Ⅰ 生物学有哪些发展历程
“生物学”一词是由法国博物学家拉马克和德国博物学家特来维拉纳斯于1802年分别提出的。经过近200年的发展,生物学经历了一个从形态到结构、从现象到本质、从定性到定量、从简单到复杂的发展过程,而形成了一个具有多层次、多分支、多学科,系统而完整的科学体系。
现代生物学在不同层次(分子、细胞、个体和群体)上研究一切生物体的结构、功能、发生和发展的规律,及其与环境间的相互关系。生物学的研究,其目的在于阐明生命的本质,有效地控制生命活动和能动地加以改造、利用,使之为人类服务。由于生命科学的发展,特别是分子生物学、细胞遗传学、生物化学等基础研究,使生物学结束了描述阶段,而进入了模拟和试验技术的发展阶段,以帮助我们理解最基本的生命过程,在现代技术设备条件下,生物学取得了许多重大突破,从而为生物技术的发展奠定了坚实的基础。生物技术的发展,又推进了生命科学基础研究的进程,使生命科学从单纯说明和利用自然,跃上了改造和创造生命物质的新阶段。
生物工程的发展
(1)创建发酵原理:微生物学奠基人巴斯德在1857年提出的“在化学上不同的发酵是由生理上不同的生物所引起的”重要论断,为发酵技术的发展提供了坚实的理论基础;
(2)发明纯种培养技术:1881年,德国细菌学家科赫发明了营养明胶上划线以分离细菌纯种的方法,后在助手夫人的建议下改用更实用的琼脂来取代明胶,有力地推动了纯种分离技术的发展;1882年,丹麦的汉逊纯化了酵母菌,并把它广泛应用于酿酒行业上;
(3)发现酶及其催化功能:1897年,德国化学家布赫纳用磨碎酵母菌的细胞汁对葡萄糖进行酒精发酵获得成功,并由此开创了微生物生物化学和酶学研究的新纪元。
(4)建立深层通气培养技术:1942年,由于第二次世界大战中救护伤员的迫切需要,推动了青霉素深层液体发酵技术的发展,并导致在发酵工程中建立具有革命性和普遍意义的生物反应器技术;
(5)体外基因重组技术的问世:1973年,美国斯坦福大学医学院的科恩等人和旧金山大学医学院的博耶等人将大肠杆菌中两种不同特性的质粒片段用内切酶和连接酶进行剪切和拼接,获得了第一个重组质粒,然后通过转化技术将它引入大肠杆菌细胞中进行复制,并发现它能表达原先两个亲本质粒的遗传信息,从而开创了遗传工程的新纪元;
(6)固定化酶和固定化细胞技术的出现:日本的千畑一郎等于1969年首先将固定化氨基酰化酶应用于DL氨基酸的拆分工作,1973年,他又进一步利用固定化细胞连续生产L天冬氨酸,开创了固定化酶和固定化细胞工业应用的新局面;
(7)细胞和原生质体融合技术的建立:1962年,日本的冈田善雄利用仙台病毒的促融作用,首次诱导了艾氏腹水瘤细胞的融合,1974年,高国楠利用OEG(聚乙二醇)完成了植物细胞原生质体融合的实验,1979年,生达利用操作简便、快速和无毒的电脉冲技术完成了植物细胞原生质体的融合,从此,这类新兴的细胞融合技术就在动、植物和各种微生物新种的培育过程中发挥着越来越重要的作用。
Ⅱ 生物学的创始人是谁
生物学的创始人——查尔斯·罗伯特·达尔文 (Charles Robert Darwin,1809.2.12—1882.4.19)
达尔文是英国 博物学家,生物学家,进化论的奠基人。1809—1882年,查理士达尔文于1809年2月12日诞生在英国的一个小城镇。他以博物学家的身份,参加了英国派遣的环球航行,做了五年的科学考察。在动植物和地质方面进行了大量的观察和采集,经过综合探讨,形成了生物进化的概念。1859年出版了震动当时学术界的《物种起源》。书中用大量资料证明了形形色色的生物都不是上帝创造的,而是在遗传、变异、生存斗争中和自然选择中,由简单到复杂,由低等到高等,不断发展变化的,提出了生物进化论学说,从而摧毁了各种唯心的神造论和物种不变论。恩格斯将“进化论”列为19世纪自然科学的三大发现之一(其他两个是细胞学说,能量守恒和转化定律)。
他所提出的天择与性择,在目前的生命科学中是一致通用的理论。除了生物学之外,他的理论对人类学、心理学以及哲学来说也相当重要。
一、达尔文之前
如果一定要给生物学一个生日的话,那一天就是1859年11月24日。在那一天,在经过二十年小心谨慎的准备之后,达尔文出版了《物种起源》。第一版印了一千二百五十本,在一天之内销售一空。一门崭新的学科从此诞生了。
但是,一门新的学科不会从天而降。在1859年,科学界已经有了大量的进化证据,做好了准备迎接进化论的诞生。这时候的进化证据归纳起来有动植物培养、化石记录、解剖比较、退化器官、胚胎发育和生物地理分布这几类。
【动植物的栽培】
动物家养和植物栽培已经有了几千年的历史,人们由此已经知道同一物种往往有着差别极大的形态。这些形态是可以被改变的,通过精心的选择,可以得到新的品种。这种经由达尔文所谓的“人工选择”而获得的品种,其彼此之间的差别,有时比野外物种之间的差别还要大。如果我们在野外见到狼狗和哈巴狗的话,完全可能把它们当成象狼和狐狸那样两个截然不同的物种。动植物培养提供了“生物是可变的”感性而直观的材料。
【考古化石的丰富研究】
那时候,科学界早已知道化石乃是生物体的遗迹,而且,许多从前的物种现在已经不存在、灭绝了,也就是说,生物界的组成并不是从古到今一成不变的。许多种类在化石记录中显示了随着地理时间的推移而逐渐发生变化的趋势,有时在两个类群之间还可以发现处于过渡形态的化石。各个主要生物类群在化石记录中并不是同时出现的,而是有先有后,很有顺序,而且这个顺序与从现存生物的比较得到的顺序相符。比如,从形态结构(例如心脏结构)和生理特点(例如呼吸系统)的比较,我们可以推测脊椎动物从“低级”到“高级”的顺序是鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类,而在化石记录中,我们也发现鱼类化石的确先在较早的地层开始出现,其次是两栖类、爬行类,而以哺乳类化石出现得最晚。化石记录所展示的从“低级”到“高级”的顺序,是生物进化的一个有力证据。
【比较解剖学提供佐证】
早在十六世纪,就有科学家发现人和鸟虽然外表很不相同,骨骼组成和排列却非常相似。到了十九世纪,研究不同生物种类的形态结构的比较解剖学已相当发达,各生物种类在内部结构的同源性也越来越明显。正如达尔文所指出的:用于抓握的人手,用于挖掘的鼹鼠前肢,用于奔跑的马腿,用于游泳的海豚鳍状肢和用于飞翔的蝙蝠的翼手,它们的外形是如此的迥异,功能是如此的不同,但是剔除皮毛、肌肉之后,呈现在我们眼前的骨架却又是如此相似!对此最合理的解释就是它们都是从同一祖先进化而来的,因为适应环境具有了不同的功能和不同的外形,但是骨子里却没能变多少。如果它们是被分别创造出来的,根本没必要让有不同功能和不同外形的器官有着相似的构造,因为这样的构造设计,就其功能和外形而言,有时显得不是那么合理。如果让一个工程师来设计这些前肢,他完全可以去除一些对其它物种必需,对这个物种却是个累赘、退化得只剩一点痕迹的骨头.
而且,比较解剖学使我们认识到许多生物体都有一些退化了的器官,它们是生物进化的令人信服的证据。比如鲸,它的后肢已经消失了,但它的后肢骨并没有消失,我们还可以在它的尾部找到已不起作用的盆骨和股骨。甚至在一些蛇类中,我们也可以找到盆骨和股骨的残余。这使我们相信,鲸是由陆地四足动物进化来的,蛇是由蜥蜴进化来的。我们人类,已完全退化了的器官也不少,尾骨、转耳肌、阑尾、瞬膜(第三眼睑)等等都是完全退化、不起作用的器官,它们除了让我们记住我们的祖先曾经象猴一样有尾巴,象兔子一样转动耳朵,象草食动物一样有发达的盲肠,象青蛙一样眨眼睛,还能有别的什么合理解释吗?
【胚胎发育的研究】
早在十八世纪,动物学家就已经发现,在动物胚胎发育的过程中,会经过一系列与较低等的动物很相似的时期。比如说人,在胚胎发育的早期出现了鳃裂,不仅外形象鱼,而且内脏也象鱼:有动脉弓,心脏只有两腔等等。对这个现象的唯一合理的解释,就是人是由鱼进化来的,祖先的特征在胚胎发育过程中重演了。事实上,爬行类、鸟类和哺乳类在胚胎发育的早期都跟鱼类相似,而且有些时期几乎不可能区别开来,这是所有的脊椎动物都有共同祖先的一个证据。
总之,在达尔文之前,生物进化已是铁证如山了,一些敢于冲破宗教信仰的束缚的科学家也开始正视这个事实。早在十八世纪中叶,法国博物学家布封就已认为生物物种是可变的,并大胆地推测所有的动物都来自同一种祖先。他并且认为地球的年龄要比《圣经》所记载的几千年要古老得多,并把生物物种的变化和地球环境的变化联系起来。但是在社会的压力下,布封被迫宣布放弃这些离经叛道的观点,因此未能产生什么影响。