A. 最近十年发展以来,生物学有哪些重大突破
生物学的发展一直以来也是我们很多科学家致力于不断研究的,而近十年来生物学的发展也都有很多重大的突破。接下来就给大家介绍一下。生物学其实是在不断的进步的,而且也在不断地造福人类,让我们能够享受到生物学的发展,而且也让我们生物学家能够更进一步。
B. 近几年生物学新发展的资料有什么
是2 观察法
研究方法
生物学的一些基本研究方法——观察描述的方法、比较的方法和实验的方法等是在生物学发展进程中逐步形成的。在生物学的发展史上,这些方法依次兴起,成为一定时期的主要研究手段。现在,这些方法综合而成现代生物学研究方法体系。
观察描述的方法 在17世纪,近代自然科学发展的早期,生物学的研究方法同物理学研究方法大不相同。物理学研究的是物体可测量的性质,即时间、运动和质量。物理学把数学应用于研究物理现象,发现这些量之间存在着相互关系,并用演绎法推算出这些关系的后果。生物学的研究则是考察那些将不同生物区别开来的、往往是不可测量的性质。生物学用描述的方法来记录这些性质,再用归纳法,将这些不同性质的生物归并成不同的类群。18世纪,由于新大陆的开拓和许多探险家的活动,生物学记录的物种几倍、几十倍地增长,于是生物分类学首先发展起来。生物分类学者搜集物种进行鉴别、整理,描述的方法获得巨大发展。要明确地鉴别不同物种就必须用统一的、规范的术语为物种命名,这又需要对各种各样形态的器官作细致的分类,并制定规范的术语为器官命名。这一繁重的术语制定工作,主要是C.von林奈完成的。人们使用这些比较精确的描述方法收集了大量动、植物分类学材料及形态学和解剖学的材料。
比较的方法 18世纪下半叶,生物学不仅积累了大量分类学材料,而且积累了许多形态学、解剖学、生理学的材料。在这种情况下,仅仅作分类研究已经不够了,需要全面地考察物种的各种性状,分析不同物种之间的差异点和共同点,将它们归并成自然的类群。比较的方法便被应用于生物学。
运用比较的方法研究生物,是力求从物种之间的类似性找到生物的结构模式、原型甚至某种共同的结构单元。G.居维叶在动物学方面,J.W.von歌德在植物学方面,是用比较方法研究生物学问题的着名学者。用比较的方法研究生物,愈来愈深刻地揭示动物和植物结构上的统一性,势必触及各个不同类型生物的起源问题。19世纪中叶,达尔文的进化论战胜了特创论和物种不变论。进化论的胜利又给比较的方法以巨大的影响。早期的比较,还仅仅是静态的共时的比较,在进化论确立后,比较就成为动态的历史的比较了。现存的任何一个物种以及生物的任何一种形态,都是长期进化的产物,因而用比较的方法,从历史发展的角度去考察,是十分必要的。
早期的生物学仅仅是对生物的形态和结构作宏观的描述。1665年英国R.胡克用他自制的复式显微镜,观察软木片,看到软木是由他称为细胞的盒状小室组成的。从此,生物学的观察和描述进入了显微领域。但是在17世纪,人们还不能理解细胞这样的显微结构有何等重要意义。那时的显微镜未能消除使影像失真的色环,因而还不能清楚地辨认细胞结构。19世纪30年代,消色差显微镜问世,使人们得以观察到细胞的内部情况。1838~1839年施莱登和施万的细胞学说提出:细胞是一切动植物结构的基本单位。比较形态学者和比较解剖学者多年来苦心探求生物的基本结构单元,终于有了结果。细胞的发现和细胞学说的建立是观察和描述深入到显微领域所获得的成果,也是比较方法研究的一个重要成果。
实验的方法 前面提到的观察和描述的方法有时也要对研究对象作某些处理,但这只是为了更好地观察自然发生的现象,而不是要考察这种处理所引起的效应。实验方法则是人为地干预、控制所研究的对象,并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。实验的方法是自然科学研究中最重要的方法之一。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验,如英国生理学家W.哈维关于血液循环的实验,J.B.van黑尔蒙特关于柳树生长的实验等。然而在那时,生物学的实验并没有发展起来,这是因为物理学、化学还没有为生物学实验准备好条件,活力论还占统治地位。很多人甚至认为,用实验的方法研究生物学只能起很小的作用。
到了19世纪,物理学、化学比较成熟了,生物学实验就有了坚实的基础,因而首先是生理学,然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代,实验方法进一步被应用到了胚胎学,细胞学和遗传学等学科。到了20世纪30年代,除了古生物学等少数学科,大多数的生物学领域都因为应用了实验方法而取得新进展。
实验方法当然包含着对研究对象进行某种处理,然而更重要的则是它的思维方式。用实验的方法研究某一生命过程,要求根据已有事实提出假说,并根据假说推导出一个可以用实验检验的预测,然后进行实验,如果实验结果符合预测,就说明假说是正确的。在这里,假说必须是可以用实验加以验证的,而且只有经过实验的检验,假说才可能上升为学说或理论。实验方法的使用大大加强了研究工作的精确性。19世纪以来,实验方法成为生物学主要的研究方法后,生物学发生巨大变化,成为精确的实验科学。
20世纪,实验方法获得巨大发展,然而单纯观察或描述方法,仍然是生物学的基本研究方法。生物体具有多层次的复杂的形态结构。每一个历史时期都有形态描述的任务。20世纪30年代出现了电子显微镜,使观察和描述深入到超微世界。人们通过电子显微镜看到了枝原体和病毒,也看到了细胞器的超微结构。由于细胞是生命的最小单位,是生命活动的最小的系统,因而揭示它构造上的细节,对揭示生命的本质具有重大的意义。
比较的方法在20世纪也有新的进展,它已经不限于生物体的宏观形态结构的比较,而是深入到不同属种的蛋白质、核酸等生物大分子化学结构的比较,如不同物种的细胞色素 C的化学结构的测定和比较。根据其差异程度可以对物种的亲缘关系给出定量的估计。
生物学实验技术在20世纪突飞猛进。随着现代物理学、化学的发展,生物学新的实验方法纷纷出现。层析、分光光度法、电泳、超速离心、同位素示踪、X 射线衍射分析、示波器、激光、电子计算机等相继应用于生物学研究。细胞培养、细胞融合、基因操作、单克隆抗体、酶和细胞固定化以及连续发酵等新技术纷纷建立,使生物学实验中对条件的控制更为有效、严格,观察和测量更为精密,这就有可能详尽地探索生物体内物质的、能的和信息的动态过程。生物学实验技术的发展使生物学取得一系列辉煌的成就。由新型的实验技术发展而来的生物工程,包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程,已经成为当代新技术革命的重要内容。
实验研究往往带有分析的性质。生物学实验分析已经深入到分子的层次,生物大分子本身并不具有生命属性,只有这些生物大分子形成细胞这样复杂的系统,才表现出生命的活动。没有活的分子,只有活的系统。在每一个层次上,新的生物学规律总是作为系统的和整体的规律而出现的。对于生物学来说,既需要有精确的实验分析,又需要从整体和系统的角度来观察生命。1924~1928年L.von贝塔兰菲提出系统论思想,认为一切生物是时空上有限的具有复杂结构的一种自然系统。1932~1934年,他提出用数学和数学模型来研究生物学。半个世纪以来,系统论取得了很大发展,涌现出许多定量处理系统问题的数学理论。生物学也积累了大量关于各个层次生命系统及其组成成分的实验资料。今天,对生命系统的规律作出定量的理论研究已经提到日程上来,系统论方法将作为新的研究方法而受到人们的重视。
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C. 生物学的最新技术有什么
随着分子生物学的兴起和向各方面的渗透,生物科学的各分支学科也经历着兴衰更替的变化。从目前的发展状况来看,分子生物学仍将保持带头分支学科的地位,重点研究的领域是:生物大分子的结构和功能的研究;真核生物基因及基因表达调控的研究;分子神经生物学的研究;医学分子生物学的研究;植物分子生物学的研究;分子进化的研究,等等。由此可见,分子生物学带动了整个生物科学的全面发展,这是当代生物科学的一个显着特点和发展趋势。
现代生物科学的发展,是生物科学与数学、物理学、化学等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。其他相关科学推动了生物科学对生命现象和本质的研究不断深入和扩大,生物科学的发展也为其他相关科学提出了许多新的研究课题,开辟了许多新的研究领域。可见,生物科学与有关科学的高度的双向渗透和综合,也已经成为当代生物科学的一个显着特点和发展趋势。
现代生物科学的新进展,许多是在采用先进的技术和手段的条件下取得的,这些新技术有:DNA重组技术,DNA合成技术,快速DNA序列测定技术,蛋白质人工合成技术,蛋白质序列测定技术,核酸分子杂交技术,限制性内切酶片段长度多样性技术,反义RNA技术,聚合酶链反应扩增技术,单克隆抗体技术,脉冲电泳技术,磁力共振技术,扫描隧道和原子力显微技术,同步辐射技术,电子计算机技术,等等。可见,研究技术和手段的革新是当代生物科学的另一个显着特点和发展趋势。
近些年来,生态学的研究特别引起人们的关注。由于人类在全球的生存条件日趋恶化,生态学正与数学、地球科学等学科联合起来,研究地球各个圈层的相互作用及其引起的全球变化。随着分子生物学的发展,生物学家也开始在分子水平上研究生物与环境的关系。这种宏观与微观两方面的发展和结合是当代生态学发展的一个重要特征。生态学正在成为指导未来全球经济持续发展的准则和科学依据。可见,对生态学研究的高度重视,也是当代生物科学的一个显着特点和发展趋势。
D. 跪求近两年生物科学的新成就
2006年诺贝尔生理学或医学奖由两个美国科学家,安德鲁·法尔和克雷格·梅洛获得,以表彰他们发现了RNA(核糖核酸)干扰机制。虽然奖项名目既涉及生理学,也涉及医学,但针对本年度两位获奖者及其成果,欧美媒体无不把今年这一奖项称为诺贝尔医学奖
对生物体内RNA的研究,是近年来生物学界和医学界无可争议的热点。曾有科学家形容:这是一个RNA时代的到来。而这样一个热门领域的产生,源于1998年美国人安德鲁·法尔和克雷格·梅洛在《自然》杂志上发表的一项研究成果:他们首次将双链RNA导入线虫基因中,并发现双链RNA较单链RNA更能高效地特异性阻断相应基因的表达,他们称这种现象为RNA干扰。他们的这一发现也促使后来的科学家认识到,生物体的基因转化的最终产物不仅仅是蛋白质,还包括相当一部分RNA。
“幕后使者”左右基因沉默.有人这样比喻:DNA是电影胶卷,RNA是放映机,蛋白质是在银幕上播放的电影。那么,放映的过程就是“基因表达”。
20世纪70年代以来,生物科学的新进展,新成就如雨后春笋,层出不穷。从总体上看,当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展:在微观方面,生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质;在宏观方面,生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。下面仅通过生物工程和生态学方面的几个实例来说明。
生物工程方面 生物工程(也叫生物技术)是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说,它是以生物科学为基础,运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料,如DNA、蛋白质、染色体、细胞等,从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年来迅猛发展,硕果累累。
生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如,长期以来,预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的,这样的疫苗生产周期长,产量低,价格昂贵。现在,采用生物工程的方法,将乙肝病毒中的有关基因分离出来,引人细菌的细胞中,再采用发酵的方法,或者引人哺乳动物的细胞中,再采用细胞培养的方法,就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。我国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场,在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外,还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。我们知道,人类的许多疾病都与基因有关。在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗,是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了弄清人类约10万个基因的结构和功能,美国从1988年开始实施“人类基因组计划”,目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题。
生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人,1988年,我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因,并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中,得到了抵抗病毒能力很强的作物新系,1989年,我国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中,培育成转基因鲤鱼。与非转基因鲤鱼相比,转基因鲤鱼的生长速度明显加快,1993年,我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种,与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比,平均每公顷增产15%,1995年,我国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花,培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道,煤炭、石油等能源终将枯竭,目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源,还造成严重的环境污染。因此,科学家们正在努力探索开发新的能源,其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”,这种植物的茎秆被割开后,就会流出白色乳状的液体,经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面,由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解,科学家就将不同细菌的基因分离出来,集中到一种细菌内,从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多,净化石油污染的能力得到明显的提高。
生态学方面 生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来,人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题,都离不开生态学。因此,生态学的研究受到高度重视,并且取得了显着的进展。生态系统的能量流动和物质循环的基本原理,已经成为人类谋求与大自然和谐共处、实现社会和经济可持续发展的理论基础;运用生态学原理,我国推行生态农业的建设,已经取得了令人瞩目的成就,涌现了一批生态村、生态农场和生态林场,为实现农业的可持续发展积累了经验。例如,安徽省颖上县小张庄,从前是个穷地方,生态环境恶劣,旱涝灾害频繁,农业结构单一,粮食产量很低。70年代中期,小张庄开始进行生态农业的建设,整治土地,兴修水利,大力营造防护林,使当地生态环境得到了明显改善。小张庄在大力发展种植业和林业的同时,还利用当地的饲草资源和鱼塘,大力发展养殖业。养殖业为农田提供了大量的有机肥,从而改良了土壤。这个村还利用人畜粪便生产沼气,发展沼气能源。沼气池的渣液用来喂养鱼,塘泥肥田,从而建立起了良性循环的农业生态系统。
上面举例说明了20世纪70年代以来生物科学的新进展。当然,生物科学的新进展远不止这些。除了在生物工程和生态学领域以外,生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展,向人们展示出美好的前景。例如,脑科学的研究已经深入到分子水平,这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义,而且将为研究生物计算机提供理论基础。光合作用和生物固氮的研究,细胞生物学的研究,等等,也都获得一系列的成就,在21世纪将会有更大的发展。由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响,许多科学家都认为,生物科学将是21世纪领先的学科之一。
E. 近10年来生物学上有哪些新的成就
人类基因组计划引发的后基因组时代到来
高通量生物分析技术(如基因芯片,蛋白质组学等)
RNA科学的复兴:大量非编码RNA小分子的发现,对基因组的功能起到调控作用
干细胞技术
克隆技术
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F. 近年来生物学领域重大发现有什么
2006年重大生物学新发现
干细胞研究新方法层出不穷
2006年是克隆羊“多利”诞生十周年,这本该是值得庆祝的日子,然而,克隆羊技术在年初便遭重创。黄禹锡造假丑闻、美国总统布什否决了美国国会通过的H.R.810议案——《干细胞研究加强法案》。
但今年3月,德国研究人员报告说,他们把从成年老鼠睾丸提取的可生成精子的细胞转化成同胚胎干细胞十分相像的细胞。
8月,日本科学家公布了另一个无需克隆制造“个性化”细胞的方法。一个月后,一个欧洲研究小组宣布,他们从一个“遭逮捕”的试管受精胚胎中培育出人类胚胎干细胞。这种受精胚胎是指在到达孤雌生殖体阶段之前停止分裂的胚胎,结果自然而然“寿终正寝”。
老鼠身上发现新器官
老鼠是最为常见的实验动物,经常被开肠部肚,但生物学家从未想到会在几乎每天都要接触的老鼠身上发现新器官。2006年4月,德国乌尔姆大学免疫学家汉斯-雷默·罗德瓦尔德宣布,他在解剖胸部胸腺存在疾患的实验鼠时,发现了另一处胸腺——颈部胸腺。两个胸腺器官都要产生成称为T淋巴球的免疫细胞。新发现的器官位于颈部,只是老鼠胸部胸腺大小的几分之一。生物学家目前正在展开大规模排查,试图发现第二种也许同样被忽视的人类器官。
艾滋病病毒源于野生黑猩猩
研究人员长期以来就怀疑黑猩猩艾滋病病毒HIV-1的来源,只不过一直缺乏证明这一观点的证据。由美国伯明翰市阿拉巴马州大学医学教授比阿特丽斯·哈恩领导的一个研究小组在野生黑猩猩的粪便中发现了HIV-1前体的抗体以及来自病毒本身的核酸。HIV-1病毒显然源自中非喀麦隆南部森林,后来,顺着桑加河流向民主刚果首都金沙萨,科学家就是在那里发现人类第一例有据可查的艾滋病病毒感染病例的。
娘胎决定男性性取向
在过去十年里,大量研究表明男性性取向与血缘关系兄长个数之间存在关联。最新研究发现,这种关联一个重要因素是他们的生母。加拿大安大略省布鲁克大学心理学家安东尼·博加特发现男性的性取向可能是因为母亲的免疫系统对男性胎儿产生的蛋白质有所反应造成,博加特希望在今后的研究中对这种可能性进行深入研究。
节肢动物:孢子植物的“蜜蜂”
生物学课本称,雄性苔藓交配的方式十分独特:将精子流到周围雨水或露水薄雾上——在古代水生藻类身上显现出来的一种危险策略。但瑞典研究人员今年九月宣布,事实上,节肢动物可能在苔藓交配交配过程中起到了媒介的作用。这种辅助性繁殖被认为早在1.4亿年前便已出现,当时昆虫开始在开花植物之间收集并传递花粉。而现如今的研究哗或则表明,这种方法应用的年代可能更加久远,大概4.4亿至4.7亿年前,即植物最早开拓陆地疆土后不久。节肢动物之所以愿意充当媒介作用,是因为它们得到了某些回报。这显然是一种与蜜蜂授粉相似的现象。
电流加快伤口愈合甚至再生
在19世纪中期,德国着名生理学家埃米尔·杜波伊斯-雷蒙德在手臂受伤之后,测量到受伤处有电流经过,这表明伤痛诱发了电子信号。今年7月,苏格兰阿伯丁大学生物医学教授赵敏(音译)宣布,电流可加快伤口愈合甚至再生。赵敏及同事利用电流,疏导上皮细胞出入老鼠角膜的受损组织。此外,他们发现上皮细胞移动的速度同所用电压数量成正比。赵敏说,他们的下一步将是研究电流在遗传层面的疗伤特性。
蠕虫无肠胃系统也能存活
Olaviusalgarvensis是一种海洋寡毛纲小蠕虫,生活于地中海沿海浅水沙子中,在漫长的进化过程中,它们誉芦尺的身体特征发生了引人注目的变化,不但没有嘴、胃和肠,还没有了排泄器官。相反,它们仅仅依靠寄生于其皮肤下面的多种细菌为生,更令人吃惊的是,宿主和寄生虫之间还形成了一种庆高默契的合作关系。
美国加州沃尔纳特克里克联合基因组研究所主任爱德华·鲁宾表示:“它们提供了能量。一方面,它们把蠕虫喂得饱饱的,另一方面还帮助蠕虫打扫垃圾。”作为回报,细菌可以自由在蠕虫身上留宿或活动。这是首次对如此复杂的共生关系的基因组分析。寄生细菌的基因排序工作就是在联合基因组研究所进行的。
坦桑尼亚发现新猴种
生物学家今年又给我们的灵长目动物族谱增加了一个新分支。科学家对生活于坦桑尼亚的“奇庞吉”猴的基因研究后发现,它属于一个新的灵长目动物类属,这也是科学家83年来首次确认灵长目动物新品种。奇庞吉猴长着一身浅褐色毛发,身长三英尺左右,能发出类似雁叫的吠声,生活在大部分被科学家所忽视的丘陵地区,最初被称为高地白眉猴。目前它们的数量可能仅有一千只。国际野生生物保护学会生物学家蒂姆·达文波特表示,“如果我们现在没有发现它们,这种新猴种可能在科学界尚未意识到它们存在之前便会濒临灭绝。”
南太平洋海底惊现长毛白蟹
今年,科学家在南太平洋深达6500英尺的海底发现了一种满身披毛的甲壳类动物,调查后证实是新品种,并划分为一个新科Kiwaidae。这个白蟹身长六英寸,没有眼睛,螯上覆盖着人发般细丝,里面到处是最有可能是共生细菌的东西。蒙特里海湾水生动物研究所的乔·琼斯发现了这个长毛蟹,并将它命名为“雪人”,一种传说中居住在喜马拉雅高山上的多毛类人动物。乔·琼斯在用“阿尔文”号潜水器探测深海热液喷口时发现了它的踪影。
超级蚂蚁“飞”起来
好莱坞可能在如何塑造超人方面已经黔驴技穷,但大自然并没有失去这种能力。今年,生物学家在一项研究中发现了一种超级蚂蚁。它们嘴部的咬力之大,甚至一使劲能让自己弹射到空中。为产生必要的力量,它们会将钳状下颚骨张开,拉紧肌肉,忽然放松。下颚骨的力量接着就会增至一个可怕的速度,就像一个人的手指在被咬到忽然松开一样。科学家利用每秒达70000帧清晰度的高速录像对蚂蚁的咬力分析后发现,它们拥有动物世界中速度最快的自我推动式攻击,甚至一口下去能咬断虾的筋骨。
狗群中传播癌症
英国伦敦大学学院的病毒肿瘤学家罗宾·威斯二十多年前首次听说了癌症可以在狗身上通过性接触传播。而今天,他已找到了有关这种癌症在数百年或数千年前起源于犬科动物祖先的令人吃惊的线索。威斯发现的肉瘤长在狗的生殖器上,一些早期基因证据表明,这种肉瘤会在狗与狗之间传播。为了找到相关证据,威斯和经验丰富的兽医克劳迪奥·穆尔基亚从全世界的各种狗身上采集了肉瘤标本的DNA,这些狗的所有肉瘤DNA都同他们所发现的肉瘤DNA不相匹配。相反,细胞证明它们源自于单个原始肉瘤,这个肉瘤通过体液和性接触在狗与狗之间传播,持续一代又一代。狗的肉瘤引起了医学界的好奇,它们成了已知现存最古老的哺乳动物的细胞系以及一种新奇的寄生虫,这种寄生虫不同寻常,可能并不适于目前的任何划分标准。
类似的癌症细胞系有可能存在于其它动物身上,包括人类,但威斯认为它们相当罕见。
DNA测算大熊猫数量
一项针对大熊猫粪便DNA分析的新研究表明,目前可能有大约3000只大熊猫生活于中国,这一数字比此前估计的数量多出一倍。在此项研究之前,估算大熊猫数量在很大程度上是一门艺术:检测大熊猫粪便中的竹子碎片,察看咬痕,辨别不同的大熊猫。但威尔士加迪夫大学遗传学家迈克尔·布鲁福德指出,不同大熊猫细嚼慢咽对竹子造成的咬痕看上去都十分相似,因此,研究人员无意之中就低估了大熊猫的真正数量。他说:“我们并不是说大熊猫脱离了濒危状况,但随着保护力度的加大,从长期看,大熊猫的未来会更加光明。”杨孝文
G. 生物科学技术在哪些方面已经或将要取得突破性进展
n20世纪是生物科学发展史上最为辉煌的时代,特别是20世纪50年代以来,随着数理科学的广泛而深刻地渗人到生物科学领域以及一些先进的仪器设备和研究技术的问世,生物科学已进入从分子水平研究生命活动过程及其规律以及生命体与环境相互作用规律的生命科学的新时代。由于应用先进技术,生命科学在微观和宏观两方面都取得了丰硕的成果:特别是生命科学的理论成就为自然科学的发展作出了巨大的贡献。遗传物质DNA双螺旋结构的阐明被认为是20世纪自然科学的重大突破之一。由于生命科学的进步向数学、物理学、化学以及技术科学提出了许多新问题、新概念和新的研究领域,生命科学已成为ZI世纪的主流科学之一。,“人类基因组计划”的实施和深入发展,将有可能从更深层次上了解人体生长、发育、正常生理活动以及各种疾病的病因和发病机理,并为医学提供防治策略、途径和方法。“水稻基因组计划”的顺利开展,对ZI世纪农业的发展,解决粮食问题,将产生巨大的影响。当今人类面临的人口、食品、健康、环境、资指森困源等重大问题都同生命科学有密切关系。由此看出,科学的目的在于认识世界,技术的目的在于利用、改造和保护自然,造福人类。生命科学要为人类造福转化为生产力,必然与技术相结合,才能在生产上发挥巨大作用。于是在20世纪70年代,随着生命科学理论的不断发展,与丁程技术相结合,开辟了生物技术(也叫生物工程)新领域。例如,通过基因重组技术,PCR技术、DNA和蛋白质序列分析技术、分子杂交技术、细胞和组织培养技术、细胞融合技术、核移植技术,等等,促进了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、染色体工程、组织工程、胚胎工程等生物工程的诞生与发展,已在工业、农业、医疗卫生和环境保护等方面得到了广泛应用,并取得了突破性进展
从当今世界生物技术的发展来看,研究成果层出不穷、日新月异,其产业化的势头强劲,国际间的竞争日趋激烈。在 20世纪 70年代,生命科学领域取得了两项对人类生活和经济活动具有深刻影响的技术突破:一个是重组DNA技术,另一个是淋巴细胞杂交瘤技术。这两项革命性技术的出现,带动了生物技术的迅猛发展,初步形成了一个全新的现代生物技术群及新兴产业。所谓现代生物技术,是指人们利用生物体及其亚细胞结构和分子,研究、设计和制造新产品,或预期性地改变生物的特性乃至创造新的物种或品种,使之获得人们所期望的品质 它是一门以应用为主的综合性技术体系。在 20世纪 90年代,克隆羊多莉的诞生,体细胞克隆技术的重大突破,以及DNA扩增PCR技术的问世又进一步推动了生物技术革命性的发展。生物技术革命是20世纪末科技领域的重大事件,是蒸汽机和电能应用以来世界近代史上的又一个里程碑,也是世界新技术革命的重要组成部分。现代生物技术已经成为人类认识和改造自然界,克服自身所面临的人口膨胀、粮食短缺、环境污染、疾病危害。能源和资源匾乏、生态平衡破坏及生物物种消亡等一系列重大问题的可靠手段和工具。我国在ZI世纪也将面临着人日、资源和环境等一系列问题的严重挑战。加强生物技术的发展,有利于解决粮食等涉及国家经济安全的重大问题;有利于改善广大群众的健康状况,提高生活质量;有利于促进那些高污染、高耗能的传统产业改造和产业升级;有利于带动有效需求,产生新的经济增长点。发展生物技术将是对世纪我国实施可持续发展战略的重要手段,必将带动和促进国民经济的快速发展。正如信息技术支持着今天蓬勃发展的经济一样,生物技术也将成为经济发展的重要推动力。现代生物技术研究和产业将会成为21世纪重要的高
人类活动对生物的影响
自从人类出现在地球上,生物就经受着人类活动的影响,并且这唯念种影响在不断地扩大和加深。迄今为止,已经很难在地球上找到一块未经人类影响的生物地段。人类活动对生物的影响有直接的,也有间接的。直接的影响,通常表现为移植、增加某些动物、植物种,或减少、消灭某些动物、植物种;间接的影响,通常表现在人类对自然环境的改变上。二者都会在不同程度上改变生物群落的本来面貌。
直接影响
n类为了食用动物、植物,开垦土地,栽培作物,往往破坏大片的森林或草原。地球上现有森林面积大春芦约为28亿公顷,仅占世界陆地面积的1/5,而在几百年前,森林面积则不少于72亿公顷。人类活动对动物群的直接影响,主要表现为捕杀。过度地猎杀动物,造成动物种类、数量不断减少,致使动物种群濒临灭绝。美洲野牛、大麝牛、欧洲野牛等已到绝种的边缘。澳大利亚的有袋类、单孔类其数量已十分有限,我国的高鼻羚羊也面临危机。无脊椎动物,情况比较复杂,一些有害的种类,至今未能消灭,而一些有益的种类,如某些经济软体动物、甲壳动物,近年也近乎灭绝。人类活动直接影响表现的另一方面,是增加、移植某些动物、植物种群。人类直接把栽培植物从一处迁移到另一处,建造栽培植物群落,如农田、果园、菜园、各种人工林等。通过引种、培育,创造了大量品种,并且扩大了植物分布区。人类在改变原始植被时,常常为外来的有害植物的扩散铺平道路。自然界有一类所谓“伴人植物”,如加拿大飞蓬,大约1644年由美洲输入法国公园,现在它不但成为整个欧洲顽强的杂草,而且在我国也到处可见。欧、亚洲常见的杂草灰菜、车前草、猪毛菜等伴人植物,在北美洲的分布也极为普遍。人们为了风土驯化某些动物,或者为了与有害动物作斗争,常常从外地引进一些当地原来没有的动物。原产于南美洲的海狸鼠和原产于北美洲的浣熊,都被带到北欧定居。为了与毒蛇作斗争,人们把印度獴引入安的列斯群岛。1840年输入澳大利亚16只英国穴兔,跑到野外后急剧地繁殖起来,并造成严重的灾害。这些情况,都在不同程度上改变了原来动物群的状况。
间接影响
要表现在人类对自然环境的改变和环境污染方面。人类自觉或不自觉的活动,有时会破坏植被,使地面、山坡变成荒山秃岭,以致改变了气候、土壤,造成水土流失,引起荒漠化。巴尔干半岛上的山地,原来生长着大片森林,由于从罗马帝国时代就开始砍伐、放牧,至今几乎成为一片荒地。公元4世纪以前,美国东部约有170万平方公里的大片森林,西部是无垠的大草原。到18世纪,由于人类的经济活动,东部森林几乎被砍光(现仅存7.6万平方公里),中西部被开垦为农田,其他地区也由于过度放牧,自然植被遭到严重破坏。我国黄河中游的黄土高原,历史上是一片茂密的森林草原。从13世纪起,经过几百年封建王朝掠夺式的开发,使森林面积大大缩减,丰茂的草原毁坏殆尽,该地区成了一片荒山秃岭,水土流失十分严重。再要恢复黄土高原的森林草原面貌,目前已十分困难。我国东北长白山二道白河屯附近,1962年是一片原始的针阔混交林,当时仅有居民100多户、500多人口。18年以后,那里已成为一个拥有5万多人口的村镇和林业工区。1980年在18公里长的统计线上,对附近森林和4种不同生境的鸟类进行对比调查(与1962年比)表明,人类开发活动,使附近林区的鸟类种类、数量明显减少。人类开发后的地区,鸟类常见种减少,优势种增加,即鸟类的个体数相对集中在少数几个种类上,并且与森林有联系的鸟类灰脚柳莺、黄腰柳莺、白腹蓝鹟、四声杜鹃等明显减少;与居民点有联系的鸟类麻雀、燕子等明显增加。人类活动对动物、植物的间接影响,还表现在环境污染方面。煤烟中二氧化硫与硫化氢的含量达0.5~5%,对植物有很大危害。二氧化硫进入植物的叶肉组织,与酶中的铁素结合,破坏叶绿素,引起组织脱水,使叶出现褐色斑,甚至脱落。1%浓度的二氧化硫可使菠菜在3小时内发生严重伤害。某些工厂放出的氯和氯化氢,氟和氟化氢,其毒性比二氧化硫还大,植物中毒后,叶片变成枯黄而致死。土壤和水源污染后,有的作物、果树因此发育不良,甚至成片死亡。污染物进入产品中,直接危害人体健康。早在50年代初期,鸟类学家就注意到有些鸟类鹰、鹗、隼、鹈鹕等数量不知何故愈来愈少。后来发现是DDT干扰了鸟类的生殖过程,它使雌鸟的内分泌失调,以致缺乏钙质,难以形容.
意义
人类活动,无论是直接的或是间接的,都给予生物以巨大的影响。随着人口的增长,尤其是由于人类活动造成的环境污染和环境破坏,对动物和植物来说,是一种大规模的毁灭性灾难。现在愈来愈多的国家都大力提倡保护环境,建立自然保护区,以保存和繁荣珍稀动物、植物种及其生存环境。
H. 试举近几年来生物学新进展的例子。
《自然》杂志公布全球首个个人基因组图谱
2008年世界进入个人基因组时代,从4月开始,相继有DNA之父詹姆斯·沃森基因组图谱、首个女性基因组图谱、首个癌症基因组图谱、首个汉人基因组图谱出炉。这些成果为疾病的研究带来新的视野。
2008年度诺贝尔奖
2008年,病毒学家和GFP专家是诺贝尔奖的最大赢家,生理或医学奖授予了发现艾滋病病毒和人类乳突淋瘤病毒的三位科学家,而化学奖授予了GFP领域的三个关键纳戚野人物,下村修、马丁查尔菲和钱永健。
中国科学家《Nature》改写进化史
恐龙-鸟类进化过程中缺失的拼图被中国科学家补上,张福成等研究人员的新发现,改写了恐龙-鸟类演化的历史,他们还原了历史的真相。
《Science》改写癌症研究:肿瘤转移并不是晚期事件
新的研究成果颠覆了经典的癌症理论,肿瘤细胞转移并不是癌症晚期事件,其实癌症转移从癌症发生的早期就已经悄悄开始了。这一新的发现,将改变癌症的治疗策略。
08《科学》十大突破最高奖:细胞程序重排技术
iPS技术2008年取得了飞跃性的进步,12月入选Science十大科学突破,它的研究意义在于开启了再生医学领域的新篇章,人类疾病治疗手段也因它而发生根本性的改变。
英国放行"人兽胚胎":不会出现"人猿战士"
人类胚胎干细胞研究受到伦理道德的限制,科学家们转而把希望寄仔圆托在克隆技术上,希望通过动物的卵细胞构建人兽混合胚胎以走出困境,英国成洞喊为首个吃螃蟹者,国家立法批准人兽胚胎的研究。
克隆研究重大突破:冷冻小鼠的健康克隆体
从一个在零下-20℃保存了16年的小鼠脑组织死亡细胞中提取细胞核,通过克隆技术产生了12个健康的克隆胚胎,这不是梦想,是现实,科学家新开发的克隆技术取得了新的突破。这意味着,将来人类可以克隆恐龙、埃及法老,只要能获得死细胞,科学家就能把它/他复活。
《柳叶刀》发布干细胞治疗大突破
干细胞一直是再生医学研究的热门领域,2008年,干细胞理论研究取得了诸多成绩,可是干细胞治疗技术一直没有突破,《柳叶刀》这项成果在干细胞治疗领域取得了质的飞跃,研究者用患者的干细胞在体外培养出器官,再移植到患者体内,成功治愈患者。这项里程碑式成果加速的干细胞治疗的步伐。
世界首例人造无核红细胞诞生献血或成历史
血液,生命的液体。2008年科学家首次培育出人体无核红细胞,这意味着人类在人造血液的进程上又迈出非常重要的一步,以后人们就不用担心血液短缺的问题了。一旦这项技术成功的应用于实际生产,你想要多少血液就有多少。 在未来,献血因此而将成为历史。
I. 细胞生物学前沿知识有哪些
细胞生物学是近年来发展非常迅速的领域,一些前沿性的研究成果包括:
1. CRISPR-Cas9技术:CRISPR-Cas9技术是一种基因编辑技术,可以针对特定DNA序列进行准确且高效的切除、修复或替换。这种技术已经被广泛应用于细胞和基因治疗领域。
2. 神经元的三维可视化:最新的显微镜技术可以将大脑神经元的三维结构以及其与其他细胞的联系进行高分辨率的成像和可视化,为神经系统空春戚研究提供了强有力的工具。
3. 细胞信号转导机制的研究:近年来,研究人员在深入研究细胞内部信号传递机制方面取得了重大进展,特别是关于蛋白激酶、酶促反应和细胞内信号路线图的探索,为新型药物的开发提供了新思路。
4. 细胞代谢与能源调控:研究人员正在深入研究细胞代谢斗陵和能量调控的机制,包括细胞内脂质代谢和葡萄糖代谢等方面。这些研究可以为肥胖、糖尿病和其他代谢性疾病的治疗提供新的药物目标森滑。
5. 基因组学:随着高通量测序技术的发展,越来越多的基因组数据被积累和分析,这使得我们能够更深入地了解细胞的遗传调控机制,并揭示人类疾病的遗传基础。
总之,细胞生物学已经成为生命科学领域中最具前沿性和潜力的领域之一,未来还将不断涌现出许多新技术和新知识,推动该领域的快速发展。
J. 现代生物技术及科学研究发展前沿有哪些
第一目“科技战略的发展”.
一、建立科研机构。1949年成立了中国科学院,逐步建立了由中央各部门、高等院校和地方组成的科学研究体系。二、制定科技发展规划。1956年1月,毛泽东在最高国务会议上提出:“要在几十年内,努力改变我国在经济上和科学文化上的落后状况,迅速达到世界上的先进水平。”同年,中共中央召开全国知识分子大会,发出了“向科学进军”的号召。随后,制定实施了中国科技发展的远景规划(即《1956~1967年科学技术发展远景规划纲要》)和“十年规划”(即《1963年至1972年科学技术发展规划》)。两个规划的实现,使我国科学技术有了较全面的发展,为我国科学技术现代化奠定了基础。第二个阶段是“文化大革命”时期,我国的科学技术事业遭受严重破坏,但取得了突破性进展。这一阶段所取得的科技成就有:第一颗导弹和氢弹爆炸成功,南京长江大桥落成,“东方红”1号发射成功,杂交水稻育成等。第三个阶段是1978年“文革”以后,我国的科技事业进入了一个蓬勃发展的新时期。1978年是我国社会主义建设的一个转折点,也是我国科技事业发展的一个分水岭。这一阶段,我国科技发展经历了三个时期:1.1978年3月,中共中央召开了全国科学技术大会,制定了全国科学技术发展规划纲要。邓小平肯定了“科学技术是第一生产力”,他指出:“四个现代化,关键是科学技术现代化。没有现代科学技术,就不可能建设现代农业、现代工业、现代国防。没有科学技术的高速发展,也就不可能有国民经济的高速发展。”科学技术得到重视,知识分子政策得以落实,我国科技事业迎来了新的春天。2.1985年中共中央作出了《关于科技体制改革的决定》,邓小平在全国科技工作会议上讲话:“经济体制,科技体制,这两个方面的改革都是为了解放生产力。新的经济体制,应该是有利于技术进步的体制。新的科技体制,应该是有利于经济发展的体制。双管齐下,长期存在的科技与经济脱节的问题,有可能得到比较好的解决。”以此为指导,科技体制改革全面展开。3.1995年,党和政府提出“科教兴国”战略,进一步推动了科技与经济的结合,科技进步促进了生产力的发展,经济的发展也推动科技事业进入了一个日新月异的新阶段。
第二目“从两弹一星”到载人航天。
第一,党和政府作出发展“两弹一星”战略决策的时代背景。新中国成立后,美国敌视中国,想要扼杀新生的人民政权;60年代中苏关系也急剧恶化;美苏两个大国的争霸,导致世界局势紧张。中国面对非常恶劣的国际环境,为了冲破美苏两大国对核技术和空间技术的垄断,积极发展高新科技,以巩固国防,维护中国的安全,为社会主义建设创造一个安定的环境。第二,“两弹一星”计划的重大成果。中国第一颗原子弹爆炸成功,打破了美国和苏联的核垄断;中国自行设计制造的导弹实验成功,加强了国防力量;第一枚中国自行研制的火箭发射成功和第一颗人造地球卫星的发射成功,宣告中国进入了航天时代。教师应使学生深刻理解,我国在核科学的发展中,始终坚持维护世界和平,为人类造福的一贯立场。第三,中国在“两弹一星”之后,不断向更高的科学高峰攀登,在核科学和空间技术上硕果累累,已跻身于世界先进行列。第四,我国载人航天工程的战略决策和“神舟”5号飞天的巨大成就。中国已经成为世界上第三个掌握载人航天技术的国家,成为世界航天大国。
第三目“袁隆平与杂交水稻”。现代生物技术发展突飞猛进,属于现代科技发展的前沿科学,意义重大。袁隆平的杂交水稻,和人类的生活息息相关,其影响和作用尤为重要,是我国高科技发展的代表。