生命科学的简介 生命科学的发展

一、生命科学的简介

研究生命现象的科学。既研究各种生命活动的现象和本质，又研究生物之间、生物与环境之间的相互关系，以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。

生命科学所要回答的首要问题就是"什么是生命？"这个古老的命题。

一般说来，生命具有新陈代谢、生长、遗传、刺激反应等特征。这些特征是生命运动的具体反应。

生命科学就是研究生命运动及其规律的科学。

二、生命科学的发展

生命科学是一门有很长历史的学科。在人类文明的初期，人们已经注意到了生命与非生命的区别，并对生物进行观察、描述，收集整理了大量材料。17世纪前，由于科学技术水平的限制和神学的桎梏，古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。到18世纪，伴随工业革命和自然科学的发展，对生物进行分门别类的研究成为主要课题，林奈总结了前人的成果，建立了系统分类学。

19世纪，物理学和化学进一步发展，新技术不断地应用于生物研究。使生物学由描述性的学科转为实验性的学科。1838年和1839年，德国的施莱登和施旺分别通过对植物和动物细胞的研究，提出了细胞学说：一切生物的基本构造单位是细胞。英国科学家达尔文在1859年出版的巨著《物种起源》中，提出了生物是由低级向高级不断进化的进化论学说，他认为生物的变异和自然选择是推动生物进化的根本原因。1865年，孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律，即分离定律和自由组合定律，开始了遗传学的研究。

20世纪初，摩尔根进一步提出了基因定位于染色体上和基因学说。从而使生物学跃入了近代科学的行列。 从另一方面看，生命科学又是一门非常年轻的学科。它的一些基本概念和理论都是随着20世纪以来物理学、化学等有关学科的迅速发展而建立起来的。

1945年，理子力学创始人之一薛定谔在《什么叫生命？》一书中预告，一个生物学研究的新纪元即将开始。他说："物理学和化学显然还缺乏说明在生物体中所发生的各种事件的能力，然而，丝毫没有理由去怀疑它们是不能用这两门科学来说明的。"随着电子显微镜、X－射线晶体衍射、同位素等先进技术在生物学中的应用，生物学研究取得了重大突破。美国科学家鲍林用X－线衍射方法研究了蛋白质的分子结构，发现由氨基酸构成的肽链在一定条件下，可以形成螺旋结构。

1953年，沃森和克里克通过对脱氧核糖核酸（DN-A）的X-射线衍射照片进行分析和计算，提出了DNA的双螺旋结构模型，并提出了遗传信息就是以核苷酸排列的顺序储存于DNA分子之中。以此为突破口。诞生了分子生物学。随后科学家们又破译了全部遗传密码，指出蛋白质分子中的氨基酸排列顺序是以DNA分子中核苷酸排列为模板翻译的，每三种核苷酸为一种氨基酸密码。不久克里克提出了遗传的中心法则：遗传信息的表达，是以DNA为模板转录为MRNA，再以MRNA为模板，按遗传密码翻译为蛋白质。这样，构成生命的两大类最基本的生物大分子━━蛋白质和核酸在生命过程中作用达到了统一，就能够从本质上解释生命现象。

现代生命科学不仅有不同于传统生物学的许多特点，而且深刻影响着现代科学的各个领域。具体地说：

（1）从量子水平、原子分子水平、亚细胞和细胞水平、组织器官水平、个体水平、种群和群落、生态系统、生物圈等不同层次上研究生命现象及其相互关系，与其相应，出现了量子生物学、分子生物学、细胞生物学、组织学和生理学、微生物学和动植物学、群体生物学、生态学等学科、这些学科从微观到宏观的不同水平上，对生命科学的内在规律进行精细地研究。

（2）多学科相互渗透，使生物学出现了一系列的分支学科和边缘学科。如研究基因及其基因表达的分子遗传学，研究生物大分子的结构与功能、生物体内化学变化的生物化学，以及生物物理学、生物数学、生物力学、生物光学、生物医学、农业生物学环境生物等。

（3）应用生物学的形成。20世纪末，现代生物技术（生物工程）已经直接影响到人们的经济生活和社会生活，兴起的基因工程，它利用DNA的重组技术，将人们所需要的基因或基因片断组合在一起，从而创造出人们所希望的生物大分子物质，甚至新的物种。又如利用发酵工程，可以大规模生产干扰素（一种抗病毒的活性蛋白质）。医学遗传学和分子生物学的研究，使人们能够从遗传的物质基础DNA的改变上找出某些疾病的原因。现已发现了十多种癌基因，以及这些癌基因表达的机制。人类最终攻克癌这一"不治之症"已为期不远了。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又获生机。此外，现代生物技术在农林、医药、食品、能源环境保护等领域中，正发挥着重要作用。

生命科学的研究，还为电子计算机、人工智能、工程控制论等的研究，提供许多新的启示。 此外，生命科学某些领域的研究，还影响到社会科学和人们的社会生活，如流行病与古代文化的关系，环境污染与环境保护，心理疾病，人口、计划生育与社会发展，行为科学与政治学，记忆、思维等高级生命活动的机制，等等。生物体的高度协调性和对物质和能量的精确利用方式，还为现代的管理科学、能源科学、交通运输、通讯等，提供了很好的研究和模拟的对象。