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沃森生物怎么回事—名家预言沃森生物

2024-04-26 10:01

股票投资是一种长期的投资方式,投资者需要耐心和毅力,不断学习和调整自己的投资策略,才能在市场中获得长期的稳定回报。接下来,司岚财经带你了解沃森生物怎么回事,做好相应的准备,沃森生物怎么回事—名家预言沃森生物希望可以帮你解决现在所面临的一些难题。

【高二生物】假说—演绎法的内容是什么

优质回答在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说-演绎法。

假说-演绎法(hypothetic -deductive method)科学发现的一种模式。由发明假说演绎出推论,到实验检验和修正的方法。其雏形可追溯到古希腊亚里士多德的归纳-演绎模式。按照这一模式,科学家应从要解释的现象中归纳出解释性原理,再从包含这些原理的前提中演绎出关于现象的陈述。17世纪中叶,笛卡儿在《哲学原理》一书中提出,理性从天赋观念即第一原理(物质和运动)演绎出关于自然的确实知识,他被认为是作为一般观念的假说-演绎法的倡导者。19世纪中叶,英国休厄尔在《归纳科学的哲学》一书中丰富和发展了假说-演绎法。他指出一个假说应满足三个条件:

(1)能解释两个或更多个已知事实;

(2)能预言与构思假说时不同类的事实;

(3)能预言或解释背景知识预想不到的现象或事实。

对假说的检验应满足两个要求:

(1)解释已观察到的现象;

(2)预言尚未观察到的现象。

他提出,只有当能预言与构想假说时不同类的事例时,这一假说的真实性才得到确实的证据。假说-演绎法是科学认识从经验水平向理论水平上升所必需的工具,它肯定了理性和演绎在科学发现中的作用,强调了由假说演绎得出的结论须用实验来检验,以及假说的最后标准是与经验事实的对应。这种科学发现逻辑的确立,反映了经验论与唯理论互相融合的趋向。对假说-演绎法争论最多的问题是假说的建立。归纳主义者强调最好的假说是满足归纳法要求的。演绎主义和假说主义者则强调假说要靠创造性的猜想、直觉来建立。也有人不管假说最初的产生,只把假说-演绎法理解为一种科学解释的演绎模型。

假说-演绎法应用举例:

1、孟德尔的豌豆杂交实验。19世纪中期,孟德尔用豌豆做了大量的杂交实验,在对实验结果进行观察、记载和进行数学统计分析的过程中,发现杂种后代中出现一定比例的性状分离,两对及两对相对性状杂交实验中子二代出现不同性状自由组合现象。他通过严谨的推理和大胆的想象而提出假说,并对性状分离现象和不同性状自由组合现象作出尝试性解释。然后他巧妙地设计了测交实验用以检验假说,测交实验不可能直接验证假说本身,而是验证由假说演绎出的推论,即:如果遗传因子决定生物性状的假说是成立的,那么,根据假说可以对测交实验结果进行理论推导和预测;然后,将实验获得的数据与理论推导值进行比较,如果二者一致证明假说是正确的,如果不一致则证明假说是错误的。当然,对假说的实践检验过程是很复杂的,不能单靠一两个实验来说明问题。事实上,孟德尔做的很多实验都得到了相似的结果,后来又有数位科学家做了许多与孟德尔实验相似的观察,大量的实验都验证了孟德尔假说的真实性之后,孟德尔假说最终发展为遗传学的经典理论。我们知道,演绎推理是科学论证的一种重要推理形式,测交实验值与理论推导值的一致性为什么就能证明假说是正确的呢原来,测交后代的表现型及其比例真实地反映出子一代产生的配子种类及其比例,根据子一代的配子型必然地可以推导其遗传组成,揭示这个奥秘为演绎推理的论证过程起到画龙点睛的作用,不揭示这个奥秘学生则难以理解“假说一演绎法” 的科学性和严谨性,对演绎推理得出的结论仍停留在知其然的状况。

2、 DNA复制方式的提出与证实,以及整个中心法则的提出与证实,都是“假说一演绎法”的案例。以DNA分子的复制方式的阐明为例。美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在发表DNA分子双螺旋结构的那篇著名的论文的最后写道:“在提出碱基特异性配对的看法后,我们立即又提出了遗传物质进行复制的一种可能机理。”他们紧接着发表了第2篇论文,提出了遗传物质自我复制的假说:DNA分子复制时,双螺旋解开,解开的两条单链分别作为模板,根据碱基互补配对原则形成新链,因而每个新的DNA分子中都保留了原来DNA分子的一条链。这种复制方式被称为半保留复制。1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记法设计了巧妙的实验,实验结果与根据假说一演绎推导的预期现象一致,证实了DNA的确是以半保留方式复制的。

3、遗传密码的破译是继DNA双螺旋结构模型提出后,现代遗传学发展中的又一个重大事件。自1953年提出DNA双螺旋结构模型后,科学家就围绕遗传密码的破译开展了一系列探索。美籍苏联物理学家伽莫夫提出的3个碱基编码1个氨基酸的设想。克里克和他的同事通过大量的实验,以T4 噬菌体为材料,研究其中某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响,结果表明只可能是遗传密码中的3个碱基编码1个氨基酸。但是他们的实验无法说明由3个碱基排列成的1个密码对应的究竟是哪一个氨基酸。两位年轻的美国生物学家尼伦伯格和马太转换设计思路,巧妙设计实验,成功地破译了第1个遗传密码。在此后的六七年中,科学家破译了全部的遗传密码,并编制出了密码子表。

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高中生物

优质回答必修一

一、细胞学说建立过程涉及几个重要科学家

1、虎克:英国人,细胞的发现者和命名者。他用显微镜观察植物的木栓组织,发现由许多规则的小室组成,并把“小室”称为cell——细胞。

2、列文虎克:荷兰人,他用自制的显微镜进行观察,对红细胞和动物精子进行了精确的描述,但没用“细胞”来描述其发现。

3、19世纪30年代,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说,指出细胞是一切动植物结构的基本单位。

4、维尔肖:德国人,他在前人研究成果的基础上,总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。

二、生物膜流动镶嵌模型涉及的科学家

5、欧文顿:1895年他曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行地上万次的试验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于是他提出了膜由脂质组成的假说。

6、罗伯特森:1959年他在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构,结合其他科学家的工作,提出了生物膜结构的“单位膜”模型。

7、桑格和尼克森:在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。为多数人所接受

三、与酶的发现有关的科学家

8、斯帕兰札尼:意大利人,生理学家。1783年他通过实验证实胃液具有化学性消化作用。

9、巴斯德:法国人,微生物学家,化学家,提出酿酒中的发酵是由于酵母菌的存在,没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精。

9、李比希:德国人,化学家。认为引起发酵时酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

10、毕希纳:德国人,化学家。他从酵母细胞中获得了含有酶的提取液,并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。

11、萨姆纳:美国人,化学家。1926年,他从刀豆种子中提取到脲酶的结晶,并用多种方法证明脲酶是蛋白质。荣获1946年诺贝尔化学奖。

12、20世纪80年代, 美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用。

四、光合作用的发现涉及的科学家

13、1771年, 英国科学家普里斯特利,通过实验发现植物可以更新空气。

14、1779年,荷兰科学家英格豪斯做普里斯特利的实验,发现只有在阳光照射下才能成功;植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。

15、1785年,发现了空气的组成,明确绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。

16、1845年,德国科学家梅耶指出植物在进行光合作用时,将光能转换成化学能储存起来。

17、1864年,德国科学家萨克斯,通过实验证明光合作用产生了淀粉。

18、 1880年,美国科学家恩格尔曼,通过实验证明叶绿体释放氧气,是植物进行光合作用的场所。

19、20世纪,30年代,美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用中释放的氧全部来自水。

20、卡尔文:美国人,生物化学家,植物生理学家。在20世纪40年代,他及其合作者开始利用放射性同位素标记法研究光合作用,经9年左右的研究,最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径,这一途径称为卡尔文循环。

必修二

一、遗传方面的科学家

21、孟德尔:奥地利人,遗传学的奠基人。他进行了长达8年的豌豆杂交实验,通过分析实验结果,发现了生物遗传的规律。1866年他发表论文《植物杂交试验》,提出了遗传学的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说。豌豆杂交实验运用假说演绎法。

22、约翰逊:丹麦人,植物学家。1909年给孟德尔的“遗传因子”重新起名为“基因”,并提出表现型和基因型概念。

23、魏斯曼:德国人,动物学家。他预言在精子和卵细胞成熟的过程中存在减数分裂过程,后来被其他科学家的显微镜观察所证实

24、萨顿:美国人,细胞学家。1903年,他在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似,并由此提出了萨顿假说—基因位于染色体上。(类比推理)

25、摩尔根:美国人,遗传学家,胚胎学家。他用果蝇做了大量实验,发现了基因的连锁互换定律,人们称之为遗传学的第三定律。他还证明基因在染色体上呈线性排列,为现代遗传学奠定了细胞学基础。

26、18世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿,第1个发现了色盲症,也是第1个被发现的色盲症患者。

二、DNA是主要的遗传物质

27、1928年,英国科学家格里菲思通过实验推想,已杀死的S型细菌中,含有某种“转化因子”,使R型细菌转化为S型细菌。(体内转化实验)

28、1944年,美国科学家艾弗里和他的同事,通过实验证明上述“转化因子”为DNA,也就是说DNA才是遗传物质。(体外转化实验)

29、1952年,赫尔希和蔡斯,通过噬菌体侵染细菌的实验证明,在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA,而不是蛋白质。(同位素标记实验 32P35S)三、DNA分子的结构和复制

30、1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子双螺旋结构模型。1957年克里克提出中心法则.提出DNA半保留复制的假说。(同位素标记法 密度梯度离心)

31、尼伦伯格和马太成功破译了第一个遗传密码。

四、进化:

32、拉马克:法国人,博物学家,生物进化论的先驱。最先提出了生物进化的学说,认为生物是不断进化的,生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。

33、达尔文:英国人,博物学家,生物进化论的主要奠基人。1859年,他出版了科学巨著《物种起源》,书中充分论证了生物的进化,并明确提出自然选择学说来说明进化机理。他创立的进化论的影响远远超出了生物学的范围,它给予神创论和物种不变论以致命的打击,为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。

必修三

一、内环境与稳态

34、贝尔纳:法国人, 1857年,他提出“内环境”的概念,并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

35、坎农:美国人,生理学家。1926年,他提出了“稳态”的的概念,并提出了稳态维持机制的经典解释:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

36、目前普遍认为:神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制

二、动物激素的调节

37、沃泰默:法国人,生理学家。他通过实验发现,把通向狗的上段小肠的神经切除,只留下血管,向小肠内注入稀盐酸时,仍能促进胰液分泌。但是他却囿于定论,认为这是由于小肠上微小的神经难以剔去干净的缘故。

38、斯他林:英国人,生理学家。1902年,他和贝利斯从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质——促胰液素。1905年,他们提出 “激素”这一名称,并提出激素在血液中起化学信使作用。

39、巴甫洛夫:俄国人,生理学家,现代消化生理学的奠基人。1891年开始研究消化生理,在“海登海因小胃”基础上,他制成了保留神经支配的“巴甫洛夫小胃”,并创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法,揭示了消化系统活动的一些基本规律。为此,他荣获1904年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪初,他的研究重点转到高级神经活动方面,建立了条件反射学说。

三、生长素的发现过程

40、1880年,达尔文通过实验推想,胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质,这种物质在单侧光的照射下,对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。

41、詹森:丹麦人,植物生理学家。1910年,他通过实验证明,胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。

42、拜尔:匈牙利人,植物生理学家。1914年,他通过实验证明,胚芽鞘的弯曲生长,是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。

43、温特:美籍荷兰人,植物生理学家。1928年,他用实验证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质,他认为这可能是和动物激素类似的物质,并把这种物质命名为生长素。

44、1934年,荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸— — 生长素。

四、种群与生态系统

45、高斯:生态学家。他通过实验发现草履虫种群数量增长的S型曲线。

46、林德曼:美国人,生态学家。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析,发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点,能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%~20%。

选修

47、动物细胞工程 1976年,阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒,通过细胞融合制备出单克隆抗体。

48、斯图尔得用胡萝卜韧皮部的细胞培养成了胡萝卜植株,证明了高度分化的植物细胞具有全能性。

49、韦尔穆特等在体外条件下将羊体细胞培养成了成熟个体,证明了哺乳动物体细胞核具有全能性。

P.S.

高中生物科学研究方法

分离各种细胞器的方法:研究细胞内各种细胞器的组成成分和功能,需要将这些细胞器分离出来。常用的方法是差速离心法:将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆;将匀浆放入离心管中,用高速离心机在不同的转速下进行离心,利用不同的离心所产生的不同离心力,就能将各种细胞器分离开。

模型方法:模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式很多,包括物理模型、概念模数学模型等。以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型,就是物理模型,它形象而概括地反映了所有DNA分子结构的共同特征。

提出假说:膜的成分和结构的初步阐明,最初都是先根据实验现象和有关知识,提出假说,而不是通过实验观察直接证实的。假说的提出要有实验和观察的依据,同时还需要严谨的推理和大胆的相像。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。

控制变量:实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称做自变量,上述实验中氯化铁溶液和肝脏研磨液,都属于自变量,随着自变量的变化而变化的变量称做因变量,上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量。除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。

除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。实验中只有反应条件是改变的,对照实验一般要设置对照组和实验组,在对照实验中,除了要观察的变量外,其他变量都应当始终保持相同。

对比实验:设置两个或两个的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫对比实验。

同位素标记法:同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。

孟德尔豌豆杂交实验假说——演绎法 在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说——演绎法。想一想,这种方法与传统的归纳法有什么不同?

萨顿假说 类比推理:这是科学研究中常用的方法之一。19世纪物理学家研究光的性质时,曾经将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象,其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等现象,因此推测光也可能有波动性。上面介绍的萨顿的推理,也是类比推理。他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比,根据其惊人的一致性,提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是,类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性,其正确与否,还需要观察和实验的检验。

荧光标记法确定基因在染色体上:现代分子生物学技术能够用特定的分子,与染色体上的某一个基因结合,这个分子又能被带有荧光标记的物质识别,通过荧光显示,就可以知道基因在染色体上的位置。

样方法:估算种群密度最常用的方法之一,在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。

标志重捕法:在被调查种群的生存环境中,捕获一部分个体,将这些个体进行标志后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕,根据重捕中标志个体占总捕获数的比例来估计该种群的数量。是种群密度的常用调查方法之

生物学家的资料

优质回答弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克(Francis Harry Compton Crick 1916.6.8——2004.7.28)

50年前,沃森和克里克发现了DNA的双螺旋结构,这是20世纪最伟大的科学发现之一。当时,沃森年仅25岁,已经获得博士学位3年;而克里克37岁,一年后才获得博士学位。人们称沃森是神童,说克里克大器晚成。

克里克(F.Crick,1916-)小时酷爱物理学,但他感兴趣的领域较狭窄,难以与人们交往。1934年中学毕业后,他考入伦敦大学物理系,3年后大学毕业,随即攻读博士学位。然而,1939年爆发的第二次世界大战中断了他的学业,他进入海军部门研究鱼雷,也没有什么成就。待战争结束,步入"而立之年"的克里克在事业上仍一事无成。他的朋友怀疑他的科学研究能力,认为他只适合做科学期刊的编辑工作,但有一位朋友对他说:“我认识许多比你笨的人,他们在科学研究中同样取得了成功。”这与其说是鼓励,不如说是剌激。鼓励也罢,刺激也罢,克里克徘徊了几年之后,终于在1950年,也就是他34岁时考入剑桥大学物理系攻读研究生学位,想在著名的卡文迪什实验室研究基本粒子。

这时,克里克读到著名物理学家薛定谔的一本书《生命是什么》,书中预言一个生物学研究的新纪元即将开始,并指出生物问题最终要靠物理学和化学去说明,而且很可能从生物学研究中发现新的物理学定律。薛定湾是量子力学奠基人之一,1933年荣膺诺贝尔物理学奖。克里克深信自己的物理学知识有助于生物学的研究,但化学知识缺乏,于是开始发愤攻读有机化学、X射线衍射理论和技术,准备探索蛋白质结构问题。

1951年,美国一位23岁的生物学博士沃森来到卡文迪什实验室,他也受到薛定谔《生命是什么》的影响。克里克同他一见如故,开始了对遗传物质脱氧核糖核酸DNA分子结构的合作研究。他们虽然性格相左,但在事业上志同道合。沃森生物学基础扎实,训练有素;克里克则凭借物理学优势,又不受传统生物学观念束缚,常以一种全新的视角思考问题。他们二人优势互补,取长补短,并善予吸收和借鉴当时也在研究DNA分子结构的鲍林、威尔金斯和弗兰克林等人的成果,结果经不足两年时间的努力便完成了DNA分子的双螺旋结构模型。而且,克里克以其深邃的科学洞察力,不顾沃森的犹豫态度,坚持在他们合作的第一篇论文中加上“DNA的特定配对原则,立即使人联想到遗传物质可能有的复制机制”这句话,使他们不仅发现了DNA的分子结构,而且丛结构与功能的角度作出了解释。

1962年,46岁的克里克同沃森、威尔金斯一道荣获诺贝尔生物学或医学奖。克里克在获奖后说:“DNA分子的双螺旋结构,不是我和沃森‘发明'的,它本来就存在着,等待着人们去发现。我觉得,我们两人中无论谁都不可能独立发现它。”因为“在工作时,并非沃森专管生物学部分,我分担物理学部分,而是两人一起工作,并且换来换去,时常互相批评。这样,使我们与其他也在致力于这一研究的人相比,占了很大优势。”

后来,克里克又单独首次提出蛋白质合成的中心法则,即遗传密码的走向是:DNA→RNA→蛋白质。他在遗传密码的比例和翻译机制的研究方面也做出了贡献。

生物家的故事

优质回答一 【孟德尔】

现代遗传学之父,是这一门重要生物学科的奠基人。1865年发现遗传定率。

1822年7月22日,孟德尔出生在奥地利的一个贫寒的农民家庭里,父亲和母亲都是园艺家。孟德尔受到父母的熏陶,从小很喜爱植物。

当时,在欧洲,学校都是教会办的。学校需要教师,当地的教会看到孟德尔勤奋好学,就派他到首都维也纳大学去念书。

大学毕业以后,孟德尔就在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。他能专心备课,认真教课,所以很受学生的欢迎。1843年,年方21岁的孟德尔进了修道院以后,曾在附近的高级中学任自然课教师,后来又到维也纳大学深造,受到相当系统和严格的科学教育和训练,为后来的科学实践打下了坚实的基础。孟德尔经过长期思索认识到,理解那些使遗传性状代代恒定的机制更为重要。

从维也纳大学回到布鲁恩不久,孟德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商那里,弄来了34个品种的豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以相互区分的稳定性状,例如高茎或矮茎、圆料或皱科、灰色种皮或白色种皮等。

孟德尔通过人工培植这些豌豆,对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和严谨的态度。他酷爱自己的研究工作,经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:“这些都是我的儿女!”

8个寒暑的辛勤劳作,孟德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。人们分别称他的发现为“孟德尔第一定律”和“孟德尔第二定率”,它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。

孟德尔开始进行豌豆实验时,达尔文进化论刚刚问世。他仔细研读了达尔文的著作,从中吸收丰富的营养。保存至今的孟德尔遗物之中,就有好几本达尔文的著作,上面还留着孟德尔的手批,足见他对达尔文及其著作的关注。

起初,孟德尔豌豆实验并不是有意为探索遗传规律而进行的。他的初衷是希望获得优良品种,只是在试验的过程中,逐步把重点转向了探索遗传规律。除了豌豆以外,孟德尔还对其他植物作了大量的类似研究,其中包括玉米、紫罗兰和紫茉莉等,以期证明他发现的遗传规律对人多数植物都是适用的。

从生物的整体形式和行为中很难观察并发现遗传规律,而从个别性状中却容易观察,这也是科学界长期困惑的原因。孟德尔不仅考察生物的整体,更着眼于生物的个别性状,这是他与前辈生物学家的重要区别之一。孟德尔选择的实验材料也是非常科学的。因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物,容易栽种,容易逐一分离计数,这对于他发现遗传规律提供了有利的条件。

孟德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义,但他还是慎重地重复实验了多年,以期更加臻于完善、1865年,孟德尔在布鲁恩科学协会的会议厅,将自己的研究成果分两次宣读。第一次,与会者礼貌而兴致勃勃地听完报告,孟德尔只简单地介绍了试验的目的、方法和过程,为时一小时的报告就使听众如坠入云雾中。

第二次,孟德尔着重根据实验数据进行了深入的理论证明。可是,伟大的孟德尔思维和实验太超前了。尽管与会者绝大多数是布鲁恩自然科学协会的会员,中既有化学家、地质学家和牛物学家,也有生物学专业的植物学家、藻类学家。然而,听众对连篇累续的数字和繁复枯燥的沦证毫无兴趣。他们实在跟不孟德尔的思维。孟德尔用心血浇灌的豌豆所告诉他的秘密,时人不能与之共识,一直被埋没了35年之久!

孟德尔晚年曾经充满信心地对他的好友,布鲁恩高等技术学院大地测量学教授尼耶塞尔说:“看吧,我的时代来到了。”这句话成为伟大的预言。直到孟德尔逝世16年后,豌豆实验论文正式出版后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。

随着20世纪雄鸡的第一声啼鸣,来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律。1900年,成为遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年。从此,遗传学进人了孟德尔时代。

今天,通过摩尔根、艾弗里、赫尔希和沃森等数代科学家的研究,已经使生物遗传机制——这个使孟德尔魂牵梦绕的问题建立在遗传物质DNA的基础之上。

随着科学家破译了遗传密码,人们对遗传机制有了更深刻的认识。现在,人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。然而,所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的修道士的名字相连。

二【童第周】

童第周是我国著名的生物学家、优秀的教育家,生前曾担任过中国科学院副院长、动物研究所所长。

童第周出生在浙江省鄞县的一个小村里,家庭生活十分贫困,没有钱进学校读书,只能在家里边做些农活,边跟父亲学点文化。直到17岁,才在二哥的帮助下,进了宁波师范予科。可是第一学期考试成绩总平均分没有及格,学校让他退学或降级,经童第周再三请求,学校勉强答应试读半年。童第周发誓,一定要把成绩赶上去。童第周坚持顽强的学习。终于取得了好成绩。在进入上海复旦大学以后,他更加勤奋学习,临近毕业时,他已经成为生物系的高材生了。童第周认识到,世界上没有天才,天才是用劳动换来的。要攀登生物学的高峰,需要付出更艰苦的劳动。

1930年童第周在亲友们的资助下,远度重洋,来到北欧比利时的首都--布鲁寒尔。在欧洲著名生物学者勃朗歇尔教授的指导下,研究胚胎学。当时,他发现有的外国留学生对中国人抱着一种藐视的态度,说“中国人是弱国的国民”。和他同住的一个洋人学生,公开说:“中国人太笨。”听到这些,童第周再也压抑不住满腔的怒火,对那个洋人说:“这样吧,我们来比一比,你代表你的国家,我代表我的国家来和你比,看谁先取得博士学位。”

童第周憋着一股气,在日记中写下了自己的誓言:“中国人不是笨人,应该拿出东西来,为我们的民族争光!”

研究胚胎学,经常要做卵细胞膜的剥除手术,有一次做实验,教授要求学生们设法把青蛙卵膜剥下来,这是一项难度很大的手术,青蛙卵只有小米粒大小,外面紧紧地包着三层象蛋白一样的软膜,因为卵小膜薄,手术只能在显微镜下进行。许多人都失败了,他们一剥开卵膜,就把青蛙卵也给撕破了。只有童第周一人不声不响地完成了这项实验任务。

布朗歇尔教授知道后,特地安排了一次观察实验,把学生们都找来看。实验开始了,童第周不慌不忙地走到显微镜前,熟练地操作着。人们看到,他象钟表工人那样细心,象绣花姑娘那样灵巧,象高明的外科医生那样一丝不苟。在显微镜下,他先用一根钢针在卵上刺了一个小洞,于是胀得圆滚滚的青蛙卵马上就松驰下来,变成扁圆形的,再用钢镊往两边轻轻一挑,青蛙卵的卵膜就从卵上顺利地脱落下来了。他干得又快又利落。

“成功了!成功了!”同学涌上去祝贺,勃朗歇尔教授更是激动万分,这是他搞了几年也没有搞成的项目啊!他抑制不住内心的喜悦,连声称赞:“童第周真行!中国人真行!”童第周剥除青蛙卵膜手术的成功,一下子震动了欧洲的生物界。4年之后,通过答辩,比利时的学术委员会决定授予童第周博士学位。在荣获学位的大会上,童第周激动地说:“我是中国人,有人说中国人笨,我获得了贵国的博士学位,至少可以说明中国人决不比别人笨。”在场的教授纷纷点头,有的还伸出大姆指。而那位洋人学生却一篇论文也没有,更谈不上当博士了。

1937年抗日战争爆发,童第周谢绝了专家和同学们的挽留,毅然回到了灾难深重的祖国。他来到四川宜宾一个村镇教书。在紧张的教学中始终没有忘记搞科学研究。可是,这里没有科学仪器,连一架显微镜也没有,没办法继续开展胚胎学的研究工作。一次意外的发现给他带来了希望:在小镇的旧货摊上他们看到了一架旧显微镜,但要价太贵,当时他们夫妻俩掏尽了口袋还凑不足一半,又向别人借了一些还不够,最后只好把他们的衣服拿去典当,好不容易才买回这架旧显微镜。

有了显微镜,但没有所需要的灯光照明,还是不能进行操作。他们只好把显微镜搬到室外,冬天利用雪地微弱的反光,他忘记了寒冷在聚精会神地工作着。夏天烈日当头,汗流浃背即使汗水滴在视镜上模糊了视线,或是风把一粒小沙子吹进了载物器,甚至占据了整个视野……童第周仍然坚持攻关。一般说来,每一个试验数据都要重复一、二次,而他往往要重复五、六次。然而,就在这简陋的显微镜下,在这低矮的小土屋里,童第周却撰写了一篇篇具有学术价值的论文,震惊了国内外生物界的学者。

1973年,在周总理的亲切关怀下,童第周和他的伙伴们开始了细胞遗传学的研究工作。他在解剖显微镜下,用比绣花针还细的玻璃注射针,把从鲫鱼的卵细胞中取出来的遗传因子,注射到金鱼的受精卵中。金鱼的卵还没有小米粒大,做这样的实验该有多难啊!可是童第周成功了,结果孵化出的幼鱼中,有一条鱼披着金色的鳞片,长着鲫鱼那样的单尾巴,说明鲫鱼的遗传基因,已经在金鱼卵中发生了作用。这种鱼因为是童第周创造出起的,因此,人们叫它“童鱼”。童第周的实验成果,给生物学作出了巨大贡献。

1978年,童第周光荣地加入了中国共产党,他虽已76岁高龄,却以年轻人的朝气投入了工作。他亲手制定了科研项目规划,绘制了美好的兰图。1979年3月,在浙江省科技大学的讲台上,他突然眩晕,从此一病不起。他为祖国科学事业的振兴,实践了他的誓言:“愿效老牛,为国捐躯!”

为什么说DNA分子双螺旋结构模型的诞生是生命科学划时代的事件

优质回答1953年4月25日,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在英国《自然》杂志上发表了描述DNA双螺旋结构的论文,这短短两页论文所披露的研究成果已成为20世纪人类科学史上最重要的里程碑事件。50年来,这一科学事件已经以各种方式影响了我们的生活,并将长久地影响着人类的科技和文明进程。为了纪念这一划时代的科学发现,探讨生命科学在新世纪的发展趋势,本刊日前特邀部分知名学者座谈,畅谈这一重大发现的意义及深刻的启示。

DNA双螺旋发现的科学意义

为什么说DNA双螺旋发现的意义重大?沃森和克里克所选的DNA双螺旋这一点,正好抓住了生命科学物质基础里最关键的分子,才产生这么大的意义。由此看来,怎么才能够抓住那些最重要的问题,是在科学上有所创新的关键。

李载平:为什么说DNA双螺旋发现的意义重大?科学上的许多工作虽然都是做在某一点上,但这个点选得准不准意义是不一样的。沃森和克里克所选的DNA双螺旋这一点,正好抓住了生命科学物质基础里最关键的分子,才产生这么大的意义。

50年以来的发展也越来越清楚地证明,要研究生命科学就要知道生命世界和非生命的物质世界有什么不同,这个不同主要在于生命系统有两个特点,一是遗传,另一个是发育。无论植物或动物,都能从种子或胚胎这些很简单的系统发育成非常复杂的成体。DNA分子正好“肩负重任”,把遗传和发育两方面的工作都负担起来了。根据沃森写的那本《双螺旋》看,他就是想抓住基因是怎样荷载信息的。我觉得他正是抓住了生命科学研究领域里最重要的分子的结构,所以一旦这个突破了,意义就大了。然后由它衍生出来的一些陆陆续续的科研成果,像中心法则、mRNA、遗传密码等一大堆成果,都取得了诺贝尔奖,(在这个领域的研究先后产生了几十位诺贝尔奖获得者)。为什么呢?就是因为他们抓住了最关键的东西。有一篇访谈里写得很有意思,与其说沃森和克里克让DNA有名了,不如说是DNA让他俩出名了。所以,怎么才能够抓住那些最重要的问题,是在科学上有所创新的关键。

赵寿元:我同意李载平先生对沃森和克里克发现双螺旋工作的评价。从遗传学角度来讲,实际上遗传学到目前为止解决了三个问题:首先要解决的是为什么会遗传,上代和下代为什么相像?这是孟德尔和摩尔根解决的,由当时被孟德尔称为“遗传因子”、1908年被定为“基因”的物质来传递。基因排列在染色体上,一分为二可以传给下一代。由于有基因把遗传信息传递下来,所以才会有种瓜得瓜、种豆得豆。这是孟德尔和摩尔根的主要贡献,也就是阐明了传递遗传信息要通过基因。

探讨基因是什么引出了第二个问题。摩尔根预言,基因是一种化学实体,一种有机分子,但那时他还不知道就是DNA。明确遗传物质是DNA,这第二个问题就解决了。而沃森和克里克正是解决了DNA是怎么把遗传信息传递下去的问题。基因之所以能传递遗传信息,是因为它是一个双链,这个双链上的四个碱基是互补的,这样一个母链就能被分为两个子链,每条子链带的信息跟母链相同。从遗传学的角度讲,过去是从杂交来看,如果性状改变了就说明基因发生了改变,这是从外面看到里面;知道了DNA是遗传物质以后,就可以把DNA分离出来、把基因克隆出来,在体外把基因改变以后(通过表达)看看它的功能有什么改变(从里面看到外面),这样就可以直接研究基因的功能,这就开辟了一条新路,不但提升了对生命现象的认识,而且可以由实验操作来验证,这是非常了不起的事情。

吴家睿:我先来谈一下从历史学的角度来看DNA双螺旋发现的意义。我比较同意刚才赵先生、李先生说的,DNA双螺旋的发现实际上是一个对统一性、简单性的追求,这里暗含了一个还原论的思想,就是说,所有体系哪怕是像生命这么复杂的系统,都可以用最简单的物理学定律来解释,或者倒过来说,再复杂的系统也要服从最简单的规律。正因为有了这种还原论的思想,才有了随之而来的生物学的发展,因为它基本是一种实验室的操作,把复杂的现象变成一个简单的现象来加以解释。

但还原论在今天也遇到了一些新的挑战,尽管我们可以将(复杂的生命现象)还原到一个简单的DNA分子,但是,理解了DNA双螺旋分子是不是就等于揭示了生命现象了呢?举个最简单的例子,癌症直到现在都无法被攻克,这说明什么,说明复杂的生命现象还不能简单地用还原论来加以解释。基因组的功能实际上就不是一个单独的基因的行为,而是成千上万个基因作用的结果。在人的基因组里,只有2%到2.5%是基因编码序列,80%是别的非编码序列,那么这些序列跟基因有什么关系呢?光DNA双螺旋结构是不能解释的。进一步讲,这2%中也有成千上万种基因,这些基因之间的关系又是什么?这些以现有的生命科学知识很难给出一个完整的解释。

生物学、物理学交融互补的成果

未来分子生物学要再创辉煌,真正解开生命起源之谜,不仅要依靠生物学本身的新转变,而且还需要生物学借以为基础的数学、物理学、化学等学科愈益深入的新进展,如此才能促成新世纪生物学的伟大革命。

沈�:我是学物理,又是教物理的,不免时时由衷地赞叹并颂扬:美哉,物理!其实,最美的或许是生命科学,因为它揭示了生命的本质、生命的意义。就如DNA双螺旋结构,具有明显的对称性,也相当简洁明了,并通过碱基的互补配对而变得十分规则。难怪沃森等人当这模型一建成,便意识到“如此雅致美观的结构非存在不可”。从审美观点而论,各学科本亦相通;可谓美的东西往往不至于失真。

20世纪四、五十年代,有不少人在探索DNA的结构,为什么沃森和克里克会捷足先登?这两人可算得绝妙的互补型搭配:沃森是热衷于利用物理方法研究生命物质之分子结构的生物学家,克里克是醉心于探讨生命物质遗传学机制的物理学家。幸运的是,已有许多科学家做了大量有效的前期工作,而他俩能博采众长、充分利用已有的成果。他俩的长处,或许是对X射线技术及其探测结果非常重视,特别是克里克,对这门技术相当娴熟;从对X衍射图的正确分析出发,而能灵活、果断地设定DNA的空间结构。洞察探测结果,又加上丰富的想象力,自然就比别人走前了一步。而最重要的,我以为大概是“时势造英雄”吧。当时,生物学从实验到学科本身的发展,已到了试图从分子水平揭示生命本质的阶段,物理学和化学的进步,从概念、原理到方法和实验手段,已为生命物质的深层次研究准备了足够的条件。生物学与物理学、化学的结合势在必行,分子生物学正待破土而出,克里克和沃森这两位作为应运而生的弄潮儿就登上了历史舞台。

最近几天重读了薛定谔的名著《生命是什么》,觉得薛定谔的一些观点含义颇深。不说具体的观点,只说一个总体论断。他说:“我们必须去发现在生命物质中占支配地位的新物理学定律”,这新原理不是别的,“只不过是量子论原理的再次重复”。分子生物学50年的发展历史正好证明了生命物质运动变化并不违背物理学的一些基本定律,而且在描述生命物质的分子之间、分子内粒子之间的相互作用时,需要借助于量子力学原理及其非线性的拓展形式。从长远看,生命科学的深层次研究必然会导致物理学产生新的突破。

未来分子生物学要再创辉煌,真正解开生命起源之谜,不仅要依靠生物学本身的新转变,而且还需要生物学借以为基础的数学、物理学、化学等学科愈益深入的新进展,以及借以为研究工具的高新技术如计算技术、信息技术等等“更上一层楼”,如此才能促成新世纪生物学的伟大革命。由此宏伟目标来看,某些高校重视生物学系科的建设,又加强对非生物学专业学生的生命科学基础知识的教学,应当说是极其必要的。

赵寿元:我认为,做到学科间的交叉这一点非常重要。双螺旋的发现就是很典型的生命科学和物理学的结合。1931年,量子学鼻祖尼尔斯·玻尔写过一篇文章《光与生命》,他提出,根据牛顿物理学的概念,世界上凡是在相同条件下,不论任何物质都服从同样的规律,因此,生命科学也可以用物理学的观点进行研究,而一旦用物理学方法研究,生命科学一定会上升到更高的阶段。

他的学生德尔布吕克开始对噬菌体进行研究,他确定噬菌体是最简单的生命物质,它没有像其他生命体那样具有那么复杂的遗传系统,但它也能进行复制,但在噬菌体复制规律的研究中能否发现以前没有发现的物理学规律,所以他才着眼于噬菌体的研究。

德尔布吕克后来在哈佛大学开了一个有关噬菌体的讲习班,沃森正是那个讲习班的成员,大学时他原本最喜欢的是鸟类学,后来听了德尔布吕克的讲习班后才转入生物化学领域的研究。此时在英国剑桥大学卡文迪许实验室里就是用X光衍射来研究蛋白质、噬菌体。所以当时沃森到了剑桥后,就着手与克里克合作,用X光衍射来研究核酸。这两个人的合作可以看作是生物学家和X光晶体学家走到了一起,当时他俩都受到了薛定谔1943年发表的演讲《生命是什么?》(后于1944年出版)的影响,在这之中,薛定谔对生命科学中很多基本的现象用物理学的概念进行解释,比如遗传密码的概念,染色体的非周期性结构等等。可以说,双螺旋结构的发现是物理学家长期介入,并真正参与和生物学家共同研究的结果。现在在斯坦福大学实行的Bio-X实际上就是这种好风气的延续。

我看到一个报道说,斯坦福大学Bio-X的工作已经重点转向本科生与研究生的课程,除了已经在生物学界很有建树的科学家相互讨论研究外,更重要的是让Bio-X的思想真正渗入到学生的课程中去,只有把生物跟其他学科的基础打扎实,才可能在今后有所建树、有所发展。

吴家睿:其实现在又到了新一轮的需要多学科交叉的时代。自从DNA双螺旋开辟了这么一个分子生物学实验科学的时代后,到现在我们发现,现有的工具不够了,于是就考虑能否从数学或物理学领域的新方法中找到需要的东西,把它们与生命科学再一次紧密结合起来。像复旦的Bio-X沙龙、交大的Bio-X中心等就是这种思想的体现。

赵寿元:物理学的介入对生命科学很重要。当时的物理学家之所以要进入生命科学领域研究生物学,他们是基于两个目的:一个是想看看在生命活动过程当中,现有的物理学规律能否解释生命的现象,另一个是想知道在生命科学中能否发现一些新的、迄今还不知道的新的物理学规律。因此他们把生物作为研究对象回归到物理学的本身。但目前为止,我的看法是并没有找到新的物理学规律,生命现象基本上还是一个生命物质的运动,而生命物质的基本构成与物理无机物是相同的,所以,基本的规律是遵从现有的物理化学规律。

李载平:但另一方面,物理学家那种思维方式和追求在生物学上还是取得了很大的成功。为什么呢?因为物理学家试图追求最基本、最简单的(对象),那么在生物学界存在这种最基本最简单的(对象)吗?过去,生物学家的研究是专门找不同的东西,发现一个细菌首先看它和其他细菌有什么差别,生物学家用这种方法考虑问题的太多,换个角度去追求相同点的却比较少,而追求“简单”与“同一”恰好是物理学家擅长的思维方法,所以我觉得,物理学家在这方面的介入很成功。如果是从前,谁能想象到世界上那么多复杂的生物,他们的遗传物质都是DNA,比如人和噬菌体的遗传密码几乎是一样的。当年达尔文提出进化论的时候,有人问他为什么树和人也有亲缘关系,达尔文答不出,但现在从遗传角度来看,树的遗传密码和人的也一样,所以把人的基因放到植物里去也能表达,同样把人的胰岛素放到细菌里也能表达出胰岛素来,这就是说生物界有着通用的遗传密码。这么个简单的规律把整个生物界变成一个“大一统”,所以这种追求简单的思维方式我觉得还是取得了很大的成功。

DNA双螺旋带来的启示

沃森和克里克确实很聪明,但他们的成功更重要的在于一种原创性的思维,这个非常重要。这种原创性的思维,恰恰是我们在教育中要注意培养的。

从遗传学的角度来说,双螺旋模型解决了遗传信息是怎么传递的这一问题,它的意义已远远走出了基因的范畴,在整个生命科学里都举足轻重。

陈蓉霞:沃森和克里克得奖以后确实有不少非议,比如,查伽夫讲过他们的工作是取巧的,不过是运气很好罢了。应该说,查伽夫的碱基配对理论对双螺旋工作是非常有启发的,可以想象,查伽夫为此不知在实验室中度过了多少日日夜夜,但从沃森有关发现双螺旋一书中的描写来看,他似乎没有花多少时间在科研上,难怪后来会有不少人对他们提出一些看法。对此我觉得,一方面沃森和克里克确实很聪明,但可能更重要的是,他们成功在于一种原创性的思维,这个非常重要,并不是说研究一个复杂课题,你就必须天天在实验室里才能做出来。这种原创性的思维,恰恰是我们在教育中要注意培养的。我记得看双螺旋那本书时有一个情节给我的印象特别深:有一次,查伽夫问克里克,他研究的碱基的分子式是怎样的,克里克总是说他写不出来,后来查伽夫就很轻蔑地说,你竟然连这个东西都写不出来,还想研究双螺旋,克里克不服气,辩解道这种分子式只要回去查书,每一本教科书上都能查得到,没有必要把它背出来。看到这里我非常感慨,在我们的教育中就是让学生们背的东西太多了。

赵寿元:值得指出的是,这些重大的发现在发现的当时并没有像现在一样能那么看清楚它的重大意义,就拿沃森和克里克的工作来说,他们的文章仅仅只有两页,登在《Nature》上面,很短很小的文章,当时也没有特别引起学术界的轰动,为什么呢?我举个例子:双螺旋模型是1953年提出,得诺贝尔奖是1962年,1953年到1962年间每年都是有生理学奖的,而他们是隔了9年之后才得了诺贝尔奖。当年得化学奖的是搞血红蛋白和肌红蛋白的肯德鲁和佩鲁茨。他们的文章是1960年发表的,1962年就得了诺贝尔奖,为什么呢,是因为当时对蛋白质作用的认识比较传统,一开始的时候很多人都认为基因是蛋白质,包括摩尔根,后来才证明是DNA。像这样有重大意义的科学发现或伟大成果,在当时的学术界都没有引起像现在这么多的重视和轰动;这件事给我们的一个启示是,我们对于一个基础研究的学术成果的评价恐怕主要要留给时间做评价,让历史做评价,而不是靠当时的炒作,有不少所谓的重大成果当时很轰动,但隔了一、两年以后它就烟消云散了。所以我的意见是,从遗传学的角度来说,双螺旋模型解决了遗传信息是怎么传递的这一问题。而现在来看,它的意义已远远走出了基因的范畴,在整个生命科学里都举足轻重。

结合沃森和克里克发现双螺旋结构这一事件并联系我们国家的情况,我觉得至少有两点应加以注意:第一,重大基础理论研究的成果有待于历史、时间来做结论和评价,这是最客观、最公正的,只要是真正有价值的工作,哪怕它被埋没的时间很长,它的光芒最终还是会显露出来,不会被永远埋没的,像孟德尔学说被埋没了35年,最后不是照样显露出它的光芒了吗?沃森和克里克的成果也是一样;第二,对基础研究方向的重大决策,切忌掺入非学术的眼光,要真正地广泛听取科学家的意见来作出正确的决策。

关注基因伦理问题

“人类”跟“人”是有差别的,人是有尊严的,在社会中生存的人有人格、有隐私权,但作为“人类”来讲,并不涉及所谓的“尊严”问题。经典的进化论已经说明人是由低等动物进化而来的,人和老鼠、猴子的DNA相似这一事实有什么可耻的吗?在讨论伦理学时,就要注意一些问题。

陈蓉霞:对于发现双螺旋结构的意义,我就不再赘述它带来的种种正面影响了,只是我看到最近有个现象,很多科普读物中都非常强调我们所有的行为,包括情感都是由基因所决定的。我们向来都很崇拜科学,觉得科学家讲的东西都有道理,这样会不会走向“基因决定论”而产生一些负面影响呢?从西方的观点来看,他们始终有两种张力,一种强调任何事情都必须寻求一个最终的原因(源头),扩展到生物学范畴的代表思想就是认为我们所有的一切都是由基因决定的,不少生物学家是这一思想的拥护者,包括社会生物学的开创者威尔逊,他们持有的观点是,“这是一个由基因决定一切的时代”,基因是不是能够决定一切,这个问题已经跨越了生物学的界限,应该有更多的学科来积极参与。

吴家睿:生命是独特的,有着它独特的价值,如果用物理学或化学来解释的话就不贴切了,所以在伦理学争论的背后,也隐藏着这个概念,不是能不能解释,而是我们愿不愿意用它来解释,西方普遍存在的一种观点是把人看作一台机器,而这样的话,人不就被贬值了吗?所以,当用DNA双螺旋来解释的时候,我们不得不考虑这个问题,当遗传信息被揭示了以后,是不是人的价值就没有了?换个角度,从商业上来看,遗传信息被揭示了以后,需要保密吗?打个比方,我们都知道,基因是决定遗传疾病的,如果一个人有遗传病,而他的基因没有保密,那么保险公司就会搜集这些信息,只找那些没病或只得小疾病的人加入保险,那么一定只赚不赔。所以国外对保险公司是否有权利搜集遗传信息展开过专门的讨论。当然还可以从伦理的角度来看,就像刚才赵老师所说的人和人类的区别,人类的基因组和老鼠的基因组一样是不是就对人是一种打击呢?这些问题都会变成一种伦理学上的问题。

赵寿元:对于基因决定论,我是同意基因是中心这一观点的,这没错。为什么呢?人和猴子的基因组的差别很小,但由人的基因发育出来就是人,猴子的基因组发育出来就是猴子而不会变人,人和小鼠的也一样。我跟学生上课时,第一堂课就是讲“基因型+环境=表型”,这是遗传学最基本的规律,基因型只有跟环境相互作用后才决定产生怎样的表型。举个最基本的例子,农民种苹果在没熟的红苹果上贴个“喜”字,成熟后撕下来,照着阳光的一面是红的,不照阳光的地方就是青颜色的。青色部分与红色部分的基因型当然是一样的,但环境不一样。所以可见,虽然基因是起决定作用的,但基因要通过和环境相互作用以后才能够决定最终的表型,出现特定的性状。

关于伦理的问题,有人说基因组的研究影响到了人类的尊严。这里需要指出的是,人类跟人是有差别的,人是有尊严的,在社会中生存的人有人格、有隐私权,但作为“人类”来讲,有何“尊严”可言?经典的进化论已经说明人是由低等动物进化而来的,人和老鼠、猴子的DNA相似这一事实有什么可耻的吗?在讨论伦理学问题的时候就要注意一些问题,比如人是从什么时候开始定义为“人”的,现在有三种说法,一种认为受精卵形成的一刹那就是人生命的开始,但体细胞可以克隆,可以不经过精卵结合、不经过受精过程,所以这种说法就有欠缺了;第二种说法认为,婴儿自母体出生以后才能算是人,那么胎儿在母亲肚子里时就不算是人,有人驳斥道,这样的话,做流产术不就等于杀人了么;第三种说法就是现在普遍由英国议会通过的怀孕14天后的胚胎算人,但严格地说是胚胎着床后发育成三层的胚层,已经具有发育成特定物种个体的“生物学独立性”了,它不可能再发育成别的个体,所以在拿怀孕14天以前的胚胎做实验是不犯法的,以后做就犯法了。但对于我们国家的伦理学,应该采取什么标准是一件相当棘手的问题,如果采取第一或第三种说法的话,就与计划生育相违背了,如果采取第二种说法,那么就应该取消对胚胎进行实验的所有的限制(因为那时候还不是人、不违法),但我们这里的伦理学家没有明确的立场,所以没有说服力。

未来生命科学的突破口

在完成了人类基因组测序后,还有更重大的发现、更大的挑战在等待着生命科学家。

在DNA双螺旋发现50周年、人类基因组破译完毕的今天,我们也可以这样思考,就是这一切并不代表着一门科学的终结,反过来说,我们现在又面临着一个新的转折期。

吴家睿:关于未来生命科学的发展,实际上在今天来说,DNA双螺旋引来的是现在的人类基因组计划以及所谓的后基因组时代,后基因组时代涉及到一个很大的问题,正如刚才李先生所说的,我们能否在测完序列后做到所谓的“破译生命遗传信息”,这实际上是一个很大的挑战,并不是说在完成了人类基因组测序后就只剩一些修修补补的工作,我认为应该是有更重大的发现在等着我们。事实上,就我们对基因组现有的理解来看,已经有很多现象是现有的知识很难解释的了,比如人和小鼠的基因组差异只有1%,这么微小的差别为什么会表现出如此巨大的物种间的差异?我曾经提出一个观点,产生这种情况不是因为它们在基因组上的差异,而是在由基因表达蛋白质的过程中,不同的蛋白质之间相互作用的差异,可能简单的生物蛋白质之间的相互作用简单,复杂的生物就相对复杂,比如同样10种蛋白质,在简单的生物中可能只有5种相互作用,到了高等生物中就可能产生20种相互作用。所以对我们来说,这些就完全是新的挑战了。

未来生命科学发展的路上肯定还有着许多根本性的重大东西等待着我们去寻找,就像20世纪初的物理学那样。本世纪初的物理学原本被认为只剩下一些修修补补的东西,但忽然一下子一个巨大的变化就诞生了量子物理学、相对论,使人们对整个物理学、整个世界的看法完全改变,今天的生命科学也许也面临着这么一个关口,从双螺旋引出的结果可能跳跃到另一个我们现在无法想象的一个全新的境界里。在DNA双螺旋发现50周年、人类基因组破译完毕的今天,我们也可以这样思考,就是这一切并不代表着一门科学的终结,反过来说,我们现在似乎又找到一个平台期,如果说DNA双螺旋的发现提供给我们宽广的领域和一个有利的工具的话,那么我们现在已经基本把这个工具用得了,这个领域也开拓得了,我们必须跳到一个新的领域去,我觉得这是我们现在纪念DNA双螺旋发现50周年之际应该去思考的。

高二生物学史实按时间排序,越快越好

优质回答全部高中生物学史

必修一:

(一)细胞学说的建立和发展过程

1、1543年,比利时的维萨里发表《人体构造》,揭示了人体在器官水平的结构。

2、罗伯特虎克:英国人,细胞的发现者和命名者。1665年,他用显微镜观察植物的木栓组织,发现由许多规则的小室组成,并把“小室”称为cell——细胞。

3、列文虎克:荷兰人,他用自制的显微镜进行观察,对红细胞和动物精子进行了精确的描述。

4、19世纪30年代,德国植物学家施莱登(1804— 1881)和动物学家施旺(1810— 1882)提出了细胞学说,指出细胞是一切动植物结构的基本单位。恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪自然科学三大发现之一。

5、魏尔肖:德国人,他在前人研究成果的基础上,总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。

(二)生物膜流动镶嵌模型的探索历程

1、1895年,欧文顿发现脂质更容易通过细胞膜。提出假说:膜是由脂质组成的。

2、20世纪初,科学家的化学分析结果,指出膜主要由脂质和蛋白质组成。

3、1925年,两位荷兰科学家用丙酮从细胞膜中提取脂质,铺成单层分子,发现面积是细胞膜的2倍。提出假说:细胞膜中的磷脂是双层的

4、1959年,罗伯特森在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成。

提出假说:生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构

5、1970年,科学家用荧光标记人和鼠的细胞膜并让两种细胞融合,放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。提出假说:细胞膜具有流动性

6、1972年,桑格和尼克森提出生物膜流动镶嵌模型,强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性,并为大多数人所接受。

(三)酶的发现史

1、斯帕兰札尼:意大利人,生理学家。1783年他通过实验证实胃液具有化学性消化作用。

2.巴斯德:法国人,微生物学家,化学家,提出酿酒中的发酵是由于酵母菌的存在,没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精。

3.、李比希:德国人,化学家。认为引起发酵时酵母细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

4、毕希纳:德国人,化学家。他从酵母细胞中获得了含有酶的提取液,并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。

5、萨姆纳:美国人,化学家。1926年,他从刀豆种子中提取到脲酶的结晶,并用多种方法证明脲酶是蛋白质。荣获1946年诺贝尔化学奖。

6、20世纪80年代, 美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用。

(四)光合作用的发现史

1、1648一1653年,比利时医生海尔蒙特做了盆栽柳树称重实验,得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。

2、1771年,英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变污浊的空气。

3、1773年,荷兰的英格豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能更新污浊的空气。

4、1845年,德国的梅耶发现植物把光能转化成了化学能储存起来。

5、1864年,德国科学家萨克斯证明光合作用产生了淀粉。

6、1880年,美国生物学家恩格尔曼利用好氧细菌证明氧气是光合作用的产物。

7、1939年,美国的鲁宾和卡门利用同位素O进行示踪实验证明光合作用释放的氧气来自水。

8、1957年,美国生物学家卡尔文利用放射性同位素标记法,用C标记CO2发现了卡尔文循环。

必修二 :

(五)遗传定律的发现史

1、孟德尔:奥地利人,遗传学的奠基人。他进行了长达8年的豌豆杂交实验,通过分析实验结果,发现了生物遗传的规律。1866年他发表论文《植物杂交试验》,提出了遗传学的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说。

2、约翰逊:丹麦人,植物学家。1909年,他给孟德尔的“遗传因子”重新起名为“基因”,并提出了表现型和基因型的概念。

3、魏斯曼:德国人,动物学家。他预言在精子和卵细胞成熟的过程中存在减数分裂过程,后来被其他科学家的显微镜观察所证实

4、萨顿:美国人,细胞学家。1903年,他在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似,并由此提出了遗传因子(基因)位于染色体上的假说。

5、摩尔根:美国人,遗传学家,胚胎学家。他用果蝇做了大量实验,发现了基因的连锁互换定律,人们称之为遗传学的第三定律。他还证明基因在染色体上呈线性排列,为现代遗传学奠定了细胞学基础。

6、18世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿,第1个发现了色盲症,也是第1个被发现的色盲症患者。

(六)遗传物质的发现史

1.1928年,格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行体内转化实验,提出细菌中有转化因子。

2.1944年,美国科学家艾弗里和同事进行肺炎双球菌体外转化实验,确定转化因子是DNA。

肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。

3.1952年,赫尔希和蔡斯进行噬菌体侵染细菌的实验,证明DNA是遗传物质。

4.后来,烟草花叶病毒侵染烟草实验证明RNA也是遗传物质。

5.通过比较:所以说,DNA是主要遗传物质。

(七)DNA分子双螺旋结构的发现史

DNA右手双螺旋结构是由美国科学家沃森和克里克在1953年发现的。

1、1951年,英国的威尔金斯展示了一张DNA的X射线衍射图谱。

2、1952年,奥地利生物化学家查哥夫测定了DNA中4种碱基的含量,发现:腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。

3、1953年,沃森、克里克调整了碱基配对方式,制作出了DNA双螺旋结构分子模型。

4、1962年,沃森、克里克和威尔金斯三人因这一成果而共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。

5.1962年,沃森、克里克发表了一篇论文,阐明了DNA的半保留复制机制。

6、1957年克里克提出中心法则

7、尼伦伯格和马太成功破译了第一个遗传密码。

(八)生物进化史

1、拉马克(1744~1829):法国人,博物学家,生物进化论的先驱。最先提出了生物进化的学说,认为生物是不断进化的,生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。

2、达尔文(1809~1882):英国人,博物学家,生物进化论的主要奠基人。1859年,他出版了科学巨著《物种起源》,书中充分论证了生物的进化,并明确提出自然选择学说来说明进化机理。他创立的进化论的影响远远超出了生物学的范围,它给予神创论和物种不变论以致命的打击,为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。

3.后人提出现代生物进化理论

必修三:

(九)内环境与稳态

1、贝尔纳(1813~1878):法国人, 1857年,他提出“内环境”的概念,并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

2、坎农(1871~1945):美国人,生理学家。1926年,他提出了“稳态”的的概念,并提出了稳态维持机制的经典解释:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

3、目前普遍认为:神经——体液——免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制

动物激素的调节

(十)促胰液素的发现

1、在19世纪,学术界普遍认为:胃酸刺激小肠的神经,神经将兴奋传给胰腺,使胰腺分泌胰液。胰腺分泌胰液为神经调节。

2、法国学者沃泰默的论文,声称在小肠和胰腺之间存在着一个顽固的局部反射。实验是这样的:(1)直接将稀盐酸溶液注入狗的上段小肠时,会引起胰液分泌。(2)直接把稀盐酸溶液注入狗的血液循环,则不能引起胰液分泌。(3)他把实验狗通向该段小肠的神经全部切除,只保留血管。当把稀盐酸溶液输入这段小肠后,仍能引起胰液分泌。但他仍然坚信这个反应是一个顽固的神经反射,因为他认为,小肠的神经是难以切除得干净、彻底的。

3、1902年1月。当英国科学家贝利斯和斯他林看到沃泰默的论文,并大胆地跳出"神经反射"这个传统概念的框框,设想:这可能是一个新现象--"化学调节"。也就是说,在盐酸的作用下,小肠粘膜可能产生了一个化学物质,当其被吸收入血液后,随着血流被运送到胰腺,引起胰液分泌。

4.为了证实上述3中的设想,斯他林立即把同一条狗的另一段空肠剪下来,刮下粘膜,加砂子和稀盐酸研碎,再把浸液中和、过滤,做成粗提取液,注射到同一条狗的静脉中去,结果,引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样,完全证实了他们的设想。他们把这个物质被命名为促胰液素(secretin)。促胰液素便是历史上第一个被发现的激素。

5、巴甫洛夫:俄国人,生理学家,现代消化生理学的奠基人。1891年开始研究消化生理,在“海登海因小胃”基础上,他制成了保留神经支配的“巴甫洛夫小胃”,并创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法,揭示了消化系统活动的一些基本规律。为此,他荣获1904年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪初,他的研究重点转到高级神经活动方面,建立了条件反射学说。

(十一)植物生长素的发现史

1、1880年,达尔文通过实验推想,胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质,这种物质在单侧光的照射下,对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。

2、詹森:丹麦人,植物生理学家。1910年,他通过实验证明,胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。

3、拜尔:匈牙利人,植物生理学家。1914年,他通过实验证明,胚芽鞘的弯曲生长,是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。

4、温特:美籍荷兰人,植物生理学家。1928年,他用实验证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质,他认为这可能是和动物激素类似的物质,并把这种物质命名为生长素。

5、1934年,荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸— — 生长素。简称IAA

(十二)种群与生态系统研究史

44、高斯:生态学家。他通过实验发现草履虫种群数量增长的S型曲线。

45、林德曼(1915~1942):美国人,生态学家。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析,发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点,能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%~20%。

选修三:

1、张明觉(1908~1991):美籍华人,生于山西岚县,生理学家。他一生倾心于生殖生理学科研究,是世界上最早从事试管婴儿和避孕药品研究的科学家之一,被科学界誉为“试管婴儿之父”和“避孕药之父”。

2、动物细胞工程 1976年,阿根廷科学家米尔斯坦(Cesar Milstein,l926一)和德国科学家柯勒(GeorgesKohler,l946一),通过细胞融合制备出单克隆抗体。由于他们的杰出工作,在1984年,获得了诺贝尔生理学或医学奖。

3、斯图尔德(F.C.Steward)用胡萝卜韧皮部的细胞培养成了胡萝卜植株,证明了高度分化的植物细胞具有全能性。

4、韦尔穆特(I.Wilmut)等在体外条件下将羊体细胞培养成了成熟个体,证明了哺乳动物体细胞核具有全能性。高 中生物知识归纳与总结 望,

虽然生活经常设置难关给我们,但是让人生不都是这样嘛?一级级的打怪升级,你现在所面临的就是你要打的怪兽,等你打赢,你就升级了。所以遇到问题不要气馁。如需了解更多沃森生物怎么回事的信息,欢迎点击司岚财经其他内容。

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