生命科学史笔记

1、生命科学史·笔记生命科学史笔记绪论一、生命科学的研究对象l 生命科学（生物学）：既研究生命体的生命活动的现象、本质、规律，又研究生命之间、生命与环境之间的相互关系l 生命世界：多样性与一致性的辩证统一l 生命系统：多层次、非线性、高度有序性、开放的、具有耗散结构、远离平衡态的复杂系统l 层次结构：基本粒子原子分子细胞组织器官系统个体种群生物圈二、生命科学的历史轮廓（一）医学和农业实践经验是生物学知识的源泉l 科学家与常人的不同之处：洞察力、好奇心、想象力、智慧和技巧l “J·D·贝尔纳现象”原式思想发动机 历史上的科学、科学的社会功能（二）古代的生物学研究1.古希

2、腊的生物学研究（1）古希腊自然哲学中对生命起源和生物进化问题的探讨l “米利都学派”主要代表人物：泰勒斯阿那克西曼德阿那克西米尼l 恩培多克勒：“四元素说”水、火、气、土n 肌肉1土：1水：1气：1火n 骨头1土：1水：2火n 神经1土：2水：1火n “爱”（吸引）与“恨”（排斥）宇宙间最基本的矛盾（2）亚里士多德的生物学研究l 研究了500多种生物，亲自解剖过50多种动物。著作有动物志、动物的运动、动物的繁殖等l 创立了“种”和“属”的概念，给出了生物分离等级观念（虱类蠕虫鱼类两栖类爬行类鸟类哺乳类人）l 解释生物生殖：形式因、质料因2.古代中国的生物学偏重实用本草著作、农书、园艺书、地方动

3、植物志书：李时珍的本草纲目、吴其浚的植物名实图考（传统植物学发展的最高峰）、王清任的医林改错（三）近代科学革命与血液循环理论的建立l 时代背景：文艺复兴l 大宇宙（天体）反对托勒密学说n 哥白尼：天体运行论（日心说）n 伽利略：对话录n 牛顿：自然哲学的数学原理l 小宇宙（人体）反对盖伦医学理论n 维萨里（近代解剖学奠基人）：人体的构造（1543.8.1）n 塞尔维特：基督教的复兴小循环的发现n 哈维（近代生理学奠基人）：心血运动论血液循环学说的建立l 相关著作：n 人体的构造：共7卷，分骨骼系统、肌肉系统、脉管系统、神经系统、腹部和生殖器官系统、胸部和内脏器官、脑和脑垂体及眼睛。n 基督教的

4、复兴：用6页左右的篇幅描述了他发现的血液小循环（肺循环），书中还涉及法律、政治、宗教、天文、物理、医学等一系列重大问题。（四）还原论的生命研究1.对生命的物理学研究l 笛卡尔：哲学方法（机械论）l 哈维：科学方法（实验和定量）l 博雷利（医学物理学派奠基人）：对肌肉的研究（动物的运动）2.对生命的化学研究l 巴拉塞尔苏斯（医学化学派奠基人）：医药l 赫尔蒙脱：柳树实验l 哈勒：胆汁l 雷奥米尔：胃液l 斯巴兰扎尼：胃液、肉汤灭菌实验l 博蒙特（美国生理学之父）：胃瘘研究（五）对胚胎发育问题的探讨1.古希腊亚里士多德的研究渐成论2.近代预成论：精源论、卵源论代表人物：马尔比基（发现毛细血管）、斯

5、旺麦丹、列文虎克（微生物的最早发现者）、哈克素克3.沃尔弗、贝尔、海克尔（生物重演律）的渐成论向预成论的挑战4.新的预成论与渐成论之争：受精卵的各个部分各自发育成什么是否是确定好的（六）生物学的大综合1.细胞学说（胡克、施莱登、施旺）l 1665年，英国胡克发现细胞（cell，本意为空室）（李善兰是第一个将cell翻译成“细胞”的中国人）l 1838年植物学家施莱登发表论植物的发生l 1839年动物学家施旺发表关于动植物的结构与生长的一致性的显微研究l 评价：细胞学说的发现使“从前不可理解的奇迹，现在已经表现为一个过程。这个过程是依据一切多细胞的机体本质上所共同的规模进行的”。（恩格斯）2.达

6、尔文的生物进化理论l 生命科学史上的两次革命，一是达尔文生物进化论，二是沃森、克里克DNA结构的确立l 1831-1836年，“贝格尔号”军舰，自然选择，人工选择l 神创论，目的论，物种不变论，赫胥黎和牛津论战l 申报（1871.5）：西博士大蕴创立种源说；严复天演论（1898）物竞天择、适者生存（带有强烈的社会达尔文主义）；取名：胡适、杨天择、孙竞存l 列宁的评价：达尔文推翻了那种把动植物种看作彼此毫无联系的、偶然的、“神造的”、不变的东西的观点，第一次把生物学放在完全科学的基础上。l 马克思、恩格斯的评价：生物进化论“证明了自然界的历史发展”，为自然界的历史观“提供了自然史的基础”。（七）

7、揭示遗传奥秘1.孟德尔之前对遗传问题的研究l 莫佩蒂伊对多指形状的遗传研究l 克尔罗伊特动植物杂交试验研究2.经典遗传性研究l 孟德尔（分离定律、自由组合定律）方法：选材好；单因子实验方法；假说；数学统计方法l 摩尔根（连锁互换定律）（八）分子生物学的诞生和发展l 结构学派l 生化学派l 信息学派三、生命科学的分科l 19世纪和以前建立的分科有：植物学、动物学、分类学、微生物学、人类学、真菌学、形态学、解剖学、组织学、古生物学、生理学、胚胎学、进化论、病理学等等l 20世纪建立的分科和分支学科，包括边缘学科有：遗传学、实验动物学、生态学、病毒学、生物地理学、生物化学等等l 中国第一人：n 中国

8、植物学第一人：胡先骕n 中国动物学第一人：秉志n 中国生理学第一人：林可胜四、现代生命科学发展趋势和热点展望（一）发展趋势及其特点1.由分析为主趋向分析与综合的统一2.生命世界多样性和生命本质一致性的统一3.基础研究与应用的统一4.多学科的交叉与融合（二）发展热点展望生物大分子的结构与功能研究；基因组与细胞的研究；基因组研究开展的包括分子水平、以实现遗传、发育和进化为统一目标的综合理论研究；脑科学研究；行为科学研究；生态学研究；人体功能的研究。五、现代生命科学与其它学科的相互作用六、生命科学与社会发展（一）生命科学与农业可持续发展（二）生命科学与能源问题（三）生命科学与人的健康长寿（四）生命科

9、学与维持地球生态平衡（五）生命科学与伦理道德问题生物科学最基本问题的探索生命的本质和生命的起源第一节 生命的本质：生命是什么？一、定义生命为何如此之难？1.人们往往都有关于生命的常识经验，而定义了的生命概念可能和常识观念相差甚远2.人们往往从本学科出发，而把某一方面作为生命的本质3.生命现象与非生命现象存在着连续性，而人们定义生命的目的是要把它们明确区分开来。有些生物学家往往把生命的定义问题当作一个回答与不回答对生命科学的发展并没有多大影响的问题。“生物学家并不需要一个生命定义来帮助他们所思考的东西是什么。”K·斯蒂尔尼·P·格里菲斯生物学哲学论。然而，并不是所有

10、的生物学家和哲学家都赞同这样的观点。二、地球上的生命特点如吾所识的生命；如其所能的生命1.物质组成：所以生物都具有基本相似的物质组成（碳基生命）2.结构：地球上直接表现出生命活动的生命都是由细胞构成的3.规律：所有生命几乎都遵循相同的基本规则4.特征：l 所有生命都处在与外界不断地进行物质和能量的代谢过程中l 生物在代谢过程中伴随着生长、发育和衰老的过程l 生物具有自我复制、繁殖和变异的现象l 生物对外界刺激都能作出一定的反应l 生命具有进化的能力三、定义生命的两种方法1.实体定义：从构成生命的物质着眼，把生命看作一类特殊的物质结构或有特殊结构的物质2.功能定义（操作定义）：从生命的基本特征着

11、眼，把生命看作是一种特殊的现象四、人类生命观的演变1.古代和中世纪：唯心论的生命观；“灵魂”、“活力”2.近代早期：机械论的生命观；“动物是机器”、“人是机器”3.19世纪的辩证生命观（1）科学基础：l 维勒人工合成尿素l 施莱登、施旺的细胞学说l 马尔德指出蛋白质的基本公式，并用protein（最重要的）命名之l 李比希指出蛋白质的重要性超过脂肪和糖类l 海克尔指出细胞的原生质是由蛋白质构成的l 达尔文的生物进化论（2）恩格斯的辩证生命观五、生命基本特征的主要表现l 共同的生命大分子基础蛋白质和核酸；相似的生命基本单位细胞；高度一致的生命基本运动形式新陈代谢（同化作用、异化作用）；维持机体生

12、命活动的统一机制信息传递；生物体量变、质变的表现形式生长和发育；生生不息的基础生殖；生命的中枢遗传、变异；生命发展的全部历史进化；自然界相互依存的基本法则生物与环境的统一l 生命系统的特点：自我调节、自我复制、选择反应第二节 生命的起源：生命是从哪里来的？一、圣经创世纪最早描绘了众生诞生时的情景二、自然发生论l 阿那克西曼德l 尼罗河畔的古埃及人l 中国礼记中的“腐肉生蛆”、“腐草化萤”l 亚里士多德自然发生论的热情倡导者l 海尔蒙特：“小麦变老鼠”的实验l 毕奥纳尼：木料虫蝴蝶鸟三、第一个用实验打开自然发生论缺口的是17世纪意大利医生雷迪四、法国著名科学家路易·巴斯德1.“巴斯德一

13、人的发现，就是以抵偿1870年法国付给德国的50亿法郎战争赔款。”2.巴斯德的名言：l 不要在已成的事业上逗留。l 在观察的领域中，机遇只偏爱有准备的头脑。3.巴斯德的成就（1）葡萄酒为什么变酸了乳酸杆菌的发现，发酵是由微生物引起的。（2）彻底砸碎了自然发生论l 微生物必然有母体（生生论）l 曲颈烧瓶实验l 巴斯德与普歇的一次公开大辩论（3）巴斯德消毒法：蚕病、炭疽病、狂犬病宇宙发育学说（天外胚种论）：宇宙一直存在生命的胚胎，它们以孢子的形式，靠太阳光的压力，不断在新的行星上定居下来，直到落到地球上，就在地球上发育成活跃的生命。五、近现代进展1.1922年，俄国生物化学家奥巴林提出了目前较有说

14、服力，也最为流行的关于生命起源的“化学演化说”。建立了“团聚体”模型。无机小分子有机小分子生物大分子原始生命体系2.1960年，福克斯的微球体模型六、生命起源的实验研究1.1950年加里森模拟地核放射实验2.1953年米勒火花放电实验3.1960年福克斯微球体实验生物分类专题一、 古代的生物分类思想以形态描述为主要内容，以肉眼观察为重要手段。（一） 中国古代对动植物的分类知识1. 从甲骨文和草木虫鱼鸟兽2. 中国最早的辞书尔雅3. 考工记4. 周记、管子、吕氏春秋5. 医药巨著本草纲目（二）李时珍本草纲目的创新贡献1.创立了面目一新的本草纲目体系l 部：矿物植物动物l “部”下分“类”，“类”

15、下分“种”l “物以类从，目随纲举；博而不繁，详而有要”2.对植物学、动物学、矿物学都有精辟独到的阐明l 植物药：1094种，分成5部30类l 动物药：444种，分为虫、鳞、介、禽、兽、人3.纠正历代本草药物名称的混乱状况纲目：释名（解释药物名称和依据）、集解（说明产地、形态、采集方法等）、修治（阐述炮灸的方法）、气味（说明药物性质）、主治（阐述药物功用）、发明（记述前人和他自己使用这种药物的临床经验和对药理方面的探讨）、辩疑正误、附方4.反映了作者高超的学术水平，创新精神和严谨的治学态度“搜罗百氏、访采四方”，如：蕲蛇、榔梅（三）西方古代的生物分类思想l 柏拉图西方最早把生物分类当作一门学问

16、来研究的人：“二分法”l 亚里士多德西方最早对自然界进行广泛考察的自然学家l 德奥弗拉斯特西方植物学之父：植物史n 根据外部形态：乔木、灌木、草木n 根据生长地区：陆生植物（落叶植物、常绿植物）、水生植物（淡水植物、咸水植物）二、近代生物分类学的产生植物学和动物学由于林耐而达到了一种近似的完成。恩格斯（一）林耐的生平l 1707年5月出生在瑞典南部斯马兰省的阿拉尔特村l 1717年，上小学l 1724年，上中学，遇罗斯曼l 在隆德大学时，寄住在斯托俾尔斯家里，一年后转入乌普萨拉大学，遇摄尔思l 1730年发表植物婚配论文，提出植物性别的概念l 1732年孤身对拉普兰地区考察和采集植物标本l 1

17、735年发表划时代的巨著自然系统l 1735年5月1738年9月，留居荷兰的三年是林耐一生最重要的时期n 类动物、植物、矿物n 纲（以雄蕊的数目区别）、目（以雌蕊的数目区别）、属（以花果性质区别）、种（以叶的特征区别）、显花植物（23纲）+隐花植物（1纲）（ “林氏二十四纲”分类法）l 1739年，林耐任乌普萨拉大学植物学教授l 1753年，出版植物种志（生物命名法的起点）n 双名法：学名=属名+种名+命名人名字n 如：稻的学名：Oryza sativa L.（二）林耐的科学成就1.创立了统一的生物命名法，是林耐对生物学的最大贡献2.建立了统一的生物分类系统3.明确了物种的概念4.确立了人在自

18、然界中的位置l 首先提出了“人属”（欧洲白种人、美洲红种人、亚洲黄种人、非洲黑种人）l 大胆创立“灵长目”（人类、猿类、狐类、蝙蝠）5.培育了一大批生物科学人才（三）林耐的哲学思想1.物种神创论、物种不变论2.唯心主义，形而上学3.原因：认识论的根源、方法论的局限、世界观的缺陷（形式逻辑思维；它们嘲笑了形而上学文昌鱼、鸭嘴兽、始祖鸟、总鳍鱼；万物其实是“非此即彼，亦此亦彼”的统一）（四）林耐哲学思想的变化1.“人为系统只告诉我们辨认植物，自然系统却能把植物的本性告诉我们。”2.“一个属的所有的种最终仅构成一个物种，后来可能是通过形成杂种的方法，而繁殖为属的。”3.“变种是为气候、土壤、炎热和风

19、力等偶然原因所改变的植物。”（五）其它l 根据不同生物的某些大分子在结构上的形似程度，确定它们亲缘关系的远近。l 生物多样性地球拥有丰富的生物物种，而这些多姿多彩的物种以及构成这些物种的基因。这些物种与环境形成的错综复杂而变化多样的生态复合体。l 普赖马克保护生物学概论：世界物种的多样性可比作一本如何保持地球有效运转的手册，丧失一个物种就像从这本手册中撕去一页一样；如果我们正好需要这页的资料来拯救我们自己和地球上的其它物种，我们将面临束手无策的尴尬。微生物专题一、列文虎克和微生物的发现l 1683年，荷兰生物学家和显微镜学家列文虎克，借助自制的显微镜，发现了细菌，并绘成图像，刊登于英国哲学学报

20、上，由此拉开了观察和研究微生物的序幕。l 生平：1632年10月24日出生于荷兰代尔夫特市的一个酿酒世家，1648年在阿姆斯特丹的一家杂货铺当学徒，晚年在代尔夫特市市政大厅做管理员。一生共磨制了400多个透镜（30300倍）。l 制造显微镜并不是他最终目的，他要观察这些用肉眼看不到的东西。l 列文虎克发现的这些“小动物”，被后人称为“微生物”。二、近代微生物学奠基人巴斯德1.早年研究酒石酸的光学性质，揭示了酒石酸的同分异构现象，发现了微生物对同分异构的选择作用。2.研究酿酒生成中酒质变酸的问题，指出发酵是微生物的作用，不同微生物导致不同发酵，加热灭菌可以解决酒变酸的问题。3.研究蚕病、鸡霍乱、

21、炭疽病时，证实传染病由病原微生物引起，并发现被减毒的鸡霍乱和炭疽病的病原菌能诱发免疫性。4.晚年在狂犬病疫苗的研究上作出了贡献。5.曾用肉汤作灭菌实验，推翻了自然发生论。三、近代细菌学的奠基人科赫（一）生平与贡献：l 固体培养基培养纯种的细菌l 细菌染色l “科赫原则”l 发现并分离了结核杆菌（二）提出了“科赫原则”l 科赫在研究炭疽病时，提出了著名的“科赫原则”。l 炭疽杆菌是不是炭疽病的病原菌？l 科赫原则这种细菌在患者体内不是偶然出现，而是检查的每个患者体内都有这种细菌，把这种细菌纯培养，除去来自患者的其他一切成分，将这种细菌接种给健康者，一定能引起这种病，并且在患者体内又能发现这种细菌

22、，如果通过这一系列的实验，就可确定它是这种传染病的病原菌。（三）发现结核杆菌结核病是由结核杆菌引起的，科赫找到了结合杆菌，并按照他自己的要求的原则证明了它是结核病的病原菌。1905年，他因此成果获得了诺贝尔生理学医学奖。（四）青霉素的发现者弗莱明l 1929年6月，弗莱明在英国皇家学会主办的实验病理学杂志上发表研究论文，把青霉素分泌的具有强大杀菌作用的物质叫做penicillin（青霉素），音译为“盘尼西林”。l “一粒灰尘引发的伟大发现”的启示（1）n 青霉素的发现是一个机遇，我的功绩在于没有忽略这一发现，并且继续追踪研究它，这是我作为一个细菌学工作者多年追求的目标。A.弗莱明n 一切新事物的发现都是偶然的：牛顿看见苹果从树上落下来，瓦特看见正在沸腾的水壶，伦琴发现一些雾状感光的底片。而这些人也都具备了足够的知识，能够从这些稀松平常的偶发事件中，发现新的事物。我的唯一功劳是没有忽视观察。A.弗莱明l “一粒灰尘引发的伟大发现”的启示（2）科学研究的逻辑起点：问题n 科学问题一定时代的科学认识主体在当时的科学知识和经验的条件下所提出的关于科学认识与实践中需要解决而又未解决的矛盾。科学问题是通过对科学哲学知识进行认真分析而提出来的