21世纪生命科学的研究进展和发展趋势
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学高身正明德睿智云南省唯一的省属重点师范大学学校:云南师范大学学院:生命科学学院专业:生物科学10级B班姓名:学号:学制: 四年浅谈现代生物技术发展历史摘要:现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。
医药生物技术起步最早、发展最快,目前世界已有2000多家生物技术公司,其中70%从事医药产品的开发。
生物技术工业总体日趋成熟,正在由风险产业变成以商业为动力,以市场为中心的产业。
应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质,基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。
关键字:现代生物技术历史现状研究导言科学家们认为,20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位,而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。
21世纪称为生命科学的世纪,生物技术称为21世纪的朝阳产业。
生命科学的新发现,生物技术的新突破,生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。
在生物技术领域取得的突破性进展可以彻底消除营养不良,改善食品的生产方式,消除各种污染,延长人类寿命,提高生命质量等。
一些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。
一.分类生物技术的发展可分为三个阶段,即传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术。
(一)传统生物技术阶段指19世纪末到20世纪30年代前,以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。
这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品,其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域,通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品,如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。
(二)近代生物技术阶段近代生物技术是以20世纪4O年代抗菌素的提取,50年代氨基酸的发酵到60年代酶制剂工程为线索,仍以微生物发酵技术为技术特征的。
这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展,细胞工程相关技术日臻完善,但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素,因此只能被视为近代生物技术。
生物科学专业发展前景方向生物科学专业发展前景生物科学是目前国际上发展最迅速、最热门的学科之一,美国科研队伍中有50%都在研究生物科学,不管是国际还是国内,国家对于生物科学的投入非常多,因此生物科学的发展前景十分乐观。
21世纪是生物世纪,生物学专业就业前景广阔。
现今,人口、环境、食物、资源与健康等日益严重的社会问题的解决,也都要依赖生物学与生物技术的技术。
可以说,生物学专业已经渗透到人类生产和生活的各个领域,生物学专业人才的就业前景广阔。
生物科学专业就业方向1、高校教师2、技术支持,跨国公司或较大的生物技术外企的技术支持3、公务员或事业单位4、技术顾问,专业的生物技术外企5、生物技术服务公司或科研单位,生物技术服务公司6、技术人员,酒厂,酱油厂,醋厂、生物制药厂等企业的技术人员。
7、出国留学。
生物科学就业前景怎么样生物科学专业的本科毕业生在工作过程中存在着比较明显的“高不成、低不就”的现象。
一方面,好的科研、企业单位是理想的择业对象,可是其要求自然也比较高,本科生的工作竞争优势不是很强,各个方面的能力都需要提高;另一方面,基层单位就业容易,可是条件差,发展也不太理想。
对于生物科学专业求职来说,文凭其实只是一小方面,招聘单位对文凭作出规定,无非也是希望应聘工作者有更高的专业能力。
所以说,专业知识、能力过硬才是重要的条件,在学习的过程中有意识的锻炼、提高自身的专业技能,也是增强竞争优势的方法。
随着社会对生物科学行业需求的增加,国家对本大学专业的重视程度也在不断提高,对这个专业的教学自然要有更高要求,会有越来越多的高校增设这个专业,对专业教育工作者的需求自然会增加。
而且,科技的进步更新是很快的,教育工作者也存在更新的趋势,这对生物科学毕业求职者来说也是很好的机会。
生物科学可以做什么工作1. 生物科学专业毕业做技术员工作。
收入非常有限,还是呆在实验室里面主要负责生产,前途更加难说了。
不要幻想着自己技术成熟了可以做个高工做个研发,N多的名校博士也只是窝在某些公司里面做生产和技术监督,根本谈不上研发,你也研发不出什么来。
克隆技术的进展与应用前景克隆技术是一种人工复制生物体的方法,它利用生物技术手段,以非自然方式复制一种个体的全部或部分基因,以产生与原个体相同或相似的生命体。
进入21世纪以来,克隆技术得到了广泛的应用和研究,在医药、动物养殖、生物科学、文化和艺术等领域都有着广泛的应用前景。
一、克隆技术在动物养殖和生物科学领域的应用在动物养殖领域,克隆技术可以用于严格控制繁殖纯种保持品种的纯度。
克隆技术可以帮助动物养殖业解决繁殖上的问题,提高动物繁殖的效率和品质,还可以帮助保持濒危物种的生存。
例如,克隆绵羊多莉和克隆猫咪“小号”等哺乳动物的成功克隆,让人们看到了克隆技术在生物科学领域的可能性。
在生物科学研究方面,克隆技术可以帮助探究生命科学中的重大问题,例如,如何防止遗传疾病的遗传,以及如何将有益的基因或基因剪切到个体中。
克隆技术可以修改基因来产生对人体有益的物质,以及模拟证明药物对人体的影响。
近年来,克隆技术在基因工程和修补方面的研究非常活跃,正在为实现基因治疗提供强有力的支持。
二、克隆技术在医药领域的应用在医药领域,克隆技术主要用于制备生物大分子如重组蛋白、抗体、肽等。
以肽为例,肽分子通常较小,没有毒副作用,可以应用于各种疾病,如抗肿瘤免疫治疗、肝炎治疗等等。
同时,基于克隆技术制备的医药产品,其质量和效力均较高,能最大程度地减少患者的痛苦。
此外,克隆技术还能够用于研究人体疾病和药物治疗的机制。
通过制备人类克隆细胞,科学家可以深入了解疾病的发病机理,探查诱发疾病的基因和环境因素。
同时,人类克隆细胞可以用于药物筛选,挖掘新药的生产,从而促进药物研发的创新。
三、克隆技术在文化和艺术领域的应用克隆技术在文化和艺术领域的应用非常广泛。
克隆技术可以通过制备仿制品,重现了一些重要文物、艺术品和工艺品,使得这些文章的珍贵价值能够让更多的人欣赏。
例如,欧洲某些博物馆,常用克隆技术复制微缩品,以保存以前很难保留的珍宝和展品。
同时,克隆技术还可以为文化艺术的发展带来一些全新的机会。
中国生物学发展历史及前景摘要:生命科学在20世纪的迅猛发展,特别是生物技术渗透到农业、医药、军事等社会生活各个层面的事实,不可置疑地验证了“21世纪是生物学世纪”的预言,其中基础生物学教育起着极大的推动作用。
在21世纪已走过3年之时,我国开设中学生物课也历经了102周年的苍伤历程,整整一个多世纪的坎坷发展历程表明,中学生物学具有强大的生命力,它在过去、现在和未来都将为生命科学乃至自然科学的发展做出巨大的贡献。
关键词:中国生物学发展历史发展前景引言:中国古代关于生物学的学习及应用就已经开始。
农业是应用生物学的最早形式之一,东西半球已经驯育出粮食作物。
医学方面,甲骨文已有与疾病相关的文字,《山海经》也有了关于疾病的记载。
畜牧业逐步出现了牛、羊等饲养牧群,当时的中国已知道养蚕的技术。
奴隶社会(约4000年前),人类进入铁器时代,出现了原始的农业、牧业和医药业,对植物学、动物学和解剖学还停留在搜集事实和整理阶段,被后人称为古代生物学。
而我国注重生物学知识的应用和发展却是在近一个多世纪,随着西方传教士带入中国的,才有了真正意义上的生物学。
最近一个多世纪,我国生物学发生了翻天覆地的变化。
而生物学作为一门基础学科,在我国建国以来就一直得到重视和发展。
一、我国中学生物教学的历史概况在中学生物教学开设百余年的历史长河中,按其教材体系和学科内容大致可分为如下几个阶段。
1.1分科教学阶段,又称博物学课程阶段此阶段把生物学知识按生物种类加以介绍,属于材料收集阶段。
上个世纪的20年代前后,美国、英国、奥地利等国把生物课分为植物学、动物学分别开设,讲授内容突出动植物的种类、结构和进化证据等。
生物学是近代从西方传入我国较早的一门学科,我国从1902年清朝制定的《奏定中学课堂章程》开始规定,中学设置博物课,讲授内容为植物学、动物学和生理卫生。
植物学讲授形态、构造、生理、分类;动物学讲授外形构造、生理习性和分类;生理卫生讲授人体的构造、知觉运动的机理及卫生常识。
21世纪科学与数学的进展趋势最近我在美国联邦政府的科学政策委员会里工作,为政府效劳的一个职责是你要关于不甚了解的超级大的题目进行说教。
因此大伙儿会原谅我在今天就咱们正在讨论的议题作某些猜想。
若是咱们同意这些大趋势确实是咱们今天看到的样子,那么咱们也会同意至少在不远的以后,这些趋势的动量将把它们运动到什么地址。
我要谈的最重要的论题是数学和科学正在如何彼此联系。
咱们正在领会到所有科学和数学的知识是彼此关联和彼此依托的。
咱们也开始看到这些知识作为原理和关系的集合体,已从不可见的原子扩展到地球上庞大的生物和社会系统。
其结果使咱们加倍清楚地熟悉到,需要将理论研究和应用研究紧密地靠近,也需要多个领域的人员进行合作.作为一个数学家,我的演讲要紧从数学角度看问题,由此动身可知,目前的时期显然是一个黄金时期。
其缘故之一是数学开始与科学和工程超级紧密地彼此作用。
这种彼此作用促使科学取得新的视野,也促使数学取得全然性的进步,我下面打算描述在科学和数学中五个要紧趋势,同时也谈到二十一世纪在等待咱们的一些挑战。
趋势一:研究从直线模型到动态模型第一个重要趋势应当是咱们描述研究的方式。
很多人在讨论科学政策时,都以为基础研究和应用研究不同。
他们说基础研究是为了自身的缘故而探讨知识的,用不着多想它将会有何用途。
而应用研究不同,这种研究在思想上具有比较特定的目标。
许多人谈论研究的”直线模型”,他们说知识只沿一个方向运动,从基础研究到应用研究再到开发,最后到应用。
可是这种模型与现实世界的情形并非完全符合,即即是最简单的研究项目也都包括思想和信息沿多个方向的动态流动。
研究者对这一点也可不能感到惊奇,因为他们的研究一直如此。
可是关于给研究者提供经费的机构来讲,可能会感到意外。
若是这些机构熟悉到研究的那个动态进程,他们可能会更有效地资助研究,从而把情形做得更好,例如,一个机构可能会明智地同时资助基础和应用研究,而不仅只资助一种研究,若是他们因为想要直接推动实际应用,而决定只资助应用研究,他们可能会严峻地扭曲科学的进程。
现代生物学进展资料近代生物学发展的三个阶段:一)、描述性生物学阶段:19世纪30年代,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说,指出细胞是一切动植物结构的基本单位,为研究生物的结构、生理、生殖和发育等奠定了基础。
1859年,英国生物学家达尔文,出版了《物种起源》一书,科学地阐述了以自然选择学说为中心的生物进化理论,这是人类对生物界认识的伟大成就,给神创论和物种不变论以沉重的打击,在推动现代生物学的发展方面起了巨大作用。
二)、实验生物学阶段。
19世纪中后期,自然科学在物理学的带动下取得了较大的成就。
物理和化学的实验方法和研究成果也逐渐引进到生物科学的研究领域。
到1900年,随着孟德尔发现的遗传定律被重新提出,生物学迈进到第二阶段—实验生物学阶段。
在这个阶段中,生物学家更多地用实验手段和理化技术来考察生命过程,由于生物化学、细胞遗传学等分支学科不断涌现,使生物科学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上来。
三)、分子生物学阶段:20世纪30年代以来,生物科学研究的主要目标是生物大分子——蛋白质和核酸上。
1944年,美国生物学家艾弗里用细菌作实验,第一次证明了DNA是遗传物质。
1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型,这是20世纪生物科学最伟大的成就,标志着生物科学的发展进入了一个新阶段——-分子生物学阶段。
21世纪生命科学的研究进展和发展趋势20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展,特别是分子生物学的突破性成就,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。
很多科学家认为,在未来的自然科学中,生命科学将要成为带头学科,甚至预言21世纪是生物学世纪,虽然目前对这些论断还有不同看法,但勿庸置疑,在21世纪生命科学将继续蓬勃发展,生命科学对自然科学所起的巨大推动作用,决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。
假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展,那么,未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。
浙江大学生命科学学院周乐长生命科学及其分支学科的特点与展望432009.06生命科学(LifeScience)是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律,以及各种生物之间和与环境之间相互关系的科学。
它不但类似于计算机和网络科学,是一门发展迅速的新兴科学,而且涉及面也非常广泛,从日常生活饮食到生命起源都是其研究的范畴。
因此,生命科学与其他学科间的交叉渗透也造就了许多前景无限的生长点与分支学科。
本文主要对生命科学及其分支学科的特点进行了分析和探讨,并就其前景做出展望。
一、生命科学的分支学科1.生物科学。
生物科学(Bioscience)其实就是狭义上的生命科学,它是一门以实验为基础,研究生命活动规律的学科。
其专业涉及面相当广,包括植物学、动物学、微生物学、神经学、生理学、组织学、解剖学等。
此学科的研究一般比较注重基本理论、知识和实验技能,更多地关心于生命活动的基本原理,是生命科学中其他学科的理论来源。
2.生物技术。
生物技术(Biotechnology)是以生命科学为基础,利用生物(或生物组织、细胞及其他组成部分)的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术学科。
其专业涉及基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等内容。
如果说生物科学属于生命科学中的上游学科,那生物技术则是名副其实的下游学科。
它更多地与工程学相结合,一方面为生物科学的研究提供技术支持,另一方面则不断推进生命科学的产业化进程。
3.生物信息学。
生物信息学(Bioinformatics)是在生命科学的研究中,以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一,其研究重点主要体现在比较基因组学、蛋白学和系统生物学等方面,具体说就是从核酸和蛋白质序列出发,分析比较序列中所表达结构功能的生物信息。
此外,借助于计算机和网络技术的不断发展,生物信息学在处理生物科学理论模型和完善生物技术生产控制上也起到了很大的帮助。
合成生物学技术
合成生物学是21世纪新兴的重大产业,也是生命科学领域发展迅速的前沿技术。
合成生物学技术是采用从分子结构层次开始的“合成生物学”原则研究、构建和重组生命蛋白质及其复合物的技术。
这项技术将生物序列和结构分析、设计、合成、组装和评价、识别等多个步骤结合在一起,使新型动物、植物、细菌,以及染色体和基因等可以被设计和重新构建,为当今现代社会带来更完善的生物技术支持。
合成生物学的应用范围非常广泛,从环境技术解决方案到疾病治疗,都可以用合成生物学的知识开发出科学的可操作的解决方案。
例如,一项关于合成细胞的研究已经在疾病治疗方面取得了显著的成就,这将为慢性疾病开辟出一条新路径。
此外,环境技术也可以利用合成生物学的技术,对环境有害物质进行有效的清除,从而保护环境。
另外,合成生物学的实践为多种分子生物学催生了前所未有的发展,从分子生物学到基因工程,再到分子细胞生物学,研究者能够利用这项技术研究分子的构成和关
系,从而可以以更深入的方式探索人类生物体,从而更好地对其功能进行控制和信息传递。
此外,合成生物学还可以用来分析和重组原核细菌,加快生物学发现,从而在药物发现、药物化学以及其他生命科学领域取得关键进展。
目前国外一些著名的大学机构已经开发出了一系列具有活性的药物以及新型基因构建体系,大大加速了对许多重大疾病的研究进展。
总之,合成生物学给各种生命科学提供了重大支持,在药物研发、环境保护以及疾病治疗等方面都有重大的贡献,展示了新型科学技术发展所带来的机遇。
合成生物学技术在未来也将会继续发挥作用,推动生命科学发展。
21世纪中国取得的科学成就1.引言1.1 概述概述:随着21世纪的来临,中国在科学领域取得了令人瞩目的成就。
在过去几十年里,中国科学家们在各个领域都取得了突破性的进展,推动了科学的前沿研究和应用技术的创新。
这些成就不仅为中国自身的发展做出了巨大贡献,也为全球的科学发展作出了积极贡献。
中国在科学研究领域的突破是多方面的。
首先,中国在基础科学研究方面取得了重大突破。
中国科学家在物理学、化学、生物学等基础科学领域的研究上不断推进了科学的边界。
例如,中国科学家在量子通信领域取得了里程碑式的成就,实现了全球范围内的量子通信梦想,为加密通信和信息安全提供了全新的解决方案。
此外,中国在应用科学的研究和创新方面也取得了重大突破。
举例来说,中国在人工智能、大数据、生物科技等领域的发展迅猛,不仅推动了科技创新,也为社会经济的发展注入了新的活力。
中国的高铁技术和无人驾驶技术在全球范围内处于领先地位,为交通运输带来了极大的改变。
中国科学成就的取得离不开政府的支持和投入,以及科研人员的努力和奉献。
中国政府加大了对科学研究的投资力度,提出了“创新驱动发展”的战略,推动科学研究和创新成果的转化应用。
同时,中国的科研人员积极参与国际合作和交流,借鉴和吸收国际先进科学技术,提高了自身的科研水平。
展望未来,中国的科学发展前景仍然广阔。
中国正在加快构建创新型国家,推动科技与经济的深度融合,加大在科学研究和技术创新领域的投入。
未来,中国科学家将继续在前沿领域开展创新研究,努力解决全球面临的重大科学难题,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
总而言之,21世纪中国在科学领域取得的成就是令人瞩目的。
中国的科学研究突破和技术创新不仅为国家自身发展带来了巨大的福祉,也为全球的科学进步作出了积极贡献。
我们有理由相信,未来中国科学的发展前景将更加光明,为人类社会的发展带来更多的希望与进步。
1.2 文章结构文章结构是指文章的组织和布局方式,它主要包括引言、正文和结论三个部分。
如何理解发育生物学这门分支学科它与生物学的其他学科分支如细胞生物学分子生物学有何区别 [生物 学科]
21世纪生命科学的研究进展和发展趋势
20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展,特别是分子生物学的突破性成就,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为,在未来的自然科学中,生命科学将要成为带头学科,甚至预言21世纪是生物学世纪,虽然目前对这些论断还有不同看法,但勿庸置疑,在21世纪生命科学将继续蓬勃发展,生命科学对自然科学所起的巨大推动作用,决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展,那么,未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候,一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题,如人口、地球环境、食物、资源与健康等重大问题的解决,莫不寄希望于生命科学与生物技术的进步。
2· 08·生命科学将成为21世纪自然科学的带头学科 20世纪50年代DNA双螺旋结构模型的发现,随后遗传信息传递“中心法则”的确立与DNA重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。分子生物学与遗传学的结合将用10
一15年测定出人类基因组30亿个碱基对(遗传密码)的全序列,人体细胞约有10万个基因。人类基因组的“工作草图”迄今20%的测序已达99.99%的准确率和完成率,今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因,诸如控制记忆与行为的基因,控制细胞衰老与程序性死亡的基因,新的癌基因与抑癌基因,以及与大量疾病有关的基因。将利用这些成果去为人类健康服务。
70年代后,分子生物学的发展,以基因工程为代表的生物工程的出现,生物技术通过对DNA链的精确切割与有目的地重组,使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。迄今生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景,尽管还存在有不少争议的问题,但很有可能成为21世纪的新兴产业。
发育生物学将要快速地兴起,它将要回答无数科学家100多年来孜孜以求而未解决的重大课题,一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体,阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理,从而为人类彻底控制动植物生长、发育创造条件。
RNA分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现,为数十年踏步不前的难题“生命如何起源”的解决提供了新的契机。在21世纪,人们还要试图在实验室人工合成生命体。人们己有可能利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干的尸体的DNA扩增,揭示其遗传密码,建立已绝灭生物的基因库,研究生物的进化与分类问题。 神经科学的崛起,预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有1011细胞的无比复杂的高级结构体系,21世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破,在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制,这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。
生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭,很多生物在没有被人类认识以前就已消亡,这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境,否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。
顺应生命科学迅速发展的形势,发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》,一项预算就高达30亿美元。
由于生命科学的发展,人才的需求量激增,近年除越来越多的物理学家,化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外,以美国为例,近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占51%。优秀青年科学家流向生命科学前沿,这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。
2. 08. 2 21世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势 80年代有远见的生物学家把分子生物学(包括分子遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科,无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是分子遗传学)不仅当前是生物科学的带头学科,在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。
有些科学家早就预测到,由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,必然促进发育生物学的蓬勃发展,从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”,这种预测已逐渐变为现实。
分子生物学(包括分子遗传学)在生命科学中的主流地位,以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位,细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。 很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰,然后将促进认知科学与行为科学的兴起。
生态学可能是最直接为人类生存环境服务,井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。
A.分子生物学 分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质,因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者,几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外,今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构,因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切,核酸是遗传信息的携带者与传递者,遗传信息由DNA~RNA一蛋白质的传递过程,称为遗传信息传递的“中心法则”,是分子生物学(分子遗传学)研究的核心。其基本问题己比较清楚,当前研究的重点是:
①约经10一15年,人类基因组30亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出,这是具有里程碑意义的工作;
②真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。
B.遗传学 遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科,且很难截然分开。
有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学,因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定,信息的表达是由基因的功能实现的,因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看,所有生命现象的机制,追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。 有人估计人体细胞内约有10万个基因,迄今弄清楚的不到5%,所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。
C.细胞生物学 著名生物学家威尔逊(Wilson)早在20世纪20年代就提出一句名言“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”,至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论,虽然当时没有找到具体解决的途径,但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位,细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学,细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化,细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的,但概括起来可能是两个基本点:
一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动,如生长、增殖、分化与衰老等,在此要涉及到一个全新的问题,细胞内外信号如何传递;二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构,并行使细胞的有序的生命活动。
今后20多年,以下一些问题可望取得重要进展与突破: ①遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者——染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。
②细胞骨架(包括核骨架与染色体骨架)的研究将得到全方位的进展。 ③细胞生物学与分子生物学、遗传学的结合,将在细胞分化机理研究方面有重要突破,为发育生物学快速发展奠定基础。
④细胞衰老与细胞程序化死亡的机理将在更深层次上阐明。 ⑤以细胞分子生物学为骨干学科与其他学科结合,人工装配生命体的理想可能逐步 实现。 D.发育生物学 从一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为一个结构与功能复杂的个体,是至今未能解决的生命科学的重大课题,也是发育生物学的主课题。由于近几十年分子生物学、遗传学与细胞生物学所取得一一系歹(突破性成果与知识的积累,已为解决这一重大课题创造了条件,这也就是今后发育生物学应运而飞速发展的原因。 发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质,从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题,而是一系列调节基因在时空上的联系与配合,从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题,但近年已初见端倪并有所突破。估计今后发育生物学将沿着这条道路深入下去,并可望取得丰硕的成果。
E.神经科学(或脑科学) 神经科学是研究人与动物神经系统(主要是脑)的结构与功能,在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系,含有10 11细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞,口何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域;神经科学的崛起,预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此各国政府投入巨资支持这一课题,包括美国总统签署的“命名1990年1月1日为脑的10年”不是没有道理的。
在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括: ①在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础; ②很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物; ③神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展; ④脑机能在理论上的进展与突破(如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明)会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制;