20世紀50年代後,生物學進入了什麼階段

2021-03-05 09:22:16 字數 5773 閱讀 6382

1樓:萊庫寧誇我帥

分子生物

學標誌是2023年dna雙螺旋結構的發現

生物學經歷了漫長的發展過程,形成了系統而完整的科學體系,進入了模擬和試驗技術階段,幫助我們理解最基本的生命過程。

西方生物學在15世紀文藝復興運動後得到較快發展。16世紀中期,比利時醫生維薩留斯奠定了人體解剖學的基礎;17世紀上半葉,英國醫生哈維發現了血液迴圈;荷蘭的列文虎克在17世紀後期發現了微生物世界;18世紀時瑞典的林奈建立了生物的科學分類法,創立了雙名命名法。19世紀後,生物學獲得了快速的發展,其中最主要的有施萊登和施旺,建立的細胞學說;微爾和提出了細胞病理學說;達爾文2023年發表了不朽名著《物種起源》,奠定了科學進化論的基礎,2023年孟德爾遺傳定律的重新發現,等等。

由於這些重大進展,使生物學從原來的描述性學科發展成一門實驗性的學科。自20世紀50年代以來,由於自然科學新成就在生物學研究中的廣泛應用,更使生物學的研究逐步深入到分子結構與功能水平,從靜態觀察發展到對生命活動過程的分析和測定。2023年由沃森和克里克兩人提出了遺傳物質脫氧核糖核酸(dna)的雙螺旋結構模型,從此,把整個生物學研究推進到"分子生物學"的新階段。

到了70年代,一門由分子生物學與實踐密切聯絡的新學科——生物過程學脫穎而出,它標誌著生物學理論與實踐結合的最新成果,為人類更有效地利用和能動地改造生物界提供了銳利**。

2樓:憂鬱王子

20世紀特別是50年代以後,生物學同化學、物理學和數學相互交*滲透,取得了一系列劃時代的科學成就,使它躋身精確科學,成為當代成果最多和最吸引人的基礎學科之一。關於生命的研究,已經不只是生物學家的任務,也是物理學、化學家以及數學家興趣較大的領域。現在的生物學常被稱為「生命科學」,不僅因為它更深入到生命本質問題,還因為它是多學科的共同產物。

在微觀方面生物學已經從細胞水平進入到分子水平去探索生命的本質。在巨集觀方面生態學的發展已經成為綜合**全球問題的環境科學的主要組成部分。

生物學的各個分支學科,包括分類學、生理學、進化論等,都取得了重要進展,然而促使生物學的面貌發生根本變化的主要分支學科則是遺傳學、生物化學和微生物學。遺傳學的研究從2023年孟德爾定律的再發現以後與細胞學相結合,隨之建立了基因論。到30年代,基因論已被公認是在生物個體水平和群體水平上研究性狀遺傳的指導理論。

遺傳學也因而在生物學中甚至在整個科學中佔有重要地位。生物化學自2023年提取出離體的「釀酶(zymase)」以後,對生物體內新陳代謝的研究進展迅速,到40年代生物體內分解代謝途徑已基本闡明。同時,酶的本質和生物能的研究也有長足進展。

對蛋白質、核酸、糖、脂肪等生命基本物質則不僅闡明其基本組分,並且開始了三維結構的探索。微生物學除了對黴菌、細菌繼續研究外,在20世紀30~40年代還闡明瞭病毒與噬菌體的本質。這 3個分支學科各自的發展和相互交*,為分子生物學的出現奠定了基礎。

第二次世界大戰以後,生物學發生了質的飛躍。2023年dna雙螺旋結構的發現標誌著分子生物學的誕生,也標誌著生物學的探索開始進入了揭開生命之謎的大門。此後,遺傳密碼的破譯,重組dna技術的建立,不僅建立起分子遺傳學,而且使腫瘤學和免疫學都在分子水平上取得突出成就。

神經生物學,特別是在大腦的研究方面也都出現重大突破。可見,20世紀的生物學不僅直接影響著本身各分支學科的發展,而且對農學和醫學,甚至對方興未艾的產業革命已經和將要產生巨大的影響。科學史家普遍認為在20世紀50年代以後生物科學發生了一場革命。

這場革命從其開闢新領域,從其對其他科學所產生的作用、從其對社會和人們思想的衝擊等方面來考察,其影響之大絕不遜色於20世紀前30年中發生的物理學革命。

20世紀生物學的迅速發展,受到社會經濟高速發展的有力支援,使生物學的研究能夠迅速大量的應用現代物理學、化學的原理、方法和精密儀器。這樣,生物學的定量研究逐漸得到發展。由於一些物理學家和數學家被吸引來探索生命之謎的未知領域,理論生物學這一新學科開始出現。

理論生物學是主要用數、理、化方法研究各種生命現象的一個分支學科。早期的代表著作有奧地利l.von貝塔蘭菲的《理論生物學》(第一卷1932、第二卷1942);m.

貝格納的《生物學的思想方法》(1959)等。

19世紀生物學主要在歐洲各國發展,特別是在英國、德國和法國。例如,英國的劍橋和牛津等幾所有悠久歷史和科學基礎的大學和皇家學會的學術活動;德國的格丁根、海德堡、柏林等多所大學和凱撒-威廉研究所所屬的生物實驗室;法國的巴黎大學和2023年在巴黎建立起來的巴斯德研究所以及**的聖彼得堡大學等。20世紀這種情況發生了很大的變化。

這是因為:歐洲曾是兩次世界大戰的主要戰場;2023年希特勒法西斯**統治德國,推行殘酷的排猶種族主義政策。迫使大批猶太血統的和反法西斯統治的德國科學家移居國外,其中大部分輾轉到了美國。

美國的科學在第二次世界大戰後發展迅速,後來居上,成為世界科學的發展中心。生物學的情況也基本如此。美國本土的生物學家從19世紀末就已逐漸成長,經過20世紀30~40年代與歐洲各國,特別是德國大量移民生物學家的匯合,到20世紀後期無論從質量上或數量上來看美國的生物學都已居於領先地位。

當然,上述歐洲國家經過戰後40年的恢復和發展,科學技術仍居世界前列。亞洲、南美一些國家也在積極開展這方面的研究。

下面,只介紹了在20世紀中發展較快和影響較大的幾個分支學科的簡要歷史輪廓。

在細胞水平上遺傳規律研究的發展 孟德爾規律的 再發現 2023年荷蘭的h.德·弗里斯、德國的c.e.

科倫斯和奧地利的e.von切爾馬克3人先後分別再發現了孟德爾的遺傳規律,並查閱到了被淹沒在圖書館文獻中達35年之久的《植物雜交的實驗》原文,把它重新公諸於世。從此,g.

j.孟德爾的發現得到了高度評價,他所發現的遺傳規律被稱為孟德爾定律,他本人被譽為現代遺傳學的奠基人。孟德爾定律再發現的2023年則標誌著現代遺傳學的開始。

h.德·弗里斯和c.e.

科倫斯都是當時著名的植物學家,對植物雜交和遺傳頗有研究,e.von切爾馬克則是較年輕的植物育種學家。科學史界一般對前兩人的評價較高,尤其是對科倫斯;但無論如何,他們都以自己的工作為基礎,充分認識到孟德爾發現的意義。

科倫斯曾說過,「再發現遠比不上孟德爾原來的發現,其份量要輕得多」。英國遺傳學家w.貝特森立即找到孟德爾的報告,於2023年譯成英文,從而促使它在英語國家中,更廣泛地傳播。

細胞遺傳學的建立 孟德爾定律再發現以後的年代中生物學家用許多其他動植物為材料進行了多方面的實驗驗證,結果表明孟德爾定律是動、植物界普遍遵循的遺傳規律。許多重要的遺傳學概念都是在1900~2023年間建立起來的。美國細胞學家w.

s.薩頓於1902~2023年和德國的細胞學家t.h.

博韋裡都發現,在雌雄配子形成和受精過程中,染色體的行為同孟德爾假設的因子行為是平行的,從而提出孟德爾式的遺傳是以染色體為物質基礎的理論。英國的w.貝特森於2023年提出了遺傳學這一名詞,而且早在2023年他就提出了「雜合子」、「純合子」、「等位基因」等重要概念。

h.德·弗里斯則提出「突變」的概念。丹麥生物學家w.

l.約翰森建立了純系理論,並於2023年提出了「基因」、「基因型」、「表型」等名詞及概念。從1901~2023年美國細胞學家c.

e.麥克朗、e.b.

威爾遜和w.l.史蒂文斯等證明了動物細胞核有兩種粒子:

一種含有副染色體(accessory chromosome)(或稱x染色體);另一種則不含。認為性別就是由這種額外染色體決定的。e.

b.威爾遜著的《在發育和遺傳中的細胞》於2023年初版,2023年再版,到2023年第3版時幾乎完全重寫,它對細胞遺傳學的發展起了積極的促進作用。

從2023年到30年代,主要由於美國遺傳學家t.h.摩爾根其學派的科學貢獻,建立起細胞遺傳學,豐富並發展了孟德爾定律。

t.h.摩爾根與e.

b.威爾遜是同事和密友。他得到威爾遜從學術到行政各方面的支援。

摩爾根最初並不信服孟德爾定律,這一方面是出於胚胎學家的偏見,另一方面也因為他所觀察到的遺傳現象遠較孟德爾定律複雜。但他在細胞學和胚胎學基礎上,用果蠅為材料進行的大量雜交實驗,終於建立起細胞遺傳學或染色體遺傳學。2023年他發現了果蠅的白眼突變型總是同雄性相聯絡的伴性遺傳現象,第一次用實驗證明遺傳白眼的「基因」是坐落在性染色體上的物質。

以後他和他的合作者以及其他單位和國家的遺傳學家用果蠅作了大量的系統研究,表明不同的「基因」在遺傳過程中有「連鎖」現象,同源染色體之間有「交換」現象。他們的大量的雜交實驗證明基因在染色體上有固定的位置。通過在顯微鏡下對染色體的觀察和大量實驗資料的計算,找到各種基因在染色體上的相對位置(見連鎖和交換、基因定位)。

2023年,摩爾根同他實驗室裡的年輕學者a.h.斯特蒂文特、h.

j.馬勒和c.b.

布里奇斯合著的《孟德爾遺傳原理》一書的出版在學術界產生了相當大的影響。2023年h.j.

馬勒用x射線人工誘發果蠅突變,這是第一個被公認的用人工方法改變基因的最有說服力的事例,開闢了遺傳研究和實際應用的廣闊前景。2023年,其他科學家發現了唾液腺細胞的巨大染色體。其後,布里奇斯在2023年繪製出近4000個基因的果蠅染色體圖。

這些工作對基因論的確立提供了重要依據。

t.h.摩爾根於 2023年修訂了 2023年出版的《基因論》一書,把基因在遺傳學上的地位同原子、電子在物理學和化學上的地位相比,把基因論同物理學和化學的理論相比,說:

「只有當這些理論能幫助我們作出特種數字的和定量的**時,它們才有存在的價值,這便是基因論同以前許多生物學理論的主要區別。」這段話基本概括了30多年來遺傳學的成就。在結尾的一段話中,他提出了「基因是屬於有機分子一級」的問題,認為「基因之所以穩定是因為它代表著一個有機的化學實體。

這是現在人們能夠作出的最簡單的假設,並且這項見解既然符合有關基因穩定性的已知實體,那麼,至少它不失為一個良好的試用假說」。這一預見在以後的科學發展中得到了證實。

細胞遺傳學在蘇聯等國一度被否定 正當遺傳學向前發展之際,在蘇聯,以農學家т.д.李森科為代表的一方,同以植物學家兼遺傳學家н.

и.瓦維洛夫為另一方,在2023年米丘林逝世之後了爭論。由於李森科得到政治上的支援,特別在2023年 8月全蘇列寧農業科學院會議後,g.

j.孟德爾、a.魏斯曼、t.

h.摩爾根的遺傳學說遭到全盤否定,並被戴上「反動的」、「唯心主義的」、「形而上學的」等政治帽子,同時下令停止了有關的教學和研究工作,有關遺傳學家的各種職務也都被撤掉。這種情況直到2023年才恢復正常。

近30年的批判和否定,使蘇聯的遺傳學和有關學科從先進變為落後,並且同樣地影響了包括中國在內的許多社會主義國家。

20世紀前期生物大分子和代謝途徑研究的進展 對 生物大分子的認識 生物化學起源於19世紀的生理化學,發展於20世紀。起先,由於一些有機化學家對動植物化學的研究,開始認識了組成生命的重要物質——蛋白質、核酸、糖和脂肪的化學成分和部分結構。科學家們用了100多年的時間,到2023年才全部闡明瞭組成蛋白質的20種氨基酸。

19世紀末、20世紀初,德國化學家e.菲捨爾和f.霍夫邁斯特先後分別提出蛋白質的結構是由肽鍵把各種氨基酸連線為長鏈的理論,並指出了天然氨基酸都是l系(左旋)的。

但直到2023年,瑞典化學家t.斯韋德貝里用他自己發明的超速離心機進行了測定後才證明了蛋白質的大分子本質。2023年,j.

f.米舍爾發現核酸以後,德國生化學家a.科塞爾和美籍俄裔的生化學家p.

a.t.列文等從世紀交替時起到20世紀30年代,對核酸的結構作了系統的研究,發現核酸是由4種不同的含氮的雜環化合物(嘌呤和嘧啶的衍生物,通稱鹼基)同核糖、磷酸結合成核苷酸,然後再聚合為大分子。

2023年p.a.t.

列文發現,由於核糖含氧量不同,而有脫氧核糖核酸(dna)與核糖核酸(rna)之分。由於當時條件的侷限,他根據不夠精確的測定,誤以為核酸中4種鹼基的含量相等,於2023年提出關於核酸結構的錯誤的「四核苷酸」假說,把複雜的核酸結構簡單化了。30年代這一假說被普遍接受,影響了人們揭示核酸作為生命物質的重要功能。

直到40年代中期核酸在遺傳上的功能被肯定,才有人再次用剛建立不久的精確方法進行分析,發現四種鹼基含量並不完全相等。這才推翻了「四核苷酸」假說,有助於以後dna雙螺旋結構模型的建立。

代謝基本途徑、酶和生物能本質的闡明 生物體內代謝途徑複雜多端,在20世紀前葉基本上闡明瞭糖、脂肪和蛋白質三種主要物質的分解代謝途徑。

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