生命科学史笔记

生命科学史笔记梦中梦见了蛇，苯的结构是环状的，涉及到认知的心理问题，在大学读的是建筑系，但也是他长期研究的成果莫诺“白天的科学”“晚上的科学“科学美学、认知论爱因斯坦分重视逻辑，整个世界是简单的、对称的、和谐的，四种相互作用可以用相同的方程式世界是无限多样的，但又是统一的，人类的知识本来就是一个整体勾勒生命科学史的基本线索一、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（动物150多万种，其中昆虫100多万种，植物50多万种）（知了昆虫一定是六个脚的，分为头部、胸部和尾部，本来是有1500多万种，要保卫生物多样性“保卫生物学”）（海洋中还有没有更多生命？红海等原始环境中有没有原始生命？地球之外还有没有生命？康德认为存在的）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（物理学理论，从无序到有序，熵值的提高）、远离平衡态的复杂系统l层次结构：基本粒子一原子一分子一细胞一组织一器官一系统一个体一种群一生物圈主流是分子生物学64个遗传密码子DNAmRNAP一个密码子由三个核苷酸构成，决定一个氨基酸DNA的核质存在问题童第周、牛满江运用文昌鱼1944年DNA是遗传物质Avery发现佳乐弗宇宙第1页共1页大爆炸学说找到了越来越多的事实验证如氨元素28%西方近代物种不变论的首创者是林耐系统提出生物进化理论的是法国的拉马克用进废退达尔文的生物进化论是第一个完全将生物进化建立在科学的基础上的列宁达尔文发现不仅是物种选择，也有人工选择（狗的物种越来越丰富）第一次革命：达尔文第二次革命：1954年沃森克里克DNA双螺旋结构孟德斯鸠：一个人如果发现自己身上的缺点，是一件愉悦的事情，不要把科学家看得非常纯洁二、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科学与经验不能划等号l科学家与常人的不同之处：洞察力、好奇心、想象力、智慧和技巧他们都是提出问题的人爱因斯坦说“提出问题比解决问题更加重要“科学史是围绕英雄写的，但是我们不能忘记无名英雄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》（川贝尔纳在微生物学中提出病毒是可结晶的蛋白，不是液体）（二）古代的生物学研究1、古希腊的生物学研究（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（万事万物的源头是水，生命是多样而又统一的）一阿那克西曼德-阿那克西米尼把眼光伸向自然1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”（排第1页共1页斥）一宇宙间最基本的矛盾爱的结合长久存在，产生恨则最终分解印度：人是由四种物质构成的水、火、风、地（2）亚里士多德的生物学研究1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1创立了“种”和“属”的概念，给出了生物分离等级观念（虱类一蠕虫一鱼类一两栖类一爬行类一鸟类一哺乳类一人）1解释生物生殖：形式因、质料因（雄性提供了发育的形式即性别分类学的需求引导他研究胚胎、深入本质。了解生命从人类自身开始，先分类亚里士多德“我爱我的老师，但我更爱真理”2、古代中国的生物学偏重实用文化上关注人与人之间的关系，为人文服务本草著作、农书、园艺书、地方动植物志书：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》（人的记忆在脑而不在心）（三）近代科学革命与血液循环理论的建立1时代背景：文艺复兴思想解放科学革命1大宇宙（天体）反对托勒密学说n哥白尼：1543、5、24《天体运行论》（日心说）托勒密的地心说被教会利用，但是我们并不能因此否认托勒密的重大贡献以及日心说的重要价值，哥白尼死的那天也是“日心说”发表的一天n伽利略：《对话录》n牛顿：1687《自然哲学的数学原理》1小宇宙第1页共1页（人体）反对盖伦医学理论（P4/5）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）：1628《心血运动论》血液循环学说的建立盖伦限于思想束缚，只能解剖动物来类推人体，有许多漏洞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。“我在这里并不是无故挑剔盖伦的缺点，相反，我肯定盖伦是一位大解剖学家，他解剖过很多动物，但限于条件，就是没有解剖过人体，以致造成许多错误。在一门简单的解剖课程中，我能指出他200多处错误。但我还是尊重他。《人体的构造》n《基督教的复兴》：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。1553年塞尔维特出版，其中用6页左右的篇幅描述了他发现的血液小循环（肺循环）。书中还广泛涉及法律、政治、宗教、天文、物理、医学等一系列重大问题。肺循环：血液由右心室经肺动脉进入肺静脉，与这里的空气相混合后，流入左心室。1553年10月27日被处以死刑科学在最初都是以神学的方式出现的n《心血运动论》近代生理学之父老鼠是为了给猫吃才生出来的第1页共1页三、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用纱布封住的肉上没有产生蛆，后来发现蛆是苍蝇在肉上产生的卵，而不是从肉中产生的。给了自然发生论有力的打击。四、法国著名科学家路易・巴斯德1、“巴斯德一人的发现，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：1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。50-60度加热，巴氏消毒法，酵母菌活着，乳酸杆菌死了（2）彻底砸碎了自然发生论l微生物必然有母体（生生论）l曲颈烧瓶实验瓶口有些敞开，有些封死空气质量与微生物数量的实验l巴斯德与普歇的一次公开大辩论只有将其推翻，微生物学和医学才能进一步发展（3）巴斯德消毒法：蚕病、炭疽病、狂犬病狂犬病：用经过14次减毒的狂犬病延髓提取液注入一个被疯狗咬伤的小男孩体内1886年，第一次治愈狂犬病患者宇宙发育学说（天外胚种论）：宇宙一直存在生命的胚胎，它们以抱子的形式，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“团聚第1页共1页体”模型。《地球上的生命起源》《生命的起源和进化》人工合成尿素（科学成果）辩证唯物生命观（哲学预言）生命是什么？生命的本质“蛋白体”的存在方式生命从何来？生命的起源通过“化学途径”实现奥巴林化学演化学说（科学成果）：无机小分子一有机小分子火山、地震、雷电米勒证实一生物大分子人工牛胰岛素的合成一原始生命体系目前还未解决（团聚体、微球体）2、1960年，福克斯的微球体模型科学给了哲学思考基础，哲学指导了科学发展六、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课题出来很多教授劝阻，米勒冒着拿不到博士学位的风险做实验在取出的试液中找到了11中氨基酸3、1960年福克斯微球体实验在海岸边形成，再流回海洋1965、9、17中国科学家经过7年多努力，终于在世界上首次合成了具有全部蛋白质活性的结晶牛胰岛素为什么能成功？有人认为是“大跃进”产物。该课题在1958年确定。意义：1实用性。无数糖尿病人的福音2可行性。世界最先进研究所可合成31个肽，我国20个（认为差的不多）将近20几个单位加入，一年投入上百万，最后只剩下三家：中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所。北京大学生物系生物分类专题第1页共1页一、古代的生物分类思想人类要认识自然，产生了分类学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植物学以本草学面目出现〃药物学没有微观基础，直接使用药物见笔记1、从甲骨文中反映出我国最古老的生物分类思想：草木虫鱼鸟兽犬、狼从犬形鹿、麋从鹿形牛、羊、马、豕、犬、狼、鹿、麋、豹四足动物（兽类）雉、鸡、雀、凤从佳形（羽翼动物鸟类）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》的创新贡献各国科学界关注。达尔文对其多有借鉴达尔文：《本草纲目》是中国古代自然科学的百科全书李约瑟：无疑的。明朝最伟大的科学成就是李时珍的《本草纲目》巨著：共有52卷，载有药物1892种，其中载有新药374种，收集药方11096个，书中还绘制了1160幅精美的插图，约190万字，分为16部、60类。李时珍从34岁开始动笔，完成时已是61岁白发老人。参考800多种著作，做了近1000万字读书札记，对手稿3次大改，走了上万里路，访问上千人，1578年完成我国现存最早的药物学专著《神农本草经》：收载药第1页共1页物365种，分为“三品”：上品（无毒）、中品（毒性小）、下品（毒性大）1、创立了面目一新的本草纲目体系l部：矿物一植物一动物l“部”下分“类”，“类”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、人对植物的根、叶等有详细记载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、附方枝脉分明、便于检索、符合实用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：薪蛇、榔梅（三）西方古代的生物分类思想］柏拉图西方最早把生物分类当作一门学问来研究的人：“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主张根据各种生物多项特征综合考察进行分类；创立生物分类学上的两个基本等级：种、属按照生物结构的复杂程度，排出了生物自然等级：蚤虱类-蠕虫类-鱼类-两栖类-爬行类-鸟类-哺乳类看笔记强调观察、注重经验；第1页共1页强调归纳，注重演绎亚里士多德的生物学成就与其哲学思想有密切联系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l1707年5月出生在瑞典南部斯马兰省的阿拉尔特村l1717年，上小学l1724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l1730年发表《植物婚配论文》，提出植物性别的概念l1732年孤身对拉普兰地区考察和采集植物标本l1735年发表划时代的巨著《自然系统》l1735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）（“林氏二四纲”分类法）l1739年，林耐任乌普萨拉大学植物学教授l1753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：OryzasativaL、（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第1页共1页3、明确了物种的概念4、确立了人在自然界中的位置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、炎热和风力等偶然原因所改变的植物。”电影赫胥黎：我们身体的部分根据我们的需要进化，不需要的部分就会消退别逼他了把他从岩石上敲下来，他会死的。他那么坚定，没有人可以逼他如果有一天，整个世界都不相信上帝对我们有什么安排，没有信仰，没有荣誉，只有残忍才能存活。赫胥黎认为我该完成自己的理论，不应该畏缩不前，你是否第1页共1页毫不在意，你将永远不能通过天堂的大门，你永不熄灭的灵魂胡克，我终于决定，题目是《物种起源》，勇气来源于我的孩子们，尽量不提到上帝（五）其它1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l1683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》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（30〜300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第1页共1页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、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，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。第1页共1页（四）青霉素的发现者弗莱明许多战士死于伤口感染。怎样找到治疗金黄色葡萄球菌的药物11929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penici11in（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。人、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。人、弗莱明］“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，是时代的产物。n科学问题的来源：社会生产实践和科学实践（新事物与现有理论之间的矛盾；不同学派、观点之间的矛盾；理论内部的矛盾；科学的空白区与结合部）机遇只偏爱有准备的头脑巴斯德斯科特：弗莱明的青霉素的发现不是机遇，这只是他本人谦虚的说法，长期的思考，有准备第1页共1页的头脑，敏锐的判断力只有在引出问题的基础上，才能进入研究的领域美国哲学家汉森“观察渗透理论”要有先行问题：观察什么，为什么要观察，如何观察科学的历史就是问题不断提出，不断解决的历史，就是一部问题史19世纪孟德尔遗传因子德国威丝曼种子20世纪初摩尔更果蝇连锁互换定理染色只有将观察纳入理论框架中，进行一定的分析才能提出问题，金黄色葡萄球菌在理论上表面应该是均匀的黄绿色经络，但是实际观察到的不是这样科学问题疑项指向项应答域项特殊疑问句WhatWhyHow一般疑问句是否Sn问题的连续性与复杂性复杂性：生命科学不光是科学问题，还是伦理问题。物理、化学等多方面引起。问题是真实还是虚假？待解还是无知？抽象还是具体？母问题还是子问题（如启示）？哪些是关键问题/一般问题？n问题的分解与转换把一个问题分解为子问题，各个击破。19世纪末20世纪初，东印度流行脚气病。（本质是维生素缺乏症）英国派一组科学家研究。受巴斯德病原菌影响，提问“脚气病是由什么病原菌（细菌）引起的？，，得不到正确结果。第二组去，发现吃精制大米的有钱人发病率高。提问：“脚气病是由什么毒素引起的？”生化学工作做了很久没发现。第三组：“经过加工后什么成分被去掉了？”从去除掉的稻谷壳中发现了维生素。爱因斯坦：提出问题比解决问题更加重要（五）青霉素的再发现及其启示l英国牛津大学生物化学家钱恩、弗洛里在二战炮火声中，又对被冷落多年的青霉素重新开第1页共1页展研究工作。青霉素必须从培养液中提取出来才能使用。1931有几位化学家尝试，青霉素与有机物结合失去活性，失败。1939磺胺药在战争中逐渐失效，急需更强药物。l1941年2月12日，青霉素首次应用于临床治疗。一个警官刮胡子刮破被感染，体温高于40度，磺胺素无效，只有尝试使用青霉素。使用了5天，青霉素用尽，警官死了。几个星期以后，用青霉素治愈了受感染而生命垂危的青年l1941年10月，美国参战时，青霉素被宣布为优先制造的军需品。摆在科学家面前的两大难题：寻找高分泌青霉素的菌株；改善培养液。832号菌株（来自垃圾堆里的一张西瓜