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第八讲 生物学的发展

第八讲 生物学的发展
第八讲 生物学的发展

第八讲生物学的发展

第一节生命的起源与生物进化

一、生命起源的争论

关于生命的起源,历来有不同的说法。17世纪以前,许多人相信是上帝创造了人和高等生物,而像苍蝇、蚊子及青蛙等小动物则是在水塘里自生的。随着科学的发展,神创论、自然发生论等受到越来越激烈的挑战,各种进化思想纷纷登上历史的舞台。

1、自然发生论——生物是从非生物环境中自然发生出来

18世纪以前,人们观察到:从垃圾和粪坑里自发地产生了蛆和苍蝇;从小池塘和沼泽地中自发地出现了蝌蚪和青蛙;从潮湿的土壤里钻出了老鼠;植物只能通过种子的萌发才能产生;卵的孵化产生了昆虫和家禽等。逐渐形成了自然发生论。

范·赫尔蒙特(1579—1644年),比利时著名的化学家、生物学家。在专著中,他详细描述了两个让老鼠和蝎子自然发生的实验。其方案如下:用一件脏衬衫紧紧塞住一个装有麦粒的瓶子,21天左右,麦粒消失了―转变‖为家鼠,而且是成年的家鼠;至于蝎子的―出现‖,则需要使用一块有洞的砖头,放上罗勒草置于阳光下。

到17世纪末,活力论开始流行,这个时候,自然发生的观念开始发生了微妙的变化。虽然人们依然认为生命可以自然发生,但必需依赖―活力‖,而―活力‖则由曾经拥有生命的物质提供。因此要让蝎子自然发生,除了罗勒草还需加入已经死亡的蝎子尸体。至于老鼠,实在是太高级了,不可能自然发生。人们开始将可以经由自然发生的生物降级到昆虫、蠕虫这样的―低等生物‖。

2、生命源于生命(生源论)

1 )雷迪

第一个用实验来向自然发生论发起进攻的是意大利生物学家、医生雷迪(Francesco Redi,1626-1697),他以否定无生源论而著名。

雷迪认为蝇类不是由无生物自然发生。他进行许多实验,测试自己的想法。他做了一个实验,准备了一些盒子,盒內各放一块腐肉,其中一半盒子密封起來,另一半则沒密封,观察盒內腐肉狀況。他发现密封盒內的腐肉并没有改变,而没有密封的盒内的腐肉自然长出蝇蛆,且在腐肉上的蝇蛆慢慢长出蛹,蛹再长成不同的蝇类。因此,雷迪认为蝇蛆是由蝇产生的,而不是无生物自然发生的。

2 )巴斯德否定自然发生论

巴斯德·路易斯(Louis Pasteur ,1822一1895),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。其主要贡献有:

※发现每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。发酵不需要氧气,但需要活的酵母。发酵是一种生物过程,而不是化学过程。为此,他与著名化学家李比希发生了争论,因为李比希坚持认为发酵过程纯粹是一种化学过程。

巴斯德发现:未变酸的酒里有一种圆球状的酵母菌,而变酸的酒里的酵母菌变得很长。前者产生酒精,后者产生乳酸。发酵和变酸都是酵母菌导致的。

在发现了发酵过程的微观机制后,巴斯德着手解决葡萄酒或啤酒发酸的问题。他发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,―巴氏杀菌法‖便应用在各种食物和饮料上。

※发现每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展

由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。发现了炭疽病菌,提出杀死患病的牲口,制止了危害牲口的疾病蔓延。

当巴斯德发现了微生物时,英国外科医生约瑟夫·李斯特说:―微生物的发现,给医学界带来了一道曙光。‖他与巴斯德成为一生的挚友。历史上两人被称为生物医学界最重要的贡献者。

1865年,约瑟夫·李斯特(Joseph Lister,1827~1912)率先将巴斯德消毒方法被用于医学中的外科手术,他发明了石碳酸消毒法,又提出许多消毒的方法,使术后死亡率从45%降低到15%。

李斯特又帮助了无数的产妇,以前难产的妇人,死亡率比在战场上男人还高,主要是产褥热夺去了产妇的生命。李斯特对消毒的发现,使得的产妇死亡率大大得减少。

※发现传染病的微菌,在特殊的培养之下可以减轻毒力,使他们从病菌变成防病的药苗。从细菌学发展到免疫学,这是对人类文明的一个巨大贡献。

霍乱是健康的一大威胁,巴斯德花了多年时间研究鸡霍乱病,找出了致病菌,把他放入培养液中培养。鸡注射了培养液后48小时就会死亡。可是,有年夏天,巴斯德离开实验室几个星期,后来后却发现鸡不再因为注射培养液而死亡,甚至连患病都不会。这是怎么会事呢?

最初,巴斯德和同事非常失望,认为也许这些病菌不是导致鸡霍乱病的凶杀。他们重新培养一批细菌给鸡注射。他们发现,注射过新培养液的鸡都死了,而几周前注射过旧培养液的鸡安然无恙。巴斯德想到他以前也碰到过类似的事,这就跟爱德华·琴纳发现天花疫苗防治天花一样。

巴斯德发现,有毒病菌经过几代繁殖,毒性可以大大减弱。用这些毒性极弱的细菌给鸡接种,鸡就获得了对鸡霍乱病的免疫能力。巴斯德将这一现象总结为免疫原理:接什么病菌,就可以防治该病菌所引起的疾病。

在发现了免疫学的基本原理后,巴斯德将其应用于实践。通过实验,接种48只绵羊中的24只、10头母牛中的6只、两只山羊中的一只,然后对所有的实验动物进行注射炭疽病菌,结果,接种的动物都平安无事,未接种的动物纷纷死去,使怀疑者转变立场。

1885年,巴斯德医治好了狂犬病患者迈斯特,这是人类历史上第一次给人体接种狂犬疫苗。狂犬疫苗的研究被誉为??科学记录中最杰出的一项‘‘。

※否定自然发生论

1864年,他做的肉汤实验推翻了微生物的自然发生说。这一实验说明,营养液里不能自然产生微生物,生命只能来自生命。

实验是这样的:把可发酵的营养液放在一个特殊的曲颈瓶里,用煮沸的方法杀死其中的微生物,当外面的空气通过曲颈瓶弯管时,空气中的微生物被阻滞在弯管表面,这样,营养液便能长期保持清洁,不会产生微生物,也不会腐败了。

直到20世紀60年代,在伦敦的一个研究所中,还一直保存著19世纪后期为否定自然发生论所用的的一些陈年肉汤,它们在70年后依然清亮如故。

―肉汤实验‖推翻了自然发生学说。这个实验证明,细菌等微生物的繁衍需要有母体细菌的存在,新的生命不可能自发地从非生命物质中产生。那么,最原始的细菌又来自什么地方?巴斯德并没有解决生命的起源问题。

当代关于生命起源的探讨非常活跃,推测和解释也是众说纷纭,归结起来可分为两大类,一是化学进化说,二是宇宙胚种说。

3、化学进化说

化学进化说认为,生命起源于原始地球上的无机物,这些无机物在原始地球的自然条件作用下,从无机到有机、由简单到复杂,通过一系列化学进化过程,成为原始生命体;而宇宙胚种说则认为,地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间,宇宙中的某种力量将生命的种子撒向地球,后来才在地球上生长并发展起来。

地球是生命的温床。地球在太阳系中有一个得天独厚的位置:

第一,它与太阳的距离远近合适。太远了生物会被冻死,例如海王星表面温度为-500℃;太近了生物会被烤死,如水星表面温度为800℃。只有地球表面保持一个最适宜生命的温度。

第二,它的质量大小合适。太大了会由于引力过大而保持太厚的大气圈和太多的有害气体;太小了会因为引力不够而失去大气。

第三,地球内部反应快慢合适。太快了火山气体和灰尘会遮天蔽日,火山喷发和地震频繁发生,人类找不到安定的家园;太慢了难以形成大洋和大气圈,难以形成地核及磁场,地球便成为死行星。

地球由于满足了这样诸多苛刻的条件,才在表面形成了由大气圈、水圈和土壤岩石圈构成的生物圈,生命才有可能在这个星球上栖息繁衍。这是生命产生的前提,地球满足了生命产生的前提,因此,现代的科学家可以解释通―地球是生命的摇篮‖这一命题。目前大多数科学家赞同生命起源的化学进化说。

当然地球之得天独厚只是生命产生的前提,而且是一个大前提,生命的产生实在是个小概率事件,可以用自组织理论加以解释。也可通过实验验证其可能性。

1953年,美国青年学者米勒(Stanley Miller)模拟原始地球的条件和大气成分,将甲烷、氨、氢、水蒸气等气体泵入一个密闭的装置内,通过进行火花放电(模拟闪电),合成了多种氨基酸(氨基酸是构成生物体蛋白质的一类有机物)。氨基酸和核苷酸是动植物体内普遍存在和最最重要的两种生物小分子,它们是建造生命大厦的砖块和石头。

此外,还有一些学者模拟原始地球的大气成分,在实验室里制成了另一些有机物。

4、宇宙胚种说

也有一些科学家特别是天文学家根据宇宙中发现的不明飞行物和有关天体物理学的理论,提出人类对宇宙的探索是无止境的,人类不应该坚持以地球为中心的狭隘观点。就太阳系而言,除了关注过―木卫二‖和―土卫六‖以外,人类还把注意力放在火星上,希望在21世纪登上火星。目前人们已在星际空间发现了130多种有机分子,而最近又有中国和美国的学者宣布,他们在太空中发现了一种叫做氨基乙酸的最简单的氨基酸。因为氨基酸既是形成生命的基本成分,还控制蛋白质的形成,这个发现大大激发了那些认为存在外星生命的人们的探索热情。德国宇航院的科学家曾三次将上百万个枯草杆菌孢子送往太空,证实生命源可以在太空旅行。他们认为在地球出现生命以前外星球肯定曾有过生命,陨石和彗星也许就是地球生命的运输工具。

无论生命的种子来自何方,我们都必须承认这样一个事实,那就是迄今为止,以人类现有的技术手段,在―我们的宇宙‖中只发现地球上有生命,而且演化出了人类这样一种高级的生命形式。其它星球的生命,特别是高级生命,目前还只是推测或假说。

二、进化论的先驱

原始生命过于简单,而今天世界上的生命形式十分复杂;原始生命是单一的,而今天世界上生命的物种是多样的,十分丰富;原始生命是低级的,而今天世界上的生命已走向高级。这种变化是个什么样的过程?这个过程的动力和机制是什么?

19世纪中叶以前,神创论一直占据着生物学的主导地位。一次创造论认为,世界上各

种各样的生物,包括所有植物和动物都是上帝(神)在最初一次就造好放在地球上的,它们永远不变、一代一代地繁衍下来。连续创造论则认为,世界上各种各样的生物是一次又一次不断地被神创造的,因此造成了地球上过去的物种与现代物种的差别。

除了神创论以外,也有一些进化的观点,如古希腊的恩培多克勒的生物演化思想,还有一些循环论的思想。当然,随着科学的发展,进化的观点越来越深入人心了。

1、布丰

布丰(Georges Buffon,1707 – 1788),法国植物园园长。他在《自然史》(Histoire naturelle)这部共44卷的百科全书式的巨著中提出物种可随环境改变而变化的观点,物种可能有共同的祖先。观察到某些动物器官已失去效用,因此他相信,器官都有可能退化,物种也有可能退化,类人猿可能是人退化的。指出地球的历史要比《圣经》上说的几千年要长得多,达到75000年。

2、伊拉司马斯·达尔文

伊拉斯马斯·达尔文(Erasmus Darwin,1731 – 1802),生物学和生理学家,查尔斯·达尔文的祖父。伊拉司马斯·达尔文最成功的作品为《动物生物学》一书。

在《动物生物学》里,伊拉斯马斯·达尔文列举了五条使他承认物种进化的理由。一是生物在个体发展历史的过程中发生的那种变态;二是人类使家畜发生的那些变化;三是畸形的出现和后代对畸形的继承;四是所有温血动物—四足动物、鸟、两栖动物以及人类在构造上惊人的相同之处;五是一切生物从它生命的开始到结束都在变化着,并把已具有的特征遗传下去。

他还认为性感、饥饿和追求安全是导致动物的变异的三种原因。

3、拉马克

拉马克(Jean-Baptiste Lamarck,1744~1829),法国博物学家。

拉马克早年进行过植物学方面的研究,发表了四卷本的《法国植物志》,后来转向动物学,特别是无脊椎动物学的研究。通过多方面的研究和思考,拉马克形成了有关生物演变的理论体系。在1809年,他发表《动物学哲学》(Philosophie zoologique),在生物学史上第一次比较完整系统地提出了进化理论。

拉马克曾提携居维叶,但居维叶成了气候之后,处处打击这位观点与之不同的前辈。但拉马克处之泰然。晚年双目失明,在穷困潦倒中去世。

拉马克的进化论包括传衍理论、进化等级说以及进化的动力和机理3个部分。

其传衍理论认为,生物是可变的,逐渐进化;一些最简单的生物通过―自然发生‖产生(从非生命物质直接产生),不同类型的简单生命通过漫长岁月的进化,逐渐发展成为各类复杂的生物。

进化等级说指自然界的生物存在着由低级到高级、由简单到复杂的一系列等级;生物不断地、缓慢地由一个等级向更高一级发展变化,即进化是一个由简单、不完善的低等级向较复杂、较完善的高等级转变的进步性过程;生物进化既没有分支(没有物种增殖),也没有生物的绝灭。

关于进化的动力和机理,拉马克认为生物具有一种不断增加结构复杂性和完美性的天生趋势,并具有对环境变化的反应能力。

他还把―器官用进废退‖和―获得性状遗传‖(生物在后天获得的进步性状可遗传给后代)这两个观点联系起来,用于解释生物进化的机理。

拉马克认为,古代某种爱吃树叶的羚羊为了采集更多的树叶,便不断地伸长脖子、舌

头和四肢,在此过程中,脖子、舌头和四肢都会伸长。这一变化传给了后代,日积月累,古代的羚羊就变成了今日的长颈鹿。

拉马克的学说是进化论的第一次重大突破,他提出了由自然产生的最简单生物发展到最复杂生物(包括人类)这样一种真正的进化思想,并认识到环境与生物习性在进化中的作用。然而,他的理论臆测成分较多,有不少观点缺乏有力的证据和说服力。因此,在拉马克之后,进化论仍没有被广为接受。

三、古生物学、地质学对进化论的启示

1、古生物学对进化论的启示

居维叶(Georges Cuvier,1769-1832),法国动物学家,比较解剖学和古生物学的奠基人。

19世纪初,在研究巴黎近郊地层的过程中,发现不同地层里有不同类型的化石动物,且处于较上面的地层的化石与现代动物的结构较相似,而处于较下面的地层的化石与现代动物的结构相差较大。即地层越古老,化石越简单;地层越年轻,化石越复杂,越接近现存的生物。

这一事实本可使他走向进化论,但居维叶出于宗教原因反对进化思想。虽然承认物种的可变性,但他不相信物种由低级向高级进化的科学事实,相反,他提出―灾变论(catastrophism)‖加以解释。该理论认为旧的生命形式由于遭受一系列暴力或者突发灾难而灭绝,灾变之后,新的生命体系形成。

居维叶在古脊椎动物学、古生物学和比较解剖学方面有重大贡献,他制定的―器官相关法则‖,使人们有可能根据任何一根小骨头来再造出未知动物的整个骨骼,并推论出它生存的条件以及周围的气候条件和古地理环境。

如牛羊等反刍动物既有磨碎粗糙植物纤维的牙齿,就有相应的嚼肌、上下颌骨和关节,相应的消化道以及相应的适于抵御和逃避敌害的肢体构造;虎、狼等肉食动物则具有与捕捉猎物相应的各种运动、消化方面的构造和机能等。

2、地质学对进化论的启示

查尔斯·莱尔(Charles Lyell,1797-1875),英国地质学家,地质学的创始人。

通过对欧洲各地地层进行考察,莱尔发现雨水、河流、冰川、海洋和火山等都可对地层的形成有影响,而且这些因素的作用还有一定的规律性。在19世纪30年代初发表《地质学原理》(Principles of Geology),论证了地球的变化以及地层形成是由可观察到的自然因素长期作用的结果,即地层的形成及变化是逐渐的、有规律的和有成因的―渐变论(uniformitarianism)‖理论。莱尔的―渐变论‖理论深深地影响了达尔文。

四、进化论的产生

1、达尔文的的生平

查尔斯·达尔文(Charles Robert Darwin,1809— 1882),出生于英国一个世家。他是―一个天生的博物学家‖——从小喜欢采集标本、钓鱼、打猎,爱好读一些博物学书籍。先后进入爱丁堡大学和剑桥大学,分别学医和神学。在剑桥结识了植物学教授亨斯洛。1831年,经亨斯洛推荐,达尔文以博物学家的身份,带着两本书——赖尔的《地质学原理》和《圣经》随―贝格尔‖号军舰到大西洋和太平洋进行了长达5年的科学考察。这对他进化论思想的形成具有决定性意义,他自己就曾说:―贝格尔舰上的旅行,是我一生中最重大的事件,并且决

定了我的全部研究事业‖。1859年出版《物种起源》,该著作的出版对进化论的普及起到十分重要的作用,并导致―达尔文主义‖(Darwinism)的兴起。

在考察过程中,达尔文发现:

第一,在南美大草原地层中发现巨大的化石动物,与现代的犰狳相似,但个体要大得多。

第二,沿南美大陆自北向南,可以看到一种生物逐渐被另一种相似的生物代替,即生物的分布受到地理环境的影响。

第三,绝大多数生长在加拉帕戈斯群岛(Galapagos Islands)的生物都与南美大陆的对应生物相似,而群岛中不同岛屿的同种生物(或同类生物)则彼此互有差异,各具特点。

在加拉帕戈斯群岛不同的岛屿上,达尔文先后共发现了13种雀科小鸟,有一些吃昆虫,还有一些吃种子。他意识到它们是一个祖先的后代,分散在不同的岛屿,为适应环境生存下来,慢慢地变成习惯于不同的供食用的食物。

工作之余,达尔文阅读赖尔的《地质学原理》,地质渐变的思想使达尔文产生了强烈的认同感。达尔文后来说:―我感到,即使我看到赖尔没有看到的事实,也总是部分地通过赖尔的眼睛看到的。‖ 考察的所见所闻使达尔文逐渐抛弃生物不变的信念。

考察结束后,通过对收集到的资料和生物标本进一步整理和分析,达尔文成了进化论者,不再相信物种是上帝分别创造的,这与他航行前的观点完全不同,他说―这简直像坦白了一场凶杀案‖。以后20年,他又搜集了大量资料,并集成了同时代进化论者特别是华莱士的思想,1859年出版《物种起源》。此后十几年内又再出过5版。

2、达尔文进化论

达尔文进化论主要包括共同祖先学说和自然选择学说:

1)共同祖先学说

所有的生物都是通过连续的趋异过程来自共同的祖先;可以追溯到一种最原始的生命形式作为所有生物的共同祖先。共同祖先学说揭示了生物进化的事实,指出物种是可变的,所有的生物都来自同一祖先,生物的进化是一个树枝状的不断分化的过程;

共同祖先学说能很好地解释比较解剖学中的―原型‖(archetype)、生物在地球上的分布格局,还使分类学上的等级结构变得十分合符逻辑。

生物学上的分类:界、门、纲、目、科、属、种

人的分类:动物界、脊索门、哺乳纲、灵长目、人科、人属、智人种

2)自然选择学说

最先由达尔文提出来的革命性学说,是最能代表达尔文思想的学说之一。自然选择学说以种群思想为基础,认为自然选择的对象是个体。正是由于物种的个体间存在着适应性、生存和生殖能力上的差异,使得自然选择可以进行。

通过自然选择,就会造成―适者生存,不适者淘汰‖。自然选择使得生物世界千姿百态,使得生物世界表现出完美和谐,即生物之间具有相互依存的密切关系以及生物对自然环境高度适应。

根据这两个学说,生物的进化是从共同祖先开始,在自然选择作用下的多样化过程。生物的进化模式是没有预定方向的,呈树枝状不断分化,而不是像以前的进化论先驱理解的那样是从低级到高级的有预定方向的直线式进化。生物的进化步调是渐变式的,是在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程,而不是跃变式的。达尔文进化论为生物学提供了大理论,奠定了现代生物学的基础。

3)马尔萨斯对达尔文的影响

马尔萨斯(Thomas Robert Malthus,1766~1834),英国经济学家,人口理论的创立者。

马尔萨斯在《人口论》中指出:世界上的人口是按几何级数(2,4,8,16,32,……)增长的,而食物是以算术级数(2,4,6,8,10,……)增长的。因此在人类社会存在着争夺食物的生存斗争,结果会消除过剩的人口。马尔萨斯强调两个事实,即人类无限的人口生育能力和有限的地球自然资源。正是马尔萨斯关于竞争的阐述引发了达尔文对选择作用的思考。

1838年,达尔文阅读了马尔萨斯的《人口论》,他想到自然界中,动植物是以几何级数繁殖后代,可现存生物量并未按几何级数增长起来,这正是因为有生存斗争。只有适应能力强的变种才能生存,其余的被淘汰,此即自然选择。达尔文认为他的进化论就是马尔萨斯的人口论在动植物界的应用。

3、达尔文进化论的困境

与达尔文同时代的生物学家对他提出的进化机制──自然选择学说多数持怀疑态度,达尔文本人也特意在《物种起源》中写了―学说的疑难‖和―对于自然选择学说的各种异议‖两章,承认对他的学说,人们―可以提出许多而且严重的异议‖。自然选择学说在当时存在着三大困难:

第一,缺少过渡型化石。达尔文认为,进化中过渡期的化石物种缺失是进化论最显而易见并最致命的反对理由。如果生物进化是一个逐渐地发生改变的过程,应该存在过渡形态,这只能在化石中寻找。而在当时已发现的化石标本中找不到这种过渡型化石。达尔文认为这是由于化石记录不完全,相信进一步的寻找将会发现一些过渡型化石。确实,到目前为止,称为过渡型的化石已有几千种,但与所有生存过的动植物种类相比,仍然显得非常稀少。

第二,地球的年龄问题。如果生物进化是一个逐渐改变的过程,就需要无比漫长的时间才能进化出如此众多的生物物种。达尔文认为这个进化过程至少需要几十亿年。达尔文不知道地球的历史有多长,但他相信一定非常久远。然而,当时物理学的泰斗威廉·汤姆逊用热力学方法证明地球的历史没有如此久远。汤姆逊在假设了太阳的温度和地球的冷却速度、岩石的热导率等参数后,算出地球只有大约一亿年的历史,而只有最近的2-4千万年地球才冷却到能够让生命生存,这个时间远远少于进化论所需要的时间。面对物理学家的挑战,达尔文无法反击,只能说―我确信有一天世界将被发现比汤姆逊计算得到的还要古老‖。

我们今天知道,达尔文是对的,汤姆逊错了,错在他不知道放射性同位素的存在,从而低估了太阳和地球的年龄。1906年,瑞利勋爵指出,地球内部放射性同位素产生的热量足以平衡汤姆逊假设的冷却效应,而且由于放射性同位素的衰变速度极低,使得地球在极长的时间内都可以使温度保持稳定。20世纪30年代,放射性同位素开始用于测定岩层的年龄。现在地质学界公认地球有46亿年的历史,而至少在38亿年前生命就已诞生,这对自然选择来说已经足够了。

第三、达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择,无法说明变异是如何产生,而优势变异又如何能够保存下去。他只能笼统地说随着一个群体的个体数目增多,新的变异也随着增加,或认为环境的变化能够使生物体产生可遗传的变异,甚至像拉马克那样认为生物体器官的用进废退也能够影响变异的产生。

当时生物学界普遍相信―融合遗传‖:父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。许多进化论的批评者指出,一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉,而无法象自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来,就象一个白人到一个非洲黑人部落结婚生子,几代以后他的后代就会完全变成了黑人。

达尔文提出一些假设回应这些批评。他指出,从动植物培养中可以知道,如果一个优

良的变异由于某种原因而与群体中的其他成员分离开来,那么是可以被保留下来的;自然选择不仅保留、传播优良变异,而且也淘汰不良变异,相应地优良变异所占的频率也就增加了,因此也就不容易被稀释。

达尔文曾系统描述了古代中国关于金鱼人工选择的过程和原理,并且说中国人曾经运用同样的原理对各种植物和果树进行人工选择。他在《物种起源》中承认选择原理不是他的发现,在中国古书中早就有了明确的记述。但是这些回应都缺乏可靠的遗传理论的支持。

4、进化论的反响

马克思和恩格斯读了《物种起源》后欣喜异常,并给予极高的评价,恩格斯说―写得好极了‖,―至今还从来没有过这样大规模的证明自然界是历史发展的产物‖。列宁也评价这本书―第一次把生物学放在完全科学的基础上,确定了物种的变异性和承续性‖。

莱尔是当时英国最杰出的地质学家,其思想影响了达尔文并成为达尔文的朋友,但他却怎么也不同意物种改变的可能性。莱尔尚且如此,其他人的态度可想而知了。不少科学家立即开始了对达尔文的抨击,说达尔文主义是―畜牲哲学‖。哲学家们又将达尔文的竞争思想引入社会伦理之中,形成了社会达尔文主义。社会达尔文主义认为,由于竞争是一切生物组织结构的基础,所以也可以将它看作人类社会组织结构的基础。那么但凡生存下来的一定是最适应的。

达尔文的一个地质学家朋友写信给达尔文说:―读了你的著作我感到非常痛苦‖,信的落款是―你以前的朋友,现在是猿的后代‖。

对进化论的辩护

自喻为―达尔文的斗犬‖的赫胥黎(T · H · Huxley,1825~1895)积极为进化论辩护,还提出人类起源于古猿。

赫胥黎说:―我要重复地断言,一个人有人猿为他的祖先,这并不是可羞耻的事。可羞耻的倒是这样一种人:他惯于信口雌黄,并且不满足于他自己活动范围里的那些令人怀疑的成就,还要粗暴地干涉他根本不理解的科学问题。所以他只能避开辩论的焦点,用花言巧语和诡辩的辞令来转移听众的注意力,企图煽动一部分人的宗教偏见来压制别人,这才是真正的羞耻啊!‖

5、华莱士

阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士(Alfred Russel Wallace,1823~1913),英国博物学家,进化论者,提出自然选择学说,动物地理学的奠基人。

由于因家境贫寒,14岁就辍学,当了他哥哥的测量助手,学会了绘图,他对植物感兴趣,有一些植物学知识。1844年,他在一所学校当教师,结识了英国昆虫学家H ·贝第斯并受其影响,从此对采集蝴蝶和甲虫很感兴趣。1848~1852年,他和贝第斯一同在南美洲亚马孙河流域采集热带标本。此后19年,他成了职业的博物采集者并靠出售标本为生。1854~1862年,他独自在马来群岛采集标本。

华莱士原是基督徒,相信物种不变论。广泛接触动物和植物以后,他认识到物种是可变的。1855年,在婆罗洲的沙捞越,他发表《论控制新物种发生的规律》的短文。文章说:―每一物种的出现都与早已存在的密切相近的物种在时间上和空间上是一致的‖,已表现出明确的进化观点,但对进化机制尚不清楚。

1858年2月,华莱士在南洋患疟疾中,思考人类进化问题,忽然受到了马尔萨斯《人口论》中曾经讲到的战争、疾病、饥荒、灾难是使人口数目保持大致不变的因素的启发,悟出了生物自然选择可以作为其进化机制,于是他立即带病整理资料写作,于1858年完成了《论变种无限地离开其原始模式的倾向》的论文,总结出了生物―适应‖、―变异‖、―生存竞

争‖等重要规律。

他把文稿寄给达尔文。达尔文于1858年3月9日收到,发现华莱士关于物种进化的观点和他不谋而合。达尔文把文稿转给地质学家莱尔,经过莱尔和植物学家J ·D ·胡克的安排,1858年7月l日,由达尔文和华莱士联合署名的论文―论物种形成变种倾向,兼论借助自然选择方法的变种和物种的存续‖,在林奈学会上正式宣读,并发表于《林奈学会报》上。

此后,达尔文加快了工作步伐,经过13个多月的紧张整理写作,终于完成了著名的《物种起源》一书。

《物种起源》问世后,华莱士认真阅读了达尔文的这本著作,认为达尔文的见解深刻透彻。虽然华莱士独立地总结出了生物进化的自然选择学说,但和达尔文对问题的认识相比有些欠缺。因此华莱士把自己放在从属的地位,并且积极地帮助达尔文宣传《物种起源》中的生物进化理论,还创造出了―达尔文主义‖这一名词,把自己作为一个达尔文主义者。

华莱士这位谦逊质朴的科学家,忠实的达尔主义者,一如既往地继续研究生物进化学说中的各种问题,寻找支持进化理论的各种事实,发表了许多研究生物进化的论文著作。1913年华莱士在英国多塞特郡布劳德斯顿逝世,享年90岁。

五、进化论的发展

1、魏斯曼及其―种质连续学说‖

奥古斯都·魏斯曼(August Weismann 1834~1914),德国生物学家,1892年提出种质连续学说。

种质连续学说(germplasm theory)认为多细胞的生物体可分为种质和体质两部分。种质是亲代传递给后代的遗传物质,存留在生殖细胞的染色体上,种质可以发育为新个体的体质,但有一部分仍保持原来的状态作为后代发育的基础,体质可以通过生长和发育而形成为新个体的各个组织和器官,但它不能产生种质。体质受环境影响而获得的变异性状也不能遗传给后代。体质随个体死亡而消失;只有种质才能世代传递,连续不绝。

魏斯曼之所以形成这样的观点,主要是基于魏斯曼根据当时对细胞结构以及生殖的认识,特别是他自己以前对红虫、水螅和水母等动物所作研究的结果。他发现在这些生物的胚胎发育早期,未来的生殖细胞经过几次分裂后,就被―搁置‖在一旁,不再与躯体的其他细胞发生联系。直到生殖过程开始,这些生殖细胞才重新活动起来。

魏斯曼认为生殖细胞(种质细胞)与生物体的其他细胞(体质细胞)从一开始就是分开的,因而体细胞(体质)中发生的任何事情都不会影响到生殖细胞及它们的细胞核(种质)。

2、现代综合进化论

现代综合进化论彻底否定获得性状的遗传,强调进化的渐进性,认为进化是群体而不是个体的现象,并重新肯定了自然选择的压倒一切的重要性,继承和发展了达尔文进化学说。

现代综合进化论的基本观点是:

※基因突变、染色体畸变和通过有性杂交实现的基因重组合是生物进化的原材料。

※进化的基本单位是群体而不是个体;进化是由于群体中基因频率发生了重大的变化。※自然选择决定进化的方向;生物对环境的适应性是长期自然选择的结果。

※隔离导致新种的形成;长期的地理隔离常使一个种群分成许多亚种,亚种在各自不同的环境条件下进一步发生变异就可能出现生殖隔离,形成新种。

在自然选择过程中,生物之间的关系不但有生存竞争,还有捕食、寄生、共生、合作等多种方式。

迈尔在概括现代综合进化论的特点时指出,它彻底否定了获得性的遗传,强调进化的渐

进性,认为进化现象是群体现象,并重新肯定了自然选择的压倒一切的重要性。

现代综合进化论继承和发展了达尔文学说,能较好地解释各种进化现象,所以近半个世纪以来,在进化论方面一直处于主导地位。

3、分子进化的中性学说

分子进化的中性理论研究的是分子水平上的生物进化现象,由日本学者木村资生于1969年提出。由于单个核苷酸替换的突变是经常发生的,而有些点突变并没有影响蛋白质分子的结构和功能。蛋白质或核酸的很多变异都是无害的,同时也没有什么优越性。变异对有关生物大分子的功能无甚影响,因而对有关生物的生存与繁殖也无甚影响。因此,类似这样的中性突变和遗传漂变不会发生选择和适者生存的情况。

4、间断平衡论

该理论是从古生物学(化石)研究中提出的一个学说。化石在地层中的分布有这样一种状况:同一物种的化石生物在它们存在的地质时期内都没有什么变化,而在地层中却可以看到新物种突然地出现。为了说明化石在地层中的分布状况,美国科学家埃尔德里(Niles Eldredge)与古尔德(Stephen Jay Gould)在1972年提出了间断平衡学说,认为生物进化是一种间断式的平衡,即短时间的进化跳跃与长时间的进化停滞交替发生。

进化论是生物学中最大的统一理论。——E. Mayr

如果不借助于进化的观点,生物学上的事情就变得情理不通。(Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.)——Th. Dobzhansky

第二节遗传学的发展

一、经典遗传学的建立

1、??遗传学之父‘‘孟德尔

孟德尔(Gregor Mendel,1822-1884),出生于奥地利,1840年毕业于特罗保预科学校后进入奥尔米茨哲学院学习。1843年因家贫而辍学,同年10月到布尔诺的奥古斯丁修道院做修道士。1847年成为神父。1851年到1853年间孟德尔在维也纳大学学习,师从多普勒等。

1853年,大学毕业回修道院。1854年夏天,孟德尔开始用豌豆进行他的杂交实验。1865年2月在―布尔诺学会自然科学研究会‖上宣读了作为他的实验结果的《植物杂交实验》论文。这篇论文后来于1866年发表于该学会的会议录上。1868年孟德尔当选为奥古斯丁修道院院长,1884年去世。

2、豌豆杂交实验

1)实验准备

※孟德尔选择合适的植物作为实验对象。在选择物种时有三个条件:可由不同特征分辨的稳定品种;能够控制授粉;杂种及其后代必须具有繁殖力。

选择豌豆作为实验的材料,是因为豌豆除了满足上述条件外,还容易栽培。

※为了保证这些品系的独有特性稳定不变,他把这些品系先种植了两年,最终挑选出22个有明显差异的植株品系。同样地,他也考虑了大量性状,选出七个可以在世代之间确实追踪的选择。

七种性状

科学家和历史学家都曾提到孟德尔的运气好得不可思议。我们现在知道,豌豆只有七条染色体,若他当年选了八种性状,有时就会了两种性状同时遗传给子代,干扰他的结果。即使是七种性状,孟德尔很容易因其中数种性状刚好有关联而遇到障碍。孟德尔选择的性状刚好是独立遗传,彼此互不相关。

孟德尔把豆粒圆的同皱的杂交,把结白豌豆的植株同结灰褐色豌豆的植株杂交,把沿碗豆藤从下到上开花的植株同只是顶端开花的植株杂交。两种外表特征的实验,发现也有近似9:3:3:1的特殊比例。

孟德尔一共研究了七种性状。可以发现,所有的实验都有相似的结果。在F1代只出现一种性状,而在F2代中亲本双方的性状都将出现,而且在F1代中出现过的性状与F1代中未出现过的性状之比例接近3:1。怎么解释这一现象呢?

3、遗传因子分离和重组的假设

1865年,孟德尔提出遗传因子分离和重组的假设,为遗传学作为一门独立学科的出现揭开了序幕。

生物体表现出来大小、高矮、颜色等形状,一定有内在原因。孟德尔把这种决定性状的内在原因称为―遗传因子‖。他假定豌豆的每个性状都有一对因子所控制。如对于纯种的光滑圆豌豆,可以假定它由一对RR因子决定;对于纯种的粗糙皱豌豆,假定它由一对r r 因子决定。

他明确指出,生物体的每种形状是由两个遗传因子决定的。当决定某一形状的两个因子完全一样时,遗传因子的组合方式叫纯组合,即纯种;如果两个遗传因子只是相似,那么遗传因子的组合就是杂种。

对于杂交一代来说,是从亲本中各获取一个因子,于是得到Rr。由于性状只是出现圆豆粒,因此就把这种子1代中出现的性状称为显性性状,而子1代中未出现的性状称为隐性性状。相应的,决定显性性状的因子称为显性因子,而决定隐性性状的因子称为隐性因子。

孟德尔认为,每个生殖细胞中只有一对遗传因子中的一个,成对遗传因子在生物体形成生殖细胞时必然分离,互不干扰,最后在生物受精过程中随机组合,被称作遗传学第一定律,即―分离定律‖。

孟德尔发现,植物杂交中的不同遗传因子可以自由组合或分离,遵从排列组合定律,称为遗传学第二定律,即―自由组合定律‖或―独立分配规律‖,也就是说生物体在形成生殖细胞时,每一对遗传因子都要分离,这些一对一对的遗传因子分离后就不在有任何关系,再次组合时可以和原来并不是一对的遗传因子自由搭配,进入同一个生殖细胞中。

虽然他知道自己的发现必须要由其他人复制,也要适用于其他的物种才行,但他仍然表示,他认为这些发现适用于所有的生物。他写道:―同时我们可以假设在实际上,重大的差异几乎不会发生,因为有机生命的发育计划无疑是一致的。‖

4、被埋没的现代遗传学的奠基人

1865年,孟德尔将自己的研究成果写成一篇3万字的论文《植物杂种实验》发表在布尔诺自然科学研究学会会报上,这份期刊被送到欧洲各地的120个学术协会,孟德尔也将重印本寄给40位一流的生物学家,包括达尔文和耐格里(1817-1891)。

但达尔文并未读过,因为他收到的重印本没打开过。耐格里虽然读了孟德尔的论文,

但没有看出该论文的重要性。

耐格里曾经指出,比细胞更小的分子团组成了细胞,是生命的基本单元,某些分子团里面包含遗传物质,他称之为―细胞种质‖。孟德尔认为自己的豌豆育种实验正好可以证明耐格里的细胞种质学说。

耐格里给孟德尔回信,但他建议下次研究山柳菊(hieracium),这使孟德尔陷入死胡同。山柳菊是无性繁殖,这种实验对孟德尔的研究没有丝毫帮助。

1868年,孟德尔当选为奥古斯丁修道院院长。在保卫修道院的财产的过程中,孟德尔与政府不公正的税收政策做了不屈不挠的斗争。1884年,孟德尔因病去世。

孟德尔德高望重,参加他葬礼的人很多,有政府官员、大学教授、宗教界人士和贫苦百姓。人们缅怀一位令人尊敬的主教,却没有人知道,孟德尔是一位对人类作出杰出贡献的科学家。这是孟德尔一生的遗憾,也是生物学界的遗憾。因为重新发现孟德尔的论文,要等到17年之后了。

5、孟德尔定律的重新发现

1900年,荷兰阿姆斯特丹大学的教授德弗里斯(月见草)、德国士宾根大学教授柯伦斯(玉米)、奥地利维也纳农业大学讲师契马克(豌豆)通过实验,几乎同时发现了植物遗传的规律。发表论文需要介绍前人的研究状况,三个人分别去图书馆查阅文献资料,不约而同地发现,早在35年前,孟德尔的论文中已经论证了植物遗传规律。三人的论文都刊登在1900年出版的《德国植物学会杂志》18卷上。这就是遗传学历史上孟德尔定律的重新发现。

6、―遗传学‖、―基因‖定名

20世纪头的10年里,科学家们除验证孟德尔遗传规律的普遍意义外,还确立了一些遗传学的基本概念,1906年英国生物学家贝特森首次提出了―遗传学‖一词,以称呼这门研究生物遗传问题的新学科。

1909年,丹麦生物学家约翰逊(Wilhelm Ludwig Johannsen,1857~1927)根据希腊文―给予生命‖之义,创造了基因(gene)一词,并用这个术语代替孟德尔的―遗传因子‖。不过他所说的基因并不代表物质实体,而是一种与细胞的任何可见形态结构毫无关系的抽象单位。因此,那时所指的基因只是遗传性状的符号,还没有具体涉及基因的物质概念。

1910年,孟德尔遗传规律被改称为孟德尔定律,这两条基本定律就是新遗传学的起点,孟德尔也因此被后人称为现代遗传学的奠基人。

二. 现代遗传学的兴起

一)染色体遗传学说

1、细胞学说的确立

在18和19世纪,许多科学家都在研究细胞方面有所贡献,但是细胞学说的最后确立者则是德国植物学家施莱登和施旺。施莱登指出,植物都是由细胞组成的,并首次提出了―细胞核‖这个词。施旺则将这一思想推广到动物界,指出细胞是构成动物的基本单位,动物和植物之间有着本质的联系。德国病理学家微耳和1858年发表《细胞病理学》一书,提出细胞是生命的基本单位。指出:―细胞来自细胞,再生细胞‖,―动物个体是单个细胞的机械总和‖,纠正了施莱登和施旺的细胞自由形成的学说。

细胞的三条重要原理:第一,地球上的生物都是由细胞构成的;第二,所有的生物细胞在结构上都是相类似的。第三,细胞来自细胞。

2、有丝分裂与减数分裂的发现

1)弗莱明与有丝分裂

弗莱明(Walther Flemming,1843-1915),德国解剖学家。他是世界上首位观察并系统描述正常的细胞分裂(有丝分裂)中细胞核内染色体行为的科学家,被誉为细胞遗传学的奠基人。

19世纪70年代,细胞学家掌握了给细胞染色的技术,弗莱明就是这方面的先导者,他把不同阶段杀死的细胞用这些染料着色,制成一系列的切片,再用显微镜观察,就能清楚地看到细胞分裂时核内连续发生的变化。他证明了丝状物(后称染色体)有丝分裂为生长、更新提供新的细胞,因此对生命有着重要意义。1882年弗莱明出版了其历史性著作《细胞物质、核和细胞分裂》,描述细胞分裂的过程。弗莱明在遗传学方面的工作直到20年后孟德尔遗传原理得到承认时才受到充分重视。

有丝分裂(mitosis)指全部的体细胞分裂。有丝分裂中,每个子细胞都得到一套完整的与亲细胞相同的遗传物质。在细胞真正分裂之前,细胞核中的每一条染色体都复制为两份。在细胞分裂过程中,这些复制的染色体彼此分开,并准确地分为完整的两组染色体,分别进入两个子细胞。

弗莱明的成果,得益于当时的两大工业发展。一是德国的染料业。细胞学家们尝试了种种染料,试图使细胞的不同结构能不同程度地被染色,以便能在显微镜下区分开来。在1858年,被广泛用于染布的洋红被发现稀释后滴到细胞上,能使细胞核着色比细胞质更深。1865年,又发现了一种用于染细胞核的重要染料苏木精。染色最深的―染色体‖因此被发现。

另一个是德国的光学工业。在1878年,弗莱明成为首批使用油浸透镜显微镜的人,放大倍数达到1000倍。8年后,他又能使用消多色差透镜,放大倍数达到了光学显微镜的极限2500倍。

正是借助于高超的显微镜技术,使人们观察到在细胞分裂即将开始时,包裹细胞核的膜虽然消失了,细胞核里面的物质却没有溶解。核内的物质也并非以前有人设想的那样是颗粒状物质,而是由细丝构成的网络(染色质)。在核膜消失的同时,染色质凝缩成一些染色更深的带状物,即染色体。每一个物种的细胞中都有固定数目的染色体(人体有22对常染色体和一对性染色体),有规律地排列在细胞中间的赤道平面上。之后,每条染色体都分成两半,彼此分开并移向细胞的两极。在那里形成新的核膜包裹染色体,染色体则又回复成丝状的染色质。

2)减数分裂

魏斯曼的种质学说认为,种质一定有其化学实体,它就存在于细胞核中的线状染色体中。由于受精的过程是卵子和精子相结合成为合子(受精卵)的过程,那么在卵子和精子成熟的过程中,其中的染色体必定减少一半,以使结合后的染色体回到正常数目。魏斯曼预言,生殖细胞在发育过程中必须出现一个染色体的减数分裂过程。这一预言不久就被显微镜观察所证实。

1883年,比利时胚胎学家贝内登(E·van Beneden,1846~1910),以马蛔虫为材料,发现其精子和卵细胞各自只有体细胞染色体数目的一半,受精卵又恢复了两对染色体(马蛔虫体细胞有两对染色体)。1890年德国细胞学家鲍维里确认,精子和卵细胞形成要经过减数分裂。1891年德国动物学家亨金描述了形成精子和卵细胞的减数分裂的全过程。

在减数分裂过程中,细胞首先进行遗传物质的复制,然后进行两次分裂,产生4个新的细胞,即性细胞。每个性细胞中的遗传物质只有1套,故性细胞又被称为配子。当不同类

型的配子(如精细胞、卵细胞)结合以后,形成合子(二倍体细胞),即受精卵。受精卵是一个新生命的开始,从受精卵出发,通过细胞反复不断的有丝分裂和分化,逐步成长发育成新的个体。

例如,人类的体细胞是二倍体,有46条(23对)染色体,其中44条(22对)为常染色体,另外两条为性染色体。经过减数分裂所产生的性细胞(精子和卵子)是单倍体,仅有23条染色体。当精子和卵子结合以后,形成二倍体的受精卵,孕育出一个新的生命。

3、染色体是遗传的物质载体的发现

1888年,德国人沃尔德耶(W ·Waldeyer)称细胞内的丝状体为―染色体‖(希腊语chroma 颜色+ soma 体),并猜测其与遗传有关。

孟德尔遗传学说被发现以后,人们马上想到染色体可能就是遗传因子。1904年,萨顿(W · S · Sutton)证明了染色体总是成对存在,而在每个生殖细胞中则是成单的,这就指明了染色体与孟德尔遗传因子的平行性。萨顿认为,染色体很可能是遗传因子的载体。但染色体数目很少,如豌豆只有7对,人也只有23对,但遗传特征却是多样的,因此,萨顿猜测,每条染色体上带有多个遗传因子。

1909年的约翰逊(W · Johannsen)称孟德尔假定的―遗传因子‖为―基因‖,并明确区别基因型和表型。

1909年,詹森斯(F · A · Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象,为解释基因连锁现象提供了基础。

二)现代遗传学的兴起

遗传的两个基本定律——分离定律和自由组合定律在得到科学界的公认以后,许多生物学家开始用其他的动物和植物作材料,进行杂交试验。但是,他们在进行两对相对性状的杂交试验时发现,并不是所有的结果都符合基因的自由组合定律。1906年,有两位科学家在试验香豌豆时,出现了子Ⅱ代(F2)不出现自由组合的现象,表现为或都是父型、或都是母型,即同亲本性状完全一样,不符合孟德尔定律。很多人据此怀疑孟德尔理论的正确性,摩尔根通过实验,发展了孟德尔理论的理论,将遗传学推向一个新的发展阶段。

1、摩尔根简介

摩尔根(T · H · Morgan,1866-1945),美国生物学家与遗传学家,发现染色体的遗传机制,创立染色体遗传理论,现代实验生物学奠基人。

1909年开始,他和助手利用果蝇进行遗传学研究,从中发现了伴性遗传规律,并发现了连锁、交换和不分离规律等,从而发展了染色体遗传学说。并进一步证明基因在染色体上呈直线排列,从而发展了染色体遗传学说。为表彰他在创立染色体遗传理论(认为遗传基因是在染色体上作直线排列)方面的功绩,诺贝尔基金会授予他1933年度生理学及医学奖金。

2、摩尔根果蝇实验

摩尔根青年时代是一位博物学家,后来才转向实验生物学。起初他对孟德尔理论和染色体学说持怀疑态度,认为缺少实验证据。1908年,他读到德弗里斯《突变论》一书,受到很大的震动。此后,他亲自动手做有关遗传问题的实验,结果使他越来越相信染色体和遗传物质的载体,特别是决定性别的唯一因素。

1909年,他开始利用果蝇作为实验材料,研究生物遗传性状中的突变现象。为了诱发果蝇突变,他们想了各种办法,如在黑暗的环境中饲养果蝇连续几十代,希望果蝇的眼睛

变异;使用χ光照射、用不同的温度,加糖、加盐、加酸、加碱,甚至不让果蝇睡觉等各种手段来处理,但都没有成功。

1)果蝇作为实验材料的优势:

※果蝇容易饲养;生命周期短;繁殖力强;

※果蝇有3对常染色体和一对X/Y染色体,清晰可辩;果蝇突变型多。

2)红眼果蝇与白眼果蝇实验

1910年5月,白眼雄果蝇与一只红眼雌果蝇进行交配。下一代果蝇全是红眼果蝇,一共是1240只。

一只白眼雌果蝇与一只正常的雄果蝇交配。后代中一半是红眼、一半是白眼的雄果蝇,全部雌性都为正常的红眼睛。

摩尔根认为:―眼睛的颜色基因(R)与性别决定的基因是结在一起的,即在χ染色体上。‖果蝇的―白眼‖等性状与性别相关联, 一个染色体可以携带两个性状。如果子代那样得到一条既带有白眼基因的χ染色体,又有一条y 染色体的话,即发育为白眼雄果蝇。

2)残翅果蝇与长翅果蝇实验

摩尔根等人用纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇交配,他们看到子一代(F1)都是灰身长翅的,按照遗传的两个基本定律——分离定律和自由组合定律,果蝇的灰身(B)对黑身(b)是显性;长翅(V)对残翅(v)是显性。所以,纯种灰身长翅果蝇的基因型与纯种黑身残翅果蝇的基因型应该分别是(BBVV)和(bbvv)。F1的基因型应该是(BbVv)。

摩尔根又让F1的雄果蝇(BbVv)与双隐性类型的雌果蝇(bbvv)测交,按照自由组合定律,测交后代中应该出现4种不同的类型,即灰身长翅、灰身残翅、黑身长翅、黑身残翅,并且它们之间的数量比应该为1:1:1:1。但是,杂交的结果与原来预测的完全不同,只出现两种和亲本完全相同的类型:灰身长翅(BbVv)和黑身残翅(bbvv),并且两者的数量各占50%。很明显,这个测交的结果是无法用基因的自由组合定律来解释的。

为什么会出现上述试验结果呢?摩尔根认为果蝇的灰身基因和长翅基因位于同条染色体上;黑身基因和残翅基因也位于同一条染色体上。因此,当F1雄果蝇与黑身残翅的雌果蝇交配后,只能产生灰身长翅和黑身残翅两种类型,并且这两者的数量各占50%。

位于一对同源染色体上的两对(或两对以上)等位基因,在向下一代传递时,同一条染色体上的不同基因连在一起不相分离的现象,叫做连锁。在上述雄果蝇的测交试验中,只有基因的连锁,没有基因之间的交换,这种连锁为完全连锁。在完全连锁遗传中,后代只表现出亲本类型。

不完全连锁遗传

摩尔根等人还做了另一组试验,他们让子一代(F1)的雌果蝇(BbVv)与双隐性类型的雄果蝇(bbvv)测交。

测交后代的表现型与基因自由组合定律中测交的结果一样,也是4种类型;灰身长翅,灰身残翅、黑身长翅和黑身残翅,但是,它们之间的数量比并不符合基因的自由组合定律中的1:1:1:1,而是与亲本表现型相同类型的比例很大(占总数的84%);与亲本表现型不同类型的比例很小(占总数的16%)。

为什么会出现上述的试验结果呢?摩尔根认为,位于同一条染色体上的两个基因的连锁关系有时是可以改变的。在细胞进行减数分裂形成配子的过程中(即出现四分体时),如果同源染色体中,来自父方的染色单体与来自母方的染色单体相互交换了对应部分,在交换

区段上的等位基因就会发生交换,这种交换可以产生新的基因组合。所以测交后,在子代产生了与亲代表现型相同类型的同时,也产生了与亲代表现型不同的新类型。

但是,为什么测交后代的数量比不是1:1:1:1呢?这是因为F1在形成配子时,大部分配子中的同一条染色体上的这两个基因是连锁的,因而生成的配子和配子特别多(各占42%),只有一小部分配子中的两个基因因为交换(交叉点正好位于基因B与V、b与v的中间)而产生了新的组合,因而生成的配子很少(各占8%)。因此,F1与双隐性类型测交,就产生了这样的结果:灰身长翅占42%,黑身残翅占42%,灰身残翅占8%,黑身长翅占8%。在上述雌果蝇的测交试验中,由于基因在向下一代传递的过程中,不仅有连锁,还出现了交换,因此,这种遗传是不完全连锁遗传。

基因的连锁和交换定律的实质是:在进行减数分裂形成配子时,位于同一条染色体上的不同基因,常常连在一起进入配子;在减数分裂形成四分体时,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换,因而产生了基因的重组。

基因的连锁和交换定律与基因的自由组合定律并不矛盾,它们是在不同情况下发生的遗传规律:位于非同源染色体上的两对(或多对)基因,是按照自由组合定律向后代传递的,而位于同源染色体上的两对(或多对)基因,则是按照连锁和交换定律向后代传递的。

基因的连锁和交换定律科学地解释了孟德尔的遗传定律所不能解释的遗传现象。豌豆的染色体为7个,其基因连锁群也是7个,而孟德尔研究的7对性状恰恰分布在7对染色体上,所以出现了典型的自由组合定律。

基因连锁和交换定律对于生物育种的意义

在育种工作中,根据育种目标选配杂交亲本时,必须考虑基因之间的连锁关系。如几个有利性状的基因连锁在一起,这对育种工作就很有利。例如,大麦抗秆锈病与抗散黑穗病的基因就是紧密连锁的,只要注意选择大麦抗秆锈病的植株,就等于同时选择了抗散黑穗病的植株,达到一举两得的目的。

如果不利性状与有利性状的基因连锁在一起,就要采取措施打破基因连锁,促成基因交换,从而培育出优良品种来。

3、摩尔根遗传染色体理论

1911年摩尔根提出―染色体遗传理论‖。摩尔根发现,基因在每条染色体内是直线排列的。染色体可以自由组合,而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的。摩尔根把这种特点称为基因的―连锁‖。摩尔根在长期的试验中发现,由于同源染色体的断离与结合,而产生了基因的互相交换。不过交换的情况很少,只占1%。连锁和交换定律,是摩尔根发现的遗传第三定律。

1926年摩尔根提出基因学说,发表《基因论》。主要内容有:基因是连续的遗传物质;是染色体上的遗传单位,有很高的稳定性,能自我复制和发生变异;在个体发育中,一定的基因在一定的条件下,控制着一定的代谢过程,从而体现在一定的遗传特性和特征的表现上;生物进化的材料主要是基因及其突变等论点。这是对孟德尔遗传学说的重大发展。

摩尔根及其同事、学生用果蝇做实验材料。到1925年已经发现它有四对染色体,并鉴定了约100个不同的基因。并且由交配试验而确定连锁的程度,可以用来测量染色体上基因间的距离。给出了第一个果蝇染色体连锁图,从而确立了基因作为遗传基本单位的概念。

4、摩尔根与其学生

Herman Joseph Muller(1890-1967)发现χ线照射引起基因突变,为人工诱导突变开辟了重要途径,获得1946年诺贝尔生理学或医学奖。

穆勒曾经怀着沉重的心情写道:他的获得诺贝尔奖的导师摩尔根只不过勉强地接受了孟德尔遗传学说所包含的关于遗传的现代观点,而且这点勉强接受,还是受了他的学生的影响。他的学生用日益增多的实验数据和解释去极力影响他。1911年以后,大部分真正重要的材料和1913年以后几乎全部重要的材料,都是由较年轻的科学工作者在完全不归他领导的试验中发现的。这些试验是他们根据自己比较先进的观点设计的。可是他们得出的结果和所做的解释,后来都被摩尔根采纳了。这些科学成果由摩尔根向科学界和一般公众发表。这些成果被说成是―摩尔根主义‖。

穆勒一再强调摩尔根在科学上采取蛮年讲理的态度,以及由此而在the Drosophila stock room (果蝇实验室),造成害怕被剽窃的心理。他认为,在创建―摩尔根遗传学说‖过程中,大人物从比较年轻的科学工作者身上下降剽窃,然后有些比较年轻的科学工作者又相互剽窃,而且泰然自得。

三、遗传物质的化学本质学

染色体由蛋白质和核酸构成,是蛋白质还是核酸在遗传过程中起着主导作用呢?科学家经过多年艰苦的探索才找到正确答案。

早在19世纪,恩格斯根据当时科学的发展,就指出:―生命是蛋白体的存在方式,这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。‖ 蛋白体的包括蛋白质、酶和核酸等生物大分子。所谓生物大分子,是指这些物质不但有生物功能,而且分子量较大,结构比较复杂。一般的无机物,原子数目少,分子量小。如食盐NaCl,只有两个原子,分子量是58。而蛋白质和核酸等生物大分子则通常由几千甚至几十万个原子组成,分子量可以从几万一直到几百万以上,所以叫生物大分子。正是这些生物大分子的复杂结构决定了它们的特殊性质,决定了它们在生命活动中所起的重要作用。

1 、核酸与蛋白质

1)核酸

※核酸的发现

核酸是米歇尔1868年在德国做研究时从脓细胞中最先提取的一种酸性物质,后来称为核酸,不被看作是遗传信息的载体。

弗里德里希·米歇尔(Friedrich Miescher,1844-1895),瑞士生理学家。

※核酸的组成

20世纪初,德国生物化学家科塞尔(Albert Kossel 1853-1927)初步弄清了核酸的组成。核酸是由含有不同碱基的四种核苷酸组成的,每一种核苷酸是由一个碱基、一个五碳糖和一个磷酸根组成的。

进一步的分析工作是由科塞尔的学生琼斯(W ·Jones 1865-1935 )和美籍俄国科学家列文在20年代进行的。他们发现有两种不同类型的核酸,一种为核糖核酸,用RNA (ribonucleic acid)表示,另一种为了脱氧核糖核酸,用DNA (deoxyribonucleic acid )表示。它们都是由含有不同碱基的四种核苷酸组成的,DNA中的碱基为:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)等四种碱基;RNA :腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)等四种碱基。

2)蛋白质

蛋白质的名称是瑞典滑翔机柏采里乌斯1836年提出的。蛋白质种类多,但都由20种氨基酸构成,19世纪的生物化学家们已发现其中的13种氨基酸。

1902年,德国化学家埃米尔·费舍尔提出蛋白质肽链结构理论,认为蛋白质就是由许多肽键连接起来的氨基酸长链,称多肽链。1907年,费舍尔在实验室内合成了18个肽的长链。

20世纪以后,人们发现蛋白质的功能越来越多,其重要作用也越来越明显,如具有高效催化作用的生物酶、生物体内分泌的激素、垂体激素以及在生物体内起免役作用的γ–球蛋白等都是蛋白质。因此,长期以来,许多科学家都认为基因是蛋白质,认为构成蛋白质的20种氨基酸的各种排列组合拥有贮存大量信息的潜力,DNA只不过在遗传过程中发挥某些辅助的生理作用。

2、DNA ——遗传信息的载体

1)、肺炎双球菌转化实验

弗雷德里克·格里菲斯(Frederick Griffith,1879-1941),英国细菌学家,1928年,格里菲斯进行了肺炎双球菌转化实验,证明在两种肺炎双球菌之间存在一种―转化因子‖,后来被证明为DNA的转移。

两种肺炎双球菌,Rough型,无包膜,无传染性;Smooth型有包膜,有传染性。

死的S型+ 活的R型→活的S型

可以推断:S型细菌中存在某种转化物质:R型→S型

2)、艾弗里:遗传物质可能是DNA

奥斯瓦尔德·西奧多·艾弗里(Oswald Theodore Avery,1877-1955),美国医生、最早的分子生物学家之一、免疫化学先驱,曾长期在纽约市洛克菲勒研究院附属医院工作。埃弗里最大成就是1944年与科林·麦克劳德和麦克林恩·麦卡蒂共同发现脱氧核糖核酸(DNA)是染色体的主要成分及构成基因的主要材料。

把从加热的S型菌中分离出的提取液(含有转化因子)在去掉各种蛋白质、类脂物、多糖和RNA等后,再放进R型菌的培养物中,仍然保持活性;而用专门降解DNA的酶处理后,就丧失活性。由此,可以断定:使细菌性状发生转化的因子是DNA,而不是蛋白质或RNA。

但艾弗里等人对于自己的实验结果过于谨慎,不愿将自己的发现推广为一般的结论。他们强调,他们的实验结果仅仅支持这样一种见解:DNA是个别细菌中特殊遗传性的携带者,没有证据表明所以机体的全部特性都是由同一分子传递的。他们没有勇气同传统观念决裂,回避DNA是基因、基因只不过是DNA这个主张。他们的工作报告发表后,他们羞羞答答的结论也不被人所承认,反而遭到保守派的批评。

艾弗里对于自己的实验结果过于谨慎,不愿将自己的发现推广为一般的结论。表面上是一偶然现象,是一个案,实际上它反映了科学界存在的一个普遍现象:普朗克原理。他当时已66岁,思想上比较保守,成为普朗克原理的实践者,而实际上,他也是普朗克原理的受害者。

艾弗里在20世纪30年代、40年代、50年代,多次获诺贝尔奖提名。起初,艾弗里由于对于抗原的研究工作而获提名,后来是因为对DNA的研究被提名。但是,有一位评审委员近乎固执地认为,遗传物质存在于蛋白质中,DNA只是遗传物质赖以存在的框架而已。

3)、噬菌体感染细菌实验

赫尔希(Hershey,Alfred Day,1908~1997),美国微生物学家。赫尔希与卢里亚、德尔布吕克组成了世界闻名的噬菌体研究小组,到1952年已发展到四十人左右。DNA双螺旋结构模型的建立者之一沃森就是这个小组的成员。1952年,赫尔希与他的学生蔡斯(Martha Chase 1927~ )用同位素示踪法确认DNA是遗传物质。

赫尔希、德尔布吕克和卢里亚因其工作分享了1969年诺贝尔生理学和医学奖。

1945年,赫尔希表明在噬菌体及其捕食的细菌细胞中都有自发的突变发生,这与卢里亚同时独立做出的结果相同。1946年,他证明不同病毒的遗传物质能够自发结合产生突变的效应,这同德尔布吕克独立证明的结果也一样。

T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒,T2噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量增殖。T2噬菌体头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的,在它的头部内含有一个DNA分子。

DNA含磷而不含硫,蛋白质则正好相反。用含有放射性硫或放射性磷的培养基分别培养感染噬菌体的细菌。两种培养基中的噬菌体都会合成蛋白质外壳和DNA内芯。一个是蛋白质外壳带有放射性,一个是DNA内芯带有放射性。

让这两种在不同部位带有放射性的噬菌体分别去感染寄生细菌,在细菌尚未裂解时(噬菌体在细菌内繁殖后,会使细菌细胞裂解而释放出大量噬菌体),搅拌振荡液体培养基,使DNA与蛋白质外壳分离出来。

噬菌体感染细菌实验明确地证明了DNA携带了噬菌体自我复制的信息,不仅包括噬菌体DNA自我复制的信息,也包括指导噬菌体全部外壳蛋白质合成的信息。这一实验再次证明了DNA是遗传信息的载体。这个结果一经公布,立即被公认。几个月之后,现代生物学上最伟大的发现就横空出世。

世界生物学史资料

世界生物学发展史 生物学的发展经历了萌芽期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期。 生物学发展的萌芽时期是指人类产生(约300万年前)到阶级社会出现(约4000年)之间的一段时期。这时人类处于石器时代,原始人开始了栽培植物、饲养动物并有了原始的医术,这一切为生物学发展奠定了基础。 到了奴隶社会(约4000年前开始)和封建社会后期,人类进入了铁器时代。随着生产的发展,出现了原始的农业、牧业和医药业,有了生物知识的积累,植物学、动物学和解剖学还停留在搜集事实的阶段。但在搜集的同时也进行了整理,并被后人叫做所谓的古代生物学。古代的生物学在欧洲以古希腊为中心,著名的学者有亚里士多德研究(形态学和分类学)和古罗马的盖仑(研究解11剖学和生理学),他们的学说在生物学领域内整整统治了1000年。中国的古代生物学,则侧重研究农学和医药学。 从15世纪下半叶到18世纪末是近代生物学的第一阶段,这一时期,在生物学研究中,主要的有维萨里等人的解剖学,哈维的生理学,林耐的分类学以及从18世纪末并继续到19世纪初的拉马克等人的进化学说。 19世纪的自然科学,进入了全面繁荣的时代。近代生物学的主要领域在19世纪都获得重大进展。如细胞的发现,达尔文生物进化论的创立,孟德尔遗传学的提出。巴斯德和科赫等人奠定了微生物学的科学基础,并在工农业和医学上产生了巨大影响。17世纪建立起来的动物(包括人体)生理学到19世纪有了明显的进展,著名学者有弥勒、杜布瓦·雷蒙、谢切诺夫和巴甫洛夫等人。由于萨克斯、普费弗和季米里亚捷夫的努力,使植物生理学在理论上达到了系统化。 20世纪的生物学即属于现代生物学的范畴,始于1900年孟德尔学说的重新发现。此后,遗传学向理论(包括生物进化)和实践(主要是植物育种)两个方面深入发展。与此同时,由于物理学、化学和数学对生物学的渗透以及许多新的研究手段的应用,一些新的边缘学科如生物物理、生物数学应运而生。50年代中期,由于华生和克里克等人的努力,产生了分子生物学。随着分子生物学和分子遗传学的发展以及形态研究的深入,细胞学也进入分子水平,出现了细胞生物学。20世纪蓬勃发展的生态学在生物学中的地位日益增长。它的研究范围从群落扩大到生态系统,以至包括多种类型生态系统的综合考察和全球性的“生物圈”。它与地学、环境科学以及社会科学的结合,对生产和社会已产生重大的影响。此外另一门崭新的学科——神经生物学猛然崛起,人们愈来愈体会到神经系统,尤其是大脑的研究对生物学和人类发展的作用。20世纪的进化论研究也有明显的突破,集中表现在对进化机制和微观层次规律的揭示方面。总之,现代生物学正向微观和综合方向深入。 诺贝尔生理学医学奖 诺贝尔(Nobel.A,1833~1896),瑞典化学家、发明家、企业家。因硝化炸药、无烟炸药等的发明和制造而著称。拥有发明专利355项以上。1895年立遗嘱,将其遗产作为基金,

分子生物学发展史之我感

分子生物学发展史之我感 19世纪后期到20世纪50年代,分子生物学完成了两大重点突破:确定了蛋白质是生命的主要基础物质;确定了生物遗传的物质是DNA。 1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型,这一发现犹如黎明中亮起的第一道曙光,照亮了隐藏在黑暗中的条条大路,为之后的一系列发现照明了方向,由此步入了分子生物学的建立和发展阶段。而后DNA半保留复制模型的确立,DNA作为模板转录RNA,RNA作为模板利用氨基酸合成蛋白质,RNA作为模板转录DNA。这些成果的发现共同建立了以中心法则为基础的分子生物学基本理论体系。 中心法则建立的这一过程大约花了近20年,是几代科学家辛苦专研的共同成果,个人觉得这个发展过程还是很飞速的。看分子生物学发展史,我觉得也是在看诺贝尔化学、生理和医学奖收获史。就以中心法则建立的这一过程来说,每走一小步都是一个突破,都极其重要,往往也标志着下一个突破的到来。没有DNA半保留复制方式的发现,没有RNA聚合酶的发现,就不会有转录的发现,再就不会有翻译等等的发现。这每一小步成果也都建立在科学家大胆创新的思维,合理的实验设计,共同合作和坚持不懈的反复实验基础之上。同时,在获得这一系列成果的过程中,科学家们也创造了更多的实验方法与新技术。这些新方法新技术往往推动一个学科的快速发展,甚至带来一个新的交叉学科。随着分子生物学的进一步发展,已经渗透到各个领域,分子结构生物学,分子细胞生物学,分子遗传学,分子发育生物学…… 20世纪70年代后,以基因工程技术的出现作为新的里程碑,标志人类从认识生命本质到迈出改造生命的步伐。在D.Baltimore、R.Dulbecco和H.M.Temin 发现肿瘤病毒与细胞遗传物质之间的相互作用,以及W.Arber、D.Nathans、H.O.mith发现限制性内切酶并荣获1978年诺贝尔生理或医学奖后,基因工程技术得到迅速发展。这得益于许多分子生物学新技术的不断涌现。M.R.Capecchi、O.Smithies和M.J.Evans凭借“基因打靶技术”共同分享了2007年度诺贝尔生理学或医学奖,“基因打靶”技术利用细胞脱氧核糖核酸(DNA)可与外源性DNA 同源序列发生同源重组的性质,可以定向改造生物某一基因。借助这一从上世纪80年代发展起来的技术,人们得以按照预先设计的方式对生物遗传信息进行精细改造。可以瞄准某一特定基因,使其失去活性,进而研究该特定基因的功能。尽管“基因打靶”技术刚刚诞生20余年,全世界的科学家已经利用该技术先后对小鼠的上万个基因进行了精确研究。根据导致人类疾病的各种基因缺陷,科学家培育了超过500种存在不同基因变异的小鼠,这些变异小鼠对应的人类疾病包括心血管疾病、神经病变,糖尿病和癌症等。评委会认为,是因为其“开创了全新的研究领域”,为人类攻克某些疾病提供了药物试验的动物模型。我对这一技术印象深刻,不仅惊叹于它的革新,更惊叹于其实际应用功能。它在医学领域的应用或将攻克很多人类疾病,给医学进步带来很大利益。所以说,一个学科的发展往往能推动另一学科的发展,学科之间是有界限的,往往也是无界限的。除了基因打靶,更多的技术已经被发现或将要被发现。每一次的技术革新都在影响着人类生活,给人带来更多福祉。这也教诲我们在科研工作中要有发现的眼睛,创新的思维。 学习了分子生物学的发展历史,发现分子生物学是生命科学范围发展最迅速

中医护理的发展历史简介

中医护理的发展历史简介 中医护理同中医学一样有着悠久的历史,自从有了人类,有了疾病,就有了医和护,医护是同源的。中医护理学的发展史可分七个时期。 萌芽时期约距170万年前,我们的祖先为了生活和生存,在与疾病作斗争中,逐步积累了不少护理知识。如从西安半坡村发掘的带有门户通道房屋的遗址,说明上古人已懂得筑房可避狂风暴雨和野兽的袭击。用兽皮和树皮作衣可避寒防邪等护理。氏族公社后,随着部落间斗争,当受伤后采用泥土、树叶、草茎等涂裹伤口的外用护理法。定居下来后,通过对动、植物的长期观察和尝试,认识到更多的动、植物和药物,并用于病人,《史记》中记载有神农氏尝百草的例证。 护理学基本形成时期夏、商、周至春秋时期,随着社会生产力和文化的发展,护理学也得到相应发展。如河南安阳殷王墓中发掘出来的甲骨文中记载的“沐”字,很像人在盆中用水洗澡,说明当时人们已有定期沐浴的卫生习惯。周代,人们已懂得凿井和饮食护理。如《左传》记载:“土厚水深,居之不疾”和“土薄水浅……其恶易觏”的论述,说明当时已知水土等居住条件与人体健康的关系。并开始进行灭鼠、除虫、改善环境卫生等防病调护等活动。 春秋时期,人们已了解四时气候变化与疾病的关系,如《周礼》记载四季发病:“春时有病首疾,夏时有痒疥疾,秋时有疟寒疾,冬时有咳上气”说明四季气候变化影响人体的健康,气候失常导致疾病的流行。它提示人们要做好气象、起居等护理,顺应四时气候避免疾病的发生。从《周记?天官》中有:“凡民之疾病分而治之,死终则各书其所以而入医师。”说明当时已开始分科治疗和护理,并已建立了治疗、书写死亡报告等医疗文件的记录制度。这一时期护理学基本形成的另一标志,是护理和治疗病人不再求助于巫术占卜,而是通过客观检查和观察来判断疾病的吉凶。如《周记》记载以五音(角、徵、宫、商、羽五个音阶)、五声(呼、笑、歌、哭、呻)和五色(青、紫、蓝、白、黑)来判断疾病的吉凶。这是运用中医五音、五声和五色配肝、心、脾、肺、肾五脏的学说,通过声音和面色观察来推测五脏病变和吉凶。同时随着文化的发展,针药知识也得到发展,从而扩大了给药的途径和方法。 理论体系确立时期战国时期,七国争雄,新兴封建制度建立,思想文化领域中出现了“百家争鸣”的局面。我国最早医学理论专著《黄帝内经》,系统地总结了古代医学成就和护理经验,运用当时朴素的唯物论和辩证法思想对人体的生理、病理变化及疾病的诊断、治疗和护理等方面作了较全面的阐述,初步奠定了中医护理的理论基础。《黄帝内经》中有关护理的内容十分丰富,它不但提出了“寒者热之”、“热者寒之”“虚则补之”、“实则泻之”的正护原则,和“热因热

中国中医药发展史

一文读懂中国中医药发展史 西医药开始对中国医学产生影响是在19世纪初,至今不过百余年的历史,而此前的数千年间,中医药为中华民族的繁衍昌盛和人类健康作出了卓越贡献,是中华数千年绚烂文化不可分割的组成部分。 早在几千年前的远古时代,我们的祖先在日常饮食劳作和与大自然的抗争中就积累了一些用药知识。人们发现食用了某些动、植物后具有减轻或消除病痛的功效,这就是认识中药的起源。随着人类的进化,开始有目的地寻找防治疾病的药物和方法,所谓“神农尝百草”和“药食同源”就是当时的真实写照。 人们在烘火取暖时发现用兽皮、树皮包上烧热的石块或沙土作局部取暖可消除某些病痛,逐渐形成了热熨法和灸法;在使用石器劳作时发现身体某一部位受到刺伤后反能解除其他部位的病痛,从而创造了运用砭石、骨针治疗的方法,并在此基础上逐渐发展为针刺疗法,进而形成了经络学说,初步形成了原始医学。 春秋战国时期,扁鹊在总结前人经验的基础上,提出了“望、闻、问、切”四诊合参的方法,扁鹊精于内、外、妇、儿、五官等科,应用砭刺、针灸、按摩、汤液、热熨等法治疗疾病,奠定了中医临床诊断和治疗的理论基础,扁鹊是中国传统医学的鼻祖,中医理论的奠基人,被后人誉为“医祖”。

我国现存最早的中医典籍《黄帝内经》于两千多年前的秦汉时期问世。全面系统阐述了人体的解剖、生理、病理以及疾病的治疗的原则与方法,提出了“治未病”的预防医学理观念,确立了中医学的思维模式,标志着中医从单纯的临床经验积累发展到系统理论总结阶段,形成了中医药理论体系框架。 秦汉后期,随着交通日渐发达,少数民族地区的犀角、琥珀、羚羊角、麝香,以及南海的龙眼、荔枝核等渐为内地医家所采用,东南亚等地的药材也不断进入中国。 《神农本草经》就是当时流传下来的现存最早的药物学专著,它总结了汉以前人们的药物知识,载药365种,并记述了君臣佐使、七情和合、四气五味等药物学理论,对于合理处方、安全用药、提高疗效具有十分重要的指导作用。长期临床实践和现代科学研究证明该书所载药效大多是正确的,如麻黄治喘,黄连治痢,海藻治瘿等。 东汉时期,张仲景所著《伤寒杂病论》提出了外感热病(包括瘟疫等传染病)的诊治原则和方法,论述了内伤杂病的病因、病证、诊法、治疗、预防等辨证规律和原则,确立了辨证论治的理论和方法体系,被中医界称为“医圣”。 后世又将该书分为《伤寒论》和《金匮要略》,两书实收剂269首,基本上概括了临床各科的常用方剂,被誉为“方书之祖”。东汉末年,“外科鼻祖”华佗创制了麻醉剂“麻沸散”,开创了麻醉药用于外科手术的先河,较西医的麻醉药提早了1600多年。

地球与生物的进化详细史

生物进化史 一、冥古宙(地球形成——亿年前) .古地理 地球从亿年前形成,从一个炽热地岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需亿年),出现原始地海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在亿年前到亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星地轰击.冥古宙在亿年前结束后,内太阳系不再有大规模撞击事件. 因为这个时期地岩石几乎没有保存到现在地(已知地地球最古老地岩石位于北美地台盖层地艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞尔片麻岩层地杰克希尔斯部分),所以并没有正式地细分.但月岩从多亿年前就比较好地保存下来,因此月球地质年代地某些主要划分可参照用于地球地冥古宙划代.冥古宙地最后一个代对应为月球地质年代中地早雨海世,以月球地东海撞击事件为结束时间(约为亿年),这也是内太阳系地后期重轰击期地结束标志. 零散地锆石结晶沉积在西加拿大和西澳地杰克山中地沉积物里,对锆石地研究发现,液态水必然已存在了有四十四亿年之久,非常接近地球形成地时刻. .气候 在形成地球地物质当中,曾经存在过大量地水.在地球地形成时期,其质量比现在地小,水分子也就更容易挣脱重力.据推测,当时氢气和氦气在大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度地稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变. 有理论认为,在地球地年轻时期,它地一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去地部分后来形成了月球.然而,在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时地组成成份却与完全融化地假设并不相符,事实上也很难将巨大地岩石完全融化并混在一起.不过相当一部分地物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻地行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成地大气层. 岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温地易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气和水蒸气地高密度二氧化碳大气层.另外,尽管当时表面温度有℃,但液态地海洋依然能够存在,这得益于大气层带来地高气压.随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中地大部分,不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈地震荡. 二、太古宙(亿年前) .古地理 太古宙起始于内太阳系晚期重轰击期地结束,地球岩石开始稳定存在并可以保留到现在.太古宙结束于亿年前地大氧化事件,以甲烷为主地还原性地太古宙原始大气转变为氧气丰富地氧化性地元古宙大气,并导致了持续亿年地地球第一个冰期——休伦冰期. 太古宙形成地地壳厚度还不大,同时尚未进行充分地分异过程.由于地壳厚度较小,幔源物质容易沿裂隙上行,常有大规模地超基性、基性断裂喷溢活动.此外,也有频繁地中酸性岩浆活动和火山活动.多次地岩浆活动、构造运动使岩石变质很深,再加上缺少生物化石,给恢复古地理面貌和沉积环境造成很大困难. 在当今大陆壳地范围内,长期处于活动不稳定状态,陆表海占绝对优势. 在太古代中晚期,随着陆壳某些部分开始固结硬化,终于形成了稳定地基底地块——陆核.陆核地形成标志着地壳构造发展地第一大阶段地结束. 太古宙有多少次构造运动,目前研究地很不清楚.在世界范围内可能有次主要地构造运动,在中国比较确认地是太古宙晚期地阜平运动. 大约在亿年前,出现了目前已知最早地大陆——乌尔大陆(),它可能是当时地表上面积最

中医护理学基础:中医护理发展简史——形成

中医护理学基础:中医护理发展简史——形 成 中医护理学的初步形成阶段(战国──东汉时期)任何一门学科都要有理论作基础的,虽然我们认为护可能早于医,因为,原始人生了病,开始并没有医药,只有他的亲人照料他、看护他。后来有了医疗活动,但有关护理方面的知识均散在于各医家的著作中,没有护理专著。 《黄帝内经》奠定了中医护理学的基础 《皇帝内经》是我国第一部医学典籍,成书于战国至秦汉时期,全面总结了秦汉以前的医学成就。实为历代医家的经验总结和汇编。全书分《素问》、《灵枢》两部分。 基本观点有整体观、阴阳平衡观、邪正斗争观、重视预防观。 基本学说有阴阳五行学说、藏象经络学说、病因病机学说、诊法治则学说等。同时也论述了中医护理学的理论知识。 《神农本草经》与用药护理 《神农本草经》是我国现存最早的一部药物学重要典籍,和《内经》一样,非一时一人之手笔,大约是秦汉以来

许多医药学家不断搜集,直至东汉时期,才最后加工整理成书的。全书共分三卷,共收载药物365种,其中植物药252种,动物药67种,矿物药46种。根据药物性能、功效的不同,分为上、中、下三品。 本书概括地讲述了君、臣、佐、使的药物学理论,另外还有药物的七情合和、四气五味等理论,对药物的配伍、组成方剂有具体的指导意义,对临床护理观察药效和毒性反应也有指导价值。 《伤寒杂病论》开创了辨证施护的先河 《伤寒杂病论》是汉代医家张仲景所著。 张仲景继承了《黄帝内经》等古典医籍的基本理论,以六经论伤寒,以脏腑论杂病,提出了包括理、法、方、药在内的辨证论治原则,使祖国医学的基本理论与临床实践紧密地结合起来,不仅奠定了中医辨证论治的理论体系,也为临床辨证施护开了先河。本书强调服药护理、饮食护理对疾病的作用,并创建一些护理技术。 华佗-医疗体育的奠基人 华佗是我国后汉时期的名医,精通内、外、妇、儿、针灸等,以外科著称。首创麻沸散,创编了“五禽戏”。其在古代气功导引的基础上,模仿虎、鹿、猿、熊、鸟等五种动物的活动姿态,创编了一套保健体操,名叫“五禽戏”,使头、身、腰、四肢等各个关节都得到活动。认为“人体欲

中医药学发展史

中医药学发展史 摘要:中医药学有数千年的悠久历史,是中华民族长期同疾病作斗争的经验总结,是中国优秀传统文化的主要组成部分。中医药学具有独特的理论体系,丰富的医疗实践经验,它既古老又充满生机,千百年来一直有效的指导着临床实践,为中华民族的繁衍昌盛,为世界医学的发展和全人类的健康事业作出了卓越的贡献。 关键词:中医药学的起源、中医药学理论的确立、中医药学理论体系的发展回眸百年中医药的历史长河,我们或许更能深切认识此次中医中药中国行的意义和价值。伴着中华民族近代百年的跌宕起伏,刻着中华文化烙印的中医药也走过坎坷多艰之途。在西方文化的冲击下,中医药遭受质疑之声始终不曾断绝,2006年一度为全社会关注的所谓“取消中医”论调,再次给中医药发展投下阴影。 《诗经》是我国现存文献中最早涉及药物的书籍,仅植物药就有杞(枸杞)、艾(艾叶)、桑椹等50多种。《尚书》中已有“若药弗瞑眩,厥疾弗瘳”的记载,这可能与当时多用大剂量且副作用较大的药物治病有关。同时也说明人们当时对药物的性能及副作用已有一定的了解。《礼记》中关于“孟夏月也……聚蓄百药”,则反映了人们已注意到在一定的采集季节广泛采集贮存药物。到了西周、春秋时期,药物品种增加,人们的用药经验也日益丰富。此时虽还没有出现药物学专著,但在很多文献中都有关于药物的记载。如《周礼·天官》中述的“五药”,可能是对药物的初步分类;书中还有对胆矾、丹砂、雄黄、礐石、磁石这“五毒”炼制的外用腐蚀药,这可能成为中国古代使用化学药物的最早记录。《诗经》中也有关于药物的丰富记载,书中记录了大量的动植物,虽然没有明确指明这些动植物的药用作用,但是许多都是后世所使用的药物,如芣苢(车前)、藚(泽泻)、葛(葛根)、薇(白薇)、芩(黄芩)、虻(贝母)、荑(白茅)、壶(葫芦)、木瓜、枣等。《诗经》中对一些植物的采集、采地及食用的效果也有一些记载。《山海经》是在先秦文献中记载药物最多的,其中还明确指出了药物的功

世界生物学史之十三20世纪的生物学(精)

世界生物学史之十三: 20世纪的生物学 20世纪特别是50年代以后,生物学同化学、物理学和数学相互交叉渗透,取得了一系列划时代的科学成就,使它跻身精确科学,成为当代成果最多和最吸引人的基础学科之一。关于生命的研究,已经不只是生物学家的任务,也是物理学、化学家以及数学家兴趣较大的领域。现在的生物学常被称为“生命科学”,不仅因为它更深入到生命本质问题,还因为它是多学科的共同产物。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已经成为综合探讨全球问题的环境科学的主要组成部分。 生物学的各个分支学科,包括分类学、生理学、进化论等,都取得了重要进展,然而促使生物学的面貌发生根本变化的主要分支学科则是遗传学、生物化学和微生物学。遗传学的研究从1900年孟德尔定律的再发现以后与细胞学相结合,随之建立了基因论。到30年代,基因论已被公认是在生物个体水平和群体水平上研究性状遗传的指导理论。遗传学也因而在生物学中甚至在整个科学中占有重要地位。生物化学自1877年提取出离体的“酿酶(zyma se)”以后,对生物体内新陈代谢的研究进展迅速,到40年代生物体内分解代谢途径已基本阐明。同时,酶的本质和生物能的研究也有长足进展。对蛋白质、核酸、糖、脂肪等生命基本物质则不仅阐明其基本组分,并且开始了三维结构的探索。微生物学除了对霉菌、细菌继续研究外,在20世纪30~40年代还阐明了病毒与噬菌体的本质。这3个分支学科各自的发展和相互交叉,为分子生物学的出现奠定了基础。 第二次世界大战以后,生物学发生了质的飞跃。1953年DNA双螺旋结构的发现标志着分子生物学的诞生,也标志着生物学的探索开始进入了揭开生命之谜的大门。此后,遗传密码的破译,重组DNA技术的建立,不仅创建起分子遗传学,而且使肿瘤学和免疫学都在分子水平上取得突出成就。神经生物学,特别是在大脑的研究方面也都出现重大突破。可见,2 0世纪的生物学不仅直接影响着本身各分支学科的发展,而且对农学和医学,甚至对方兴未艾的产业革命已经和将要产生巨大的影响。科学史家普遍认为在20世纪50年代以后生物科学发生了一场革命。这场革命从其开辟新领域,从其对其他科学所产生的作用、从其对社会和人们思想的冲击等方面来考察,其影响之大绝不逊色于20世纪前30年中发生的物理学革命。 20世纪生物学的迅速发展,受到社会经济高速发展的有力支持,使生物学的研究能够迅速大量的应用现代物理学、化学的原理、方法和精密仪器。这样,生物学的定量研究逐渐得到发展。由于一些物理学家和数学家被吸引来探索生命之谜的未知领域,理论生物学这一新学科开始出现。理论生物学是主要用数、理、化方法研究各种生命现象的一个分支学科。早期的代表著作有奥地利L.von贝塔兰菲的《理论生物学》(第一卷1932、第二卷1942);M.贝格纳的《生物学的思想方法》(1959)等。

分子生物学的研究及发展

分子生物学的应用及发展 摘要:本文在文献检索的基础上,对分子生物学的发展简史,基本原理,研究领域等作了简单介绍,阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用,并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量,以更新本身的物质组成,而山现生长、繁殖,在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代;同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中,防水分外,有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中,以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题,产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科,它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学,是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的,从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度,来理解这五类行为类型:生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系,从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用,促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速,如转基因动植物等。在医学领域,为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径,使医学科学中原有的学科发生分化组合,医学分子生物学等新的学科分支不断产生,使医学科学发生了深刻的变革,不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会,也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]:

生物技术的发展史

生物技术的发展史 生物技术不完全是一门新兴学科,它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。传统生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪及其他食品的传统工艺。现代生物技术则是指70年代末80年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。生物技术是指:应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术,其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。 当今世界各国综合国力的竞争,实际上是现代科学技术的竞争。现代生物技术被世界各国视为一种二十一世纪高新技术。我国早在1986年初制定的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术等高技术的首位。第一次技术革命,工业革命,解放人的双手;第二次技术革命,信息技术,扩展人的大脑;第三次技术革命,生物技术,改造生命本身。现代生物技术之所以会被世界各国如此重视和关注,是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题及资源问题的关键性技术;还因为它与理、工、医、农等科技的发展,与伦理、道德法律等社会问题都有着密切的关系,对国计民生将产生重大的影响。现代生物技术的主要内容包括:基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质(酶)工程,此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物、生物冶金、生物信息等技术。直接相关联的学科:分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域:农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术。 现代生物技术使用了大量的现代化高精尖仪器。这些仪器全部都是由微机控制的、全自动化的。这就是现代微电子学和计算机技术与生物技术的结合和渗透。如超速离心机、电子显微镜、高效液相色谱、DNA合成仪、DNA序列分析仪等。没有这些结合和渗透,生物技术的研究就不可能深入到分子水平,也就不会有今天的现代生物技术。 现代生物技术的主要内容:疾病治疗--用于控制人类疾病的医药产品,包括抗生素、生物药品、基因治疗。快速而准确的诊断--临床检测与诊断,食品、环境与农业检测。农业、林业与园艺--新的农作物或动物的基因改造、保存,肥料,杀虫剂:如生物农药、生物肥料等。食品--扩大食品、饮料及营养素的来源:如单细胞蛋白等。环境--废物处理、生物净化及新能源。化学品--酶、DNA/RNA及特殊化学品、金属。设备--由生物技术生产的金属、生物反应器、计算机芯片及生物技术使用的设备等。 现代生物技术的发展:(1)提高农作物产量及其品质。培育抗逆的作物优良品系。 通过基因工程技术对生物进行基因转移,使生物体获得新的优良品性,称之为转基因技术。通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。至1994年全世界批准进行田间试验的转基因植物已达1467例,涉及的作物种类包括马铃薯、油菜、烟草、玉米、水稻、番茄、甜菜、棉花、大豆等。转基因性能包括抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。例如我国首创的两系法水稻杂交优势利用,已先培育出了具实用价值的梗型光敏核不育系N5047S、7001S等新品系,一般增产达10%以上,高产可达40%。国家杂交水稻工程技术中心袁隆平教授,1997年试种其培育的“超级杂交稻”3.6亩,平均亩产达884kg。1998年总理特批基金1000万元,用于支持该项研究的深化与推广。我国学者还将苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白转入棉花,培育抗虫棉,对棉铃虫杀虫率高达80%以上。(2)植物种苗的工厂化生产;利用细胞工程技术对优良品种进行大量的快速无性繁殖,实现工业化生产。该项技术又称植物的微繁殖技术。植物细胞具有全能性,一个植物细胞有如一株潜在的植物。利用植物的这种特性,可以从植物的根、茎、叶、果、穗、胚珠、胚乳、官或组织取得一定量的细胞,在试管中培养这些细胞,使之生长成为所谓的愈伤组织;愈伤组织具有很强的繁殖能力,可在试管内大量繁殖。(3)提高粮食品质;生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外,还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。例如美国威斯康星大学的学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中,使用权向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。利用转基因技术培育番茄可延缓其成熟变软,从而避免

(完整版)生物工程的发展简史

生物工程的发展简史 1 第一章绪论第一节生物工程的发展简史按照生物工程的定义.人类对生物工程的实践可迫溯到远古原始人类生活期间.为此,可把生物工程的发展分成三个时期:①传统生物技术时期;②近代生物工程的形成和发展时期;③现代生物工程时期。一、传统生物技术时期生物工程不是一门新学科,它是从传统生物技术发展来的。传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用并造福于人类.在西方,苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。古埃及人则在公元前4000 年就开始用经发酵的面团制作面包,在公元前20 世纪时已掌握了用裸麦制作“啤酒”的技巧。公元前25 世纪古巴尔于人开始制作酸奶;公元前20 世纪古亚述人已会用葡萄酿酒(葡萄实际上沾有酵母)。公元前17 世纪古西班牙人曾用类似目前细菌浸取铜矿的方法获取铜。在石器时代后期,我国人民就会利用谷物造酒,这是最早的发酵技术。荷兰人詹生(Z. Janssen)于1590 年制作了世界上最早的显微镜,其后1665 年英国的胡克(R. Hooke)也制作了显微镜,但都因放大倍数有限而无法观察到细菌和酵母。但胡克却观察到了霉菌,还观察到了植物切片中存在胞粒状物质,因而把它称为细胞(cell),此名称一直沿用至今。1676 年,荷兰人列文虎克(Leeuwen Hoe 幻用自磨的镜片制作显微镜,其放大倍数可近300 倍,并观察和描绘了杆菌、球菌、螺旋菌等微生物的图像,为人类进一步了解和研究微生物创造了条件.并为近代生物技术时期的降临做出了重大贡献。1838 年德国的施莱登(M一J. Schlwiden)和施旺(T. Schwan)共同ON 明了细胞是动植物的基本单位,因而成为细胞学的奠基人;1855 年微耳和R. Virchow 发现了新细胞是从原有细胞分离而形成的,即新细胞来自老细胞的事实;1858 年托劳贝(Trauhe)提出了发醉是靠酶的作用进行的概念;1859 年英国的达尔文《C. R. delvan)撰写了《物种起惊》一书,提出了以自然选择为基础的进化学说,并指出生命的基础是物质。自胡克从显微镜中观察到微生物到微生物学的诞生约经历了近200 年.受到人们思想观念、习惯势力、经济实力、生产方式等因素的制约。产业革命的浪潮当时还没卷入到食品、化工领域来。对发酵还习惯于作坊式生产。1866 年微生物学的莫基人,被称为微生物学之父的法国人巴斯德(L. Pasteur)以实验结果有力地摧毁了微生物的“自行发生论”。他首先证实了发酵是由微生物引起的,并建立了微生物的纯种培养技术,从而为发酵技术的发展提供了理论基础,使发酵技术纳人了科学的轨道。他提出了一种防止葡萄酒变酸的消毒法〔被称为巴斯德消毒法(Pasteurization),一般在60℃时维持一段时间以杀死食品、牛奶和饮料中的病原菌」;1857 年他明确地指出酒精是酵母细胞生命活动的产物,并在1863 年进一步指出所有的发酥都是微生物作用的结果,不同的微生物引起不同的发酵。1874 年丹麦人汉森(Hansan)在牛胃中提取了凝乳酶,1879 年发现了醋酸杆菌;1876 年德国的库尼(W. Kuhne)首创了"enzyme"一字,意即“在酵母中”;1881 年采用微生物生产乳酸; 1885 年开始用人工方法生产蘑菇;1897 年德国的毕希纳(E 一Buchner )发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精的发醉,并认为这是酶的作用,并于1907 年因此发现而获得诺贝尔化学奖,19 世纪末德国和法国一些城市开始用微生物处理污水. 细菌学的莫基人,德国的科赫(R. Koch)首先用染色法观察了细菌的形态;1881 年他与他的助手们发明了加人琼脂的固体培养基并利用它在平皿中以接种针醚上混合菌液在固体培养基表面上划线培养以获得单抱子菌落的方法,此方法一直被沿用至今,他的另一个杰出贡献是发现了结核菌,并因此获1905 年的诺贝尔生理学及医学奖.1914 年开始建立作为食品和饲料的酵母生产线;1915 年德国开发了面包酵母的生产线;1915 年

中医护理学发展史

中医护理学发展史及基本特点 时间:2015年5月6日地点:六楼会议室主讲人:姜艳华 主讲内容:中医护理学发展史 一、古代中医护理学得形成与发展 1、早在远古时代期,原始人类为了生存,以植物和野兽为食,用兽皮或树叶遮体,是过着“巢穴而居”的生活。在生活和劳动过程中,偶然受伤便设法涂裹包,身体疼痛不适便揉捏按压,天气变化则趋避寒温,并通过对动物、植物的长期观察和尝试,逐渐熟悉和认识了动、植物的营养、毒性和药用价值。原始人类这些本能的保护自身、减轻痛苦的自疗和互动活动,即是医护的开始。当人们发现一些本能的方法具有预防疾病和康复的作用,从而有目的地去实施时,即形成了护理学的萌芽。 2、战国至东汉时期,随着科学文化的迅速发展,为中医护理学理论体系的逐步形成奠定了基础。初步建立了中医学的理论体系。 《皇帝内经》、《难经》、《神农本草经》和《伤寒杂病论》等医学典籍相继问世,标志着中医学理论体系的初步形成,也为中医护理的发展奠定了理论基础。 3、杰出医家华佗是我国后汉时期外科和医疗体育的奠基人,他不仅创造性地使用酒服麻沸散作为外科手术的麻醉剂,还吸取前人“引导”的精华,模仿虎、鹿、熊、猿、鸟的姿态,创造了五禽戏,使头、身、腰等各个关节都得到运动,认为“人体欲得劳动,但不当使极耳。动摇则谷得消,血脉流通,病不得生,譬犹户枢不朽是也”,把体育和医疗护理结合起来。 这是最早的康复护理的方法,也对体育保健事业的发展具有重要的意义。 4、晋隋唐时期是中医护理理论和专科护理全面发展的时期,这一时期医学理论和技术得到迅速发展,出现了众多名医著作,促进了中医药理论体系的进一步发展 5、东晋葛洪所著的《肘后救卒方》集中医急救、传染病、内、外、妇、五官、精神、骨伤各科之大成,书中对各科护理均有详细的阐述 6、唐代孙思邈所著的《千金翼方》和《备急千金要方》是两本以记载处方和其他各种治病手段为主的方书 《备急千金要方》一书载方5300首,较系统地总结和反应了自《皇帝内经》以后至唐代初期的医学成就,并详细论述了临床各科的临证护理、投药、食疗及养生、婴幼儿保健、护理等内容,对妇女怀孕、养胎、分娩乃至产褥期的护理作了详细的叙述,同时还记载了许多小儿喂养和护理方法 7、宋金元时期是中医学百家争鸣、百花齐放的时期医学发展迅速,流派纷呈 8、元代宫廷饮膳太医忽思慧编撰的《饮膳正要》是这一时期饮食营养学得代表作 9、明清时期是中国医药学深化发展时期 这一时期的诸多医家在丰富的临床经验的基础上,结合哲学研究成果,经过反复探讨,提出了许多创见,

中医发展史

中医发展史 中医有着悠久的历史。早在远古时代,我们的祖先在与大自然作斗争中就创造了原始医学。人们在寻找食物的过程中,发现某些食物能减轻或消除某些病症,这就是发现和应用中药的起源;在烘火取暖的基础上,发现用兽皮、树皮包上烧热的石块或沙土作局部取暖可消除某些病痛,通过反复实践和改进,逐渐产生了热熨法和灸法;在使用石器作为生产工具的过程中,发现人体某一部位受到刺伤后反能解除另一部位的病痛,从而创造了运用砭石、骨针治疗的方法,并在此基础上,逐渐发展为针刺疗法,进而形成了经络学说。 中医理论主要来源于对实践的总结,并在实践中不断得到充实和发展。早在两千多年前,中国现存最早的中医理论专著《黄帝内经》问世。该书系统总结了在此之前的治疗经验和医学理论,结合当时的其他自然科学成就,运用朴素的唯物论和辨证法思想,对人体的解剖、生理、病理以及疾病的诊断、治疗与预防,做了比较全面的阐述,初步奠定了中医学的理论基础。《难经》是一部与《黄帝内经》相媲美的古典医籍,成书于汉之前,相传系秦越人所著。其内容亦包括生理、病理、诊断、治疗等各方面,补充了《黄帝内经》之不足。 秦汉以来,内外交通日渐发达,少数民族地区的犀角、琥珀、羚羊角、麝香,以及南海的龙眼、荔枝核等,渐为内地医家所采用。东南亚等地的药材也不断进入中国,从而丰富人们的药材知识。《神农本草经》就是当时流传下来的、中国现存最早的药物学专著。它总结了汉以前人们的药物知识,载药365种,并记述了君、臣、佐、使、七情和合、四气五味等药物学理论。长期临床实践和现代科学研究证明:该书所载药效大多是正确的,如麻黄治喘,黄连治痢,海藻治瘿等。 公元三世纪,东汉著名医家张仲景在深入钻研《素问》、《针经》、《难经》等古典医籍的基础上,广泛采集众人的有效药方,并结合自己的临床经验,著成《伤寒杂病论》。该书以六经辨伤寒,以脏腑辨杂病,确立了中医学辨证施治的理论体系与治疗原则,为临床医学的发展奠定了基础。后世又将该书分为《伤寒论》和《金匮要略》。其中,《伤寒论》载方113首(实为112首,因其中的禹余粮丸有方无药),

地球与生物的进化详细史

生物进化史 一、冥古宙(地球形成——38亿年前) 1.古地理 地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击。冥古宙在38亿年前结束后,内太阳系不再有大规模撞击事件。 因为这个时期的岩石几乎没有保存到现在的(已知的地球最古老的岩石位于北美地台盖层的艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞尔片麻岩层的杰克希尔斯部分),所以并没有正式的细分。但月岩从40多亿年前就比较好的保存下来,因此月球地质年代的某些主要划分可参照用于地球的冥古宙划代。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。 零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里,对锆石的研究发现,液态水必然已存在了有四十四亿年之久,非常接近地球形成的时刻。 2.气候 在形成地球的物质当中,曾经存在过大量的水。在地球的形成时期,其质量比现在的小,水分子也就更容易挣脱重力。据推测,当时氢气和氦气在大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度的稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变。 有理论认为,在地球的年轻时期,它的一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去的部分后来形成了月球。然而,在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时的组成成份却与完全融化的假设并不相符,事实上也很难将巨大的岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分的物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻的行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成的大气层。 岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温的易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气和水蒸气的高密度二氧化碳大气层。另外,尽管当时表面温度有230℃,但液态的海洋依然能够存在,这得益于CO2大气层带来的高气压。随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中的大部分CO2,不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈的震荡。 二、太古宙(38-25亿年前) 1.古地理 太古宙起始于内太阳系晚期重轰击期的结束,地球岩石开始稳定存在并可以保留到现在。太古宙结束于25亿年前的大氧化事件,以甲烷为主的还原性的太古宙原始大气转变为氧气丰富的氧化性的元古宙大气,并导致了持续3亿年的地球第一个冰期——休伦冰期。 太古宙形成的地壳厚度还不大,同时尚未进行充分的分异过程。由于地壳厚度较小,幔源物质容易沿裂隙上行,常有大规模的超基性、基性断裂喷溢活动。此外,也有频繁的中酸性岩浆活动和火山活动。多次的岩浆活动、构造运动使岩石变质很深,再加上缺少生物化石,给恢复古地理面貌和沉积环境造成很大困难。 在当今大陆壳的范围内,长期处于活动不稳定状态,陆表海占绝对优势。在太古代中晚期,

生化技术发展史

生化技术发展史 生化技术不完全是一门新兴学科,它包括传统生物技术和现代 生物技术两部分。传统生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪及其他食品的传统工艺。现代生物技术则是指 70 年代末 80 年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程 为核心的新兴学科。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。生物技术是指:应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种 商品的技术,其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微 生物改良环境的技术。 当今世界各国综合国力的竞争,实际上是现代科学技术的竞争。现代生物技术被世界各国视为一种二十一世纪高新技术。我国早 在 1986 年初制定的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技 术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术 和新材料技术等高技术的首位。第一次技术革命,工业革命,解放 人的双手;第二次技术革命,信息技术,扩展人的大脑;第三次技 术革命,生物技术,改造生命本身。现代生物技术之所以会被世界 各国如此重视和关注,是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺 问题、健康问题、环境问题及资源问题的关键性技术;还因为它与理、工、医、农等科技的发展,与伦理、道德法律等社会问题都有 着密切的关系,对国计民生将产生重大的影响。现代生物技术的主 要内容包括:基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质(酶)工程,此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害 化合物、生物冶金、生物信息等技术。直接相关联的学科:分子生 物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、 医药学等。对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域:农 业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术。 现代生物技术使用了大量的现代化高精尖仪器。这些仪器全部 都是由微机控制的、全自动化的。这就是现代微电子学和计算机技 术与生物技术的结合和渗透。如超速离心机、电子显微镜、高效 液相色谱、DNA 合成仪、DNA 序列分析仪等。没有这些结合和渗透,生物技术的研究就不可能深入到分子水平,也就不会有今天的现代 生物技术。 现代生物技术的主要内容:疾病治疗:用于控制人类疾病的医 药产品,包括抗生素、生物药品、基因治疗。快速而准确的诊断: 临床检测与诊断,食品、环境与农业检测。农业、林业与园艺,新

微生物学发展简史

1、史前期(约8000 年前一1676 ) ,各国劳动人民,①未见细菌等微生物的个体;②凭实践经验利用微 生物是有益活进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等)。 在17世纪下半叶,荷兰学者吕文虎克用自制的简易显微镜亲眼观察到细菌个体之前,对于一门学科来说尚没形成。这个时期称为微生物学史前时期。在这个时期,实际上人们在生产与日常生活中积累了不少关于微生物作用的经验规律,并且应用这些规律,创造财富,减少和消灭病害。民间早已广泛应用的酿酒、制醋、发面、腌制酸菜泡菜、盐渍、蜜饯等等。古埃及人也早已掌握制作面包和配制果酒技术。 这些都是人类在食品工艺中控制和应用微生物活动规律的典型例子。积肥、沤粪、翻土压青、豆类作物与其它作物的间作轮作,是人类在农业生产实践中控制和应用微生物生命活动规律的生产技术。种痘预防天花是人类控制和应用微生物生命活动规律在预防疾病保护健康方面的宝贵实践。尽管这些还没有上升为微生物学理论,但都是控制和应用微生物生命活动规律的实践活动。 2、初创期(1676 一1861 年),列文虎克,①自制单式显微镜,观察到细菌等微生物的个体;②出于个人 爱好对一些微生物进行形态描述。微生物的形态观察是从安东·列文虎克(Antony Van Leeuwenhock 1632-1732)发明的显微镜开始的,它是真正看见并描述微生物的第一人,他的显微镜在当时被认为是最精巧、最优良的单式显微镜,他利用能放大50~300倍的显微镜,清楚地看见了细菌和原生动物,而且还把观察结果报告给英国皇家学会,其中有详细的描述,并配有准确的插图。1695年,安东·列文虎克把自己积累的大量结果汇集在《安东·列文虎克所发现的自然界秘密》一书里。他的发现和描述首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物世界。这在微生物学的发展史上具有划时代的意义。这是首次对微生物形态和个体的观察和记载。随后,其他研究者凭借显微镜对于其它微生物类群进行的观察和记载,充实和扩大了人类对微生物类群形态的视野。但是在其后相当长的时间内,对于微生物作用的规律仍一无所知。这个时期也称为微生物学的创始时期。 3、奠基期(1861 一1897 年),巴斯德,①微生物学开始建立;②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法;③开始运用“实践―理论―实践”的思想方法开展研究;④建立了许多应用性分支学科;⑤进入寻找人类动物病原菌的黄金时期。继列文虎克发现微生物世界以后的200年间,微生物学的研究基本上停留在形态描述和分门别类阶段。直到19世纪中期,以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家才将微生物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段,揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因,并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术。从而奠定了微生物学的基础,同时开辟了医学和工业微生物等分支学科。巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。(1)巴斯德 巴斯德原是化学家,曾在化学上做出过重要的贡献,后来转向微生物学研究领域,为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献。主要集中在下列三个方面:①彻底否定了“自然发生”学说。“自生说”是一个古老学说,认为一切生物是自然发生的。到了17世纪,虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环,是“自生说”逐渐消弱,但是由于技术问题,如何证实微生物不是自然发生的仍是一个难题,这不仅是“自生说”

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