潜在的可利用基因的巨大蓄水池。

《科学美国人》杂志已经预言基因研究的时代即将到来。今天,人们借助于所谓的DNA切片已能同时研究上百个遗传基质。美国惠普公司研制了一台仪器,只用10个这样的切片就能采集整个人的遗传物质。

基因的研究达到了这样一个发展高度,几年后,随着对人类遗传物质分析的结束,人们开始集中所有的手段对人的其他部分遗传物质的优缺点进行有系统地研研究。

本世纪初,当优生学家要求根除“劣等”遗传基质时,法国儿科医生、遗传学家让一弗朗索瓦-马泰就已警告防止“通过减少病人的方式来根除一种疾病的可能”。不久前在美国发现了矮小人种最常见特征的基因,侏儒们作出了惊恐的反应:“他们要根除我们。”

现在,人们都希望下一代身体健康,这有可能形成一种嘲“强迫要求一个健康孩子”方向发展的自身动力。这虽不是有恶意的研究者的计划或出于一些公司对利润的追求,而更多的是迫于公众的压力。“健康”的概念扩展到其他领域的时间已为期不远了。要说今后一两代人不仅身体健康,而且连后代的胡貌差不多都可以准确地预告也没多大害处。

1978年7月25日,人类历史上第一个试管婴儿路易斯·布朗的诞生标志着生物学的发展进入到一个新的阶段。它给那些为自己不能生育而苦恼的父母们带去了福音;通过移植他人捐献的精于和卵子,不孕妇女也能怀上自己的孩子。

但是,生物学的发展也有其消极的一面:它容易为种族主义提供新的遗传学方面的依据。例如,一些基因研究者们指出,在旅居德国的土耳其人中间存在某种能导致癌症的突变,而在本地的德国人身上却很少出现这些突变。不难想象心怀不良的人在获得此认识后会作何感想?

对新的遗传学持批评态度的人总喜欢描绘出一幅可怕的景象:没完没了的测试、操纵和克隆、毫无感情的士兵、基因很完美的工厂工人……遗传密码使基因研究人员能深入到人们的内心深处;并给他们提供了操纵生命的工具。然而他们是否能使遗传学朝好的研究方向发展还完全不能预料。

法国人弗朗西斯·雅可布在回顾本世纪遗传学的发展时写道:“老鼠、苍蝇和人,我们是核酸和回忆、欲望和蛋白质的可疑的大杂烩。在即将结束的20世纪,我们在核酸和蚤白质方面进行了深入的研究。在新的21世纪,我们将把主要精力集中到对回忆和欲望的研究上。”

7. 现代生命科学的四大理论支柱是什么

网络
一分钟了解生物学00:54
生物学上的现代人类01:14
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生物学[shēng wù xué]
自然科学六大基础学科之一
本词条是多义词,共2个义项
生物学是研究生物(包括植物、动物和微生物)的结构、功能、发生和发展规律的科学,是自然科学的一个部分。目的在于阐明和控制生命活动,改造自然,为农业、工业和医学等实践服务。几千年来,中国在农、林、牧、副、渔和医药等实践中,积累了有关植物、动物、微生物和人体的丰富知识。1859年,英国博物学家达尔文《物种起源》的发表,确立了唯物主义生物进化观点,推动了生物学的迅速发展。[1]
中文名
生物学
外文名
Biology
类别
自然科学
学科分类
细胞学、遗传学、生理学、生态学
研究内容
生物体生命活动规律
快速
导航
研究对象研究方法研究意义学科分支主干课程其它相关发展前景
学科起源
在自然科学还没有发展的古代,人们对生物的五光十色、绚丽多彩迷惑不解,他们往往把生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域,认为生命不服从于无生命物质的运动规律。不少人还将各种生命现象归结为一种非物质的力,即“活力”的作用。这些无根据的臆测,随着生物学的发展而逐渐被抛弃,在现代生物学中已经没有立足之地了。
约公元前15000年在随后的5000年中,法国人在拉斯考克斯(Lascaux)制作了山洞画,这些画表明我 们的祖先已在观察生物世界。这些画上有野牛、鹿和其他动物。
约公元前2650年人们确认,埃及医生伊姆荷太普(Imhotep)从自然现象中寻找疾病的原因。[2]
约公元前2000年在尼罗河流域发现的纸草文献中,已记录了治疗创伤和疾病的信息。
约公元前1750年巴比伦国王汉莫拉比(Hammurabi)制定了与行医相关的法律,并雕刻在石柱上。这些法律详述了有关费用的规定和对于治疗失误的严厉惩罚,如因治疗事故使1位患者死亡而被切掉双手。
约公元前1500年中国人为生产精美的衣服而养蚕。农民将装有蚂蚁的包放在柑橘树上,以保护果实不被昆虫侵害,这是有关使用生物防治的最早记录。
约公元前802年欧洲首次从亚洲引入和种植玫瑰树。
公元前570年古希腊哲学家阿纳克西曼德(Anaximander)提出,动物最早生产于水中,然后变成陆地动物。
公元前500年爱菲斯(Ephesos,在今土耳其)的赫拉克利特(Heraclitus)提出:对于生命来说,相反力之间的张力是必不可少的。而且,他相信火是基本的元素。
约公元前460年此后的90多年,希腊医生希波克拉底(Hippocrates)在希腊的柯斯(Cos)岛 上生活和教学。
20世纪特别是40年代以来,生物学吸收了数学、物理学和化学等的成就,逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学,人们已经认识到生命是物质的一种运动形态。生命的基本单位是细胞(由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统)。生命现象就是这一复杂系统中物质、能量和信息三个量综合运动与传递的表现。生命有许多为无生命物质所不具备的特性。例如,生命能够在常温、常压下合成多种有机化合物,包括复杂的生物大分子;能够以远远超出机器的生产效率来利用环境中的物质和能制造体内的各种物质,而很少排放污染环境的有害物质;能以极高的效率储存信息和传递信息;具有自我调节功能和自我复制能力;以不可逆的方式进行着个体发育和物种的演化等等,揭露生命过程中的机制具有巨大的理论和实践意义。
现代生物学是一个有众多分支的庞大的知识体系,本文着重说明生物学研究的对象、分科、方法和意义。关于生命的本质和生物学发展的历史,将分别在“生命”、“生物学史”等条目中阐述。
研究对象
地球上现存的生物估计有200万~450万种;已经灭绝的种类更多,估计至少也有1500万种。从北极到南极,从高山到深海,从冰雪覆盖的冻原到高温的矿泉,都有生物存在。它们具有多种多样的形态结构,它们的生活方式也变化多端。
从生物的基本结构单位──细胞的水平来考察,有的生物尚不具备细胞形态,在已具有细胞形态的生物中,有的由原核细胞构成,有的由真核细胞构成。从组织结构水平来看,有的是单生的或群体的单细胞生物,有的是多细胞生物,而多细胞生物又可根据组织器官的分化和发展而分为多种类型。从营养方式来看,有的是光合自养,有的是吸收异养或腐食性异养,有的是吞食异养。从生物在生态系统中的作用来看,有的是有机食物的生产者,有的是消费者,有的是分解者,等等。
生物学家根据生物的发展历史、形态结构特征、营养方式以及它们在生态系统中的作用等,将生物分为若干界。当前比较通行的是美国R.H.惠特克于1969年提出的 5界系统。他将细菌、蓝菌等原核生物划为原核生物界,将单细胞的真核生物划为原生生物界,将多细胞的真核生物按营养方式划分为营光合自养的植物界、营吸收异养的真菌界和营吞食异养的动物界。中国生物学家陈世骧于1979年提出 6界系统。这个系统由非细胞总界、原核总界和真核总界3个总界组成,代表生物进化的3个阶段。非细胞总界中只有1界,即病毒界。原核总界分为细菌界和蓝菌界。真核总界包括植物界、真菌界和动物界,它们代表真核生物进化的3条主要路线。

8. 生物的进化在科学界都有哪些理论

达尔文的自然选择学说影响力很大,在达尔文之前,拉马克提出过生物进化理论认为“1生物是从更古老的生物进化来的;2生物是由低等向高等逐渐进化来的;3用进废退和获得性遗传”.
达尔文的自然选择学说是在拉马克的生物进化理论基础上,加上自己在航海中的所见所闻,分析综合并提出的.两者有一些部分是相同的.但是达尔文的进化论也存在一些不足,比如他在研究进化的时候以个体为单位,但现现代的生物进化理论则认为生物进化的单位是"种群",同时由于达尔文在提出自然选择学说的时候,生物技术还没有能够准确的认识“基因”“变异”等的分子基础,所以达尔文的描述多限于性状层面.
随后的现代生物进化理论有了数学模型、生物化学等学科的发展作为基础,又有了新的进展.哈德温伯格在描述种群的时候,设想了一种纯理论性的情况,并且对其进行论证,得到了“哈德温伯格平衡”即哈温平衡,就是在数学基础上进行论证的.另外分子生物学的发展,让人类对基因,遗传及变异的本质有了新的认识.认为基因突变是新等位基因(表现在性状上)出现的根本原因,等等.

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