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生物学历史起源

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-01-08  浏览次数:1152
核心提示:生物学又称生命科学、生物科学,是一门由经验主义出发,广泛的研究生命的所有面向之自然科学,内容包括生命起源、演化、分布、构
生物学又称生命科学、生物科学,是一门由经验主义出发,广泛的研究生命的所有面向之自然科学,内容包括生命起源、演化、分布、构造、发育、功能、行为、与环境的互动关系,以及生物分类学等。
生物也是初中开始必学的一门学科。现代生物学是一个庞大而兼收并蓄的领域,由许多分支和分支学科组成。然而,尽管生物学的范围很广,在它里面有某些一般和统一概念支配一切的学习和研究,把它整合成单一的,和连贯的领域。在总体上,生物认识到细胞作为生命的基本单位,基因作为遗传的基本单元,和进化是推动新物种的合成和创建的引擎。今天还了解,所有生物体的生存是通过消耗和转换能量,通过调节内部环境保持一个稳定的和重要的条件。生物学史生物学史是人类从古至今对生命研究的过程。欧洲文艺复兴及近代时期,生物学思想被新的经验主义思想彻底变革并发现了一些新的生物。这次活动中比较突出的是对生理机能进行了实验和认真观察的安德雷亚斯·维萨里和威廉·哈维以及开始对生物进行分类和化石记录的博物学家卡尔·林奈和蒲丰,同时还对有机体的发展和行为进行研究,显微镜展示了之前从未看到的世界并为细胞学说打下基础。

基本信息

虽然生物学的概念作为单一领域出现于19世纪,但生物学从传统医学起就已经出现,并可以根据自然史追溯到古埃及医学及希腊罗马(英语:Greco-Roman world)时代亚里士多德和盖伦的工作。中世纪时,穆斯林医生(英语:Islamic medicine)及学者贾希兹(al-Jahiz)、阿维森纳、伊本·苏尔(Ibn Zuhr或Avenzoar)、伊本·贝塔尔(Ibn al-Baitar)及伊本·纳菲斯(Ibn al-Nafis)进一步发展。自然神学的重要性不断增长,在一定程度上回应了机械论(英语:mechanical philosophy)学说的兴起,鼓励了博物学的发展(虽然它也巩固了目的论的证明(英语:argument from design))。

发展

从18世纪到19世纪,植物学及动物学等生物科学逐渐形成专门的学科。拉瓦锡和其它物理学家开始通过物理和化学方法将有生物的世界和无生命的世界连接起来。探索博物学家如亚历山大·冯·洪堡调查了生物和他们所在环境之间的关系,这些关系取决于地理,并建立了生物地理学、生态学及动物行为学。博物学家开始否认本质主义并考虑灭绝及物种突变的重要性。细胞学说为生命的基础提供了新的角度。这些发展以及胚胎学和古生物学,被查尔斯·达尔文综合到自然选择的进化论中。19世纪末,自然发生说(英语:spontaneous generation)开始没落,同时疾病生源说(英语:germ theory of disease)兴起,而遗传的机制仍处于神秘状态。20世纪初,对孟德尔的作品的重新发现带来了托马斯·亨特·摩尔根和他的学生们的遗传学的快速发展。到了1930年代,群体遗传学和自然选择相结合形成“新达尔文主义”。新的学科得到了快速发展,特别是在沃森和克里克提出DNA的结构之后。随着分子生物学的中心法则的建立和遗传密码的破译,生物学被明显地分为有机体生物学(organismal biology)——主要研究生物体及所在的群体—和细胞生物学及分子生物学所在领域。到20世纪末,一些新学科如基因组学和蛋白质组学则打破了这一趋势,有机体生物学家使用了分子生物学的技术,而分子生物学家和细胞生物学家也调查了基因和环境的关系以及自然生物体的遗传。(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。(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(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、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%。46、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”。47、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。48、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。49、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。在自然科学还没有发展的古代,人们对生物的五光十色、绚丽多彩迷惑不解,他们往往把生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域,认为生命不服从于无生命物质的运动规律。不少人还将各种生命现象归结为一种非物质的力,即“活力”的作用。这些无根据的臆测,随着生物学的发展而逐渐被抛弃,在现代生物学中已经没有立足之地了。20世纪特别是40年代以来,生物学吸收了数学、物理学和化学等的成就,逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学,人们已经认识到生命是物质的一种运动形态。生命的基本单位是细胞,它是由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统,生命现象就是这一复杂系统中物质、能和信息三个量综合运动与传递的表现。生命有许多为无生命物质所不具备的特性。例如,生命能够在常温、常压下合成多种有机化合物,包括复杂的生物大分子;能够以远远超出机器的生产效率来利用环境中的物质和能制造体内的各种物质,而不排放污染环境的有害物质;能以极高的效率储存信息和传递信息;具有自我调节功能和自我复制能力;以不可逆的方式进行着个体发育和物种的演化等等,揭露生命过程中的机制具有巨大的理论和实践意义。现代生物学是一个有众多分支的庞大的知识体系,本文着重说明生物学研究的对象、分科、方法和意义。关于生命的本质和生物学发展的历史,将分别在“生命”、“生物学史”等条目中阐述。


 
 
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