生命科學史筆記

1、生命科學史·筆記生命科學史筆記緒論一、生命科學的研究對象l 生命科學（生物學）：既研究生命體的生命活動的現(xiàn)象、本質(zhì)、規(guī)律，又研究生命之間、生命與環(huán)境之間的相互關系l 生命世界：多樣性與一致性的辯證統(tǒng)一l 生命系統(tǒng)：多層次、非線性、高度有序性、開放的、具有耗散結(jié)構(gòu)、遠離平衡態(tài)的復雜系統(tǒng)l 層次結(jié)構(gòu)：基本粒子原子分子細胞組織器官系統(tǒng)個體種群生物圈二、生命科學的歷史輪廓（一）醫(yī)學和農(nóng)業(yè)實踐經(jīng)驗是生物學知識的源泉l 科學家與常人的不同之處：洞察力、好奇心、想象力、智慧和技巧l “J·D·貝爾納現(xiàn)象”原式思想發(fā)動機 歷史上的科學、科學的社會功能（二）古代的生物學研究1.古希

2、臘的生物學研究（1）古希臘自然哲學中對生命起源和生物進化問題的探討l “米利都學派”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：“四元素說”水、火、氣、土n 肌肉1土：1水：1氣：1火n 骨頭1土：1水：2火n 神經(jīng)1土：2水：1火n “愛”（吸引）與“恨”（排斥）宇宙間最基本的矛盾（2）亞里士多德的生物學研究l 研究了500多種生物，親自解剖過50多種動物。著作有動物志、動物的運動、動物的繁殖等l 創(chuàng)立了“種”和“屬”的概念，給出了生物分離等級觀念（虱類蠕蟲魚類兩棲類爬行類鳥類哺乳類人）l 解釋生物生殖：形式因、質(zhì)料因2.古代中國的生物學偏重實用本草著作、農(nóng)書、園藝書、地方動

3、植物志書：李時珍的本草綱目、吳其浚的植物名實圖考（傳統(tǒng)植物學發(fā)展的最高峰）、王清任的醫(yī)林改錯（三）近代科學革命與血液循環(huán)理論的建立l 時代背景：文藝復興l 大宇宙（天體）反對托勒密學說n 哥白尼：天體運行論（日心說）n 伽利略：對話錄n 牛頓：自然哲學的數(shù)學原理l 小宇宙（人體）反對蓋倫醫(yī)學理論n 維薩里（近代解剖學奠基人）：人體的構(gòu)造（1543.8.1）n 塞爾維特：基督教的復興小循環(huán)的發(fā)現(xiàn)n 哈維（近代生理學奠基人）：心血運動論血液循環(huán)學說的建立l 相關著作：n 人體的構(gòu)造：共7卷，分骨骼系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、脈管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、腹部和生殖器官系統(tǒng)、胸部和內(nèi)臟器官、腦和腦垂體及眼睛。n 基督教的

4、復興：用6頁左右的篇幅描述了他發(fā)現(xiàn)的血液小循環(huán)（肺循環(huán)），書中還涉及法律、政治、宗教、天文、物理、醫(yī)學等一系列重大問題。（四）還原論的生命研究1.對生命的物理學研究l 笛卡爾：哲學方法（機械論）l 哈維：科學方法（實驗和定量）l 博雷利（醫(yī)學物理學派奠基人）：對肌肉的研究（動物的運動）2.對生命的化學研究l 巴拉塞爾蘇斯（醫(yī)學化學派奠基人）：醫(yī)藥l 赫爾蒙脫：柳樹實驗l 哈勒：膽汁l 雷奧米爾：胃液l 斯巴蘭扎尼：胃液、肉湯滅菌實驗l 博蒙特（美國生理學之父）：胃瘺研究（五）對胚胎發(fā)育問題的探討1.古希臘亞里士多德的研究漸成論2.近代預成論：精源論、卵源論代表人物：馬爾比基（發(fā)現(xiàn)毛細血管）、斯

5、旺麥丹、列文虎克（微生物的最早發(fā)現(xiàn)者）、哈克素克3.沃爾弗、貝爾、海克爾（生物重演律）的漸成論向預成論的挑戰(zhàn)4.新的預成論與漸成論之爭：受精卵的各個部分各自發(fā)育成什么是否是確定好的（六）生物學的大綜合1.細胞學說（胡克、施萊登、施旺）l 1665年，英國胡克發(fā)現(xiàn)細胞（cell，本意為空室）（李善蘭是第一個將cell翻譯成“細胞”的中國人）l 1838年植物學家施萊登發(fā)表論植物的發(fā)生l 1839年動物學家施旺發(fā)表關于動植物的結(jié)構(gòu)與生長的一致性的顯微研究l 評價：細胞學說的發(fā)現(xiàn)使“從前不可理解的奇跡，現(xiàn)在已經(jīng)表現(xiàn)為一個過程。這個過程是依據(jù)一切多細胞的機體本質(zhì)上所共同的規(guī)模進行的”。（恩格斯）2.達

6、爾文的生物進化理論l 生命科學史上的兩次革命，一是達爾文生物進化論，二是沃森、克里克DNA結(jié)構(gòu)的確立l 1831-1836年，“貝格爾號”軍艦，自然選擇，人工選擇l 神創(chuàng)論，目的論，物種不變論，赫胥黎和牛津論戰(zhàn)l 申報（1871.5）：西博士大蘊創(chuàng)立種源說；嚴復天演論（1898）物競天擇、適者生存（帶有強烈的社會達爾文主義）；取名：胡適、楊天擇、孫競存l 列寧的評價：達爾文推翻了那種把動植物種看作彼此毫無聯(lián)系的、偶然的、“神造的”、不變的東西的觀點，第一次把生物學放在完全科學的基礎上。l 馬克思、恩格斯的評價：生物進化論“證明了自然界的歷史發(fā)展”，為自然界的歷史觀“提供了自然史的基礎”。（七）

7、揭示遺傳奧秘1.孟德爾之前對遺傳問題的研究l 莫佩蒂伊對多指形狀的遺傳研究l 克爾羅伊特動植物雜交試驗研究2.經(jīng)典遺傳性研究l 孟德爾（分離定律、自由組合定律）方法：選材好；單因子實驗方法；假說；數(shù)學統(tǒng)計方法l 摩爾根（連鎖互換定律）（八）分子生物學的誕生和發(fā)展l 結(jié)構(gòu)學派l 生化學派l 信息學派三、生命科學的分科l 19世紀和以前建立的分科有：植物學、動物學、分類學、微生物學、人類學、真菌學、形態(tài)學、解剖學、組織學、古生物學、生理學、胚胎學、進化論、病理學等等l 20世紀建立的分科和分支學科，包括邊緣學科有：遺傳學、實驗動物學、生態(tài)學、病毒學、生物地理學、生物化學等等l 中國第一人：n 中國

8、植物學第一人：胡先骕n 中國動物學第一人：秉志n 中國生理學第一人：林可勝四、現(xiàn)代生命科學發(fā)展趨勢和熱點展望（一）發(fā)展趨勢及其特點1.由分析為主趨向分析與綜合的統(tǒng)一2.生命世界多樣性和生命本質(zhì)一致性的統(tǒng)一3.基礎研究與應用的統(tǒng)一4.多學科的交叉與融合（二）發(fā)展熱點展望生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能研究；基因組與細胞的研究；基因組研究開展的包括分子水平、以實現(xiàn)遺傳、發(fā)育和進化為統(tǒng)一目標的綜合理論研究；腦科學研究；行為科學研究；生態(tài)學研究；人體功能的研究。五、現(xiàn)代生命科學與其它學科的相互作用六、生命科學與社會發(fā)展（一）生命科學與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展（二）生命科學與能源問題（三）生命科學與人的健康長壽（四）生命科

9、學與維持地球生態(tài)平衡（五）生命科學與倫理道德問題生物科學最基本問題的探索生命的本質(zhì)和生命的起源第一節(jié) 生命的本質(zhì)：生命是什么？一、定義生命為何如此之難？1.人們往往都有關于生命的常識經(jīng)驗，而定義了的生命概念可能和常識觀念相差甚遠2.人們往往從本學科出發(fā)，而把某一方面作為生命的本質(zhì)3.生命現(xiàn)象與非生命現(xiàn)象存在著連續(xù)性，而人們定義生命的目的是要把它們明確區(qū)分開來。有些生物學家往往把生命的定義問題當作一個回答與不回答對生命科學的發(fā)展并沒有多大影響的問題?！吧飳W家并不需要一個生命定義來幫助他們所思考的東西是什么?！盞·斯蒂爾尼·P·格里菲斯生物學哲學論。然而，并不是所有

10、的生物學家和哲學家都贊同這樣的觀點。二、地球上的生命特點如吾所識的生命；如其所能的生命1.物質(zhì)組成：所以生物都具有基本相似的物質(zhì)組成（碳基生命）2.結(jié)構(gòu)：地球上直接表現(xiàn)出生命活動的生命都是由細胞構(gòu)成的3.規(guī)律：所有生命幾乎都遵循相同的基本規(guī)則4.特征：l 所有生命都處在與外界不斷地進行物質(zhì)和能量的代謝過程中l(wèi) 生物在代謝過程中伴隨著生長、發(fā)育和衰老的過程l 生物具有自我復制、繁殖和變異的現(xiàn)象l 生物對外界刺激都能作出一定的反應l 生命具有進化的能力三、定義生命的兩種方法1.實體定義：從構(gòu)成生命的物質(zhì)著眼，把生命看作一類特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或有特殊結(jié)構(gòu)的物質(zhì)2.功能定義（操作定義）：從生命的基本特征著

11、眼，把生命看作是一種特殊的現(xiàn)象四、人類生命觀的演變1.古代和中世紀：唯心論的生命觀；“靈魂”、“活力”2.近代早期：機械論的生命觀；“動物是機器”、“人是機器”3.19世紀的辯證生命觀（1）科學基礎：l 維勒人工合成尿素l 施萊登、施旺的細胞學說l 馬爾德指出蛋白質(zhì)的基本公式，并用protein（最重要的）命名之l 李比希指出蛋白質(zhì)的重要性超過脂肪和糖類l 海克爾指出細胞的原生質(zhì)是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的l 達爾文的生物進化論（2）恩格斯的辯證生命觀五、生命基本特征的主要表現(xiàn)l 共同的生命大分子基礎蛋白質(zhì)和核酸；相似的生命基本單位細胞；高度一致的生命基本運動形式新陳代謝（同化作用、異化作用）；維持機體生

12、命活動的統(tǒng)一機制信息傳遞；生物體量變、質(zhì)變的表現(xiàn)形式生長和發(fā)育；生生不息的基礎生殖；生命的中樞遺傳、變異；生命發(fā)展的全部歷史進化；自然界相互依存的基本法則生物與環(huán)境的統(tǒng)一l 生命系統(tǒng)的特點：自我調(diào)節(jié)、自我復制、選擇反應第二節(jié) 生命的起源：生命是從哪里來的？一、圣經(jīng)創(chuàng)世紀最早描繪了眾生誕生時的情景二、自然發(fā)生論l 阿那克西曼德l 尼羅河畔的古埃及人l 中國禮記中的“腐肉生蛆”、“腐草化螢”l 亞里士多德自然發(fā)生論的熱情倡導者l 海爾蒙特：“小麥變老鼠”的實驗l 畢奧納尼：木料蟲蝴蝶鳥三、第一個用實驗打開自然發(fā)生論缺口的是17世紀意大利醫(yī)生雷迪四、法國著名科學家路易·巴斯德1.“巴斯德一

13、人的發(fā)現(xiàn)，就是以抵償1870年法國付給德國的50億法郎戰(zhàn)爭賠款?！?.巴斯德的名言：l 不要在已成的事業(yè)上逗留。l 在觀察的領域中，機遇只偏愛有準備的頭腦。3.巴斯德的成就（1）葡萄酒為什么變酸了乳酸桿菌的發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵是由微生物引起的。（2）徹底砸碎了自然發(fā)生論l 微生物必然有母體（生生論）l 曲頸燒瓶實驗l 巴斯德與普歇的一次公開大辯論（3）巴斯德消毒法：蠶病、炭疽病、狂犬病宇宙發(fā)育學說（天外胚種論）：宇宙一直存在生命的胚胎，它們以孢子的形式，靠太陽光的壓力，不斷在新的行星上定居下來，直到落到地球上，就在地球上發(fā)育成活躍的生命。五、近現(xiàn)代進展1.1922年，俄國生物化學家奧巴林提出了目前較有說

14、服力，也最為流行的關于生命起源的“化學演化說”。建立了“團聚體”模型。無機小分子有機小分子生物大分子原始生命體系2.1960年，?？怂沟奈⑶蝮w模型六、生命起源的實驗研究1.1950年加里森模擬地核放射實驗2.1953年米勒火花放電實驗3.1960年?？怂刮⑶蝮w實驗生物分類專題一、 古代的生物分類思想以形態(tài)描述為主要內(nèi)容，以肉眼觀察為重要手段。（一） 中國古代對動植物的分類知識1. 從甲骨文和草木蟲魚鳥獸2. 中國最早的辭書爾雅3. 考工記4. 周記、管子、呂氏春秋5. 醫(yī)藥巨著本草綱目（二）李時珍本草綱目的創(chuàng)新貢獻1.創(chuàng)立了面目一新的本草綱目體系l 部：礦物植物動物l “部”下分“類”，“類”

15、下分“種”l “物以類從，目隨綱舉；博而不繁，詳而有要”2.對植物學、動物學、礦物學都有精辟獨到的闡明l 植物藥：1094種，分成5部30類l 動物藥：444種，分為蟲、鱗、介、禽、獸、人3.糾正歷代本草藥物名稱的混亂狀況綱目：釋名（解釋藥物名稱和依據(jù)）、集解（說明產(chǎn)地、形態(tài)、采集方法等）、修治（闡述炮灸的方法）、氣味（說明藥物性質(zhì)）、主治（闡述藥物功用）、發(fā)明（記述前人和他自己使用這種藥物的臨床經(jīng)驗和對藥理方面的探討）、辯疑正誤、附方4.反映了作者高超的學術水平，創(chuàng)新精神和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度“搜羅百氏、訪采四方”，如：蘄蛇、榔梅（三）西方古代的生物分類思想l 柏拉圖西方最早把生物分類當作一門學問

16、來研究的人：“二分法”l 亞里士多德西方最早對自然界進行廣泛考察的自然學家l 德奧弗拉斯特西方植物學之父：植物史n 根據(jù)外部形態(tài)：喬木、灌木、草木n 根據(jù)生長地區(qū)：陸生植物（落葉植物、常綠植物）、水生植物（淡水植物、咸水植物）二、近代生物分類學的產(chǎn)生植物學和動物學由于林耐而達到了一種近似的完成。恩格斯（一）林耐的生平l 1707年5月出生在瑞典南部斯馬蘭省的阿拉爾特村l 1717年，上小學l 1724年，上中學，遇羅斯曼l 在隆德大學時，寄住在斯托俾爾斯家里，一年后轉(zhuǎn)入烏普薩拉大學，遇攝爾思l 1730年發(fā)表植物婚配論文，提出植物性別的概念l 1732年孤身對拉普蘭地區(qū)考察和采集植物標本l 1

17、735年發(fā)表劃時代的巨著自然系統(tǒng)l 1735年5月1738年9月，留居荷蘭的三年是林耐一生最重要的時期n 類動物、植物、礦物n 綱（以雄蕊的數(shù)目區(qū)別）、目（以雌蕊的數(shù)目區(qū)別）、屬（以花果性質(zhì)區(qū)別）、種（以葉的特征區(qū)別）、顯花植物（23綱）+隱花植物（1綱）（ “林氏二十四綱”分類法）l 1739年，林耐任烏普薩拉大學植物學教授l 1753年，出版植物種志（生物命名法的起點）n 雙名法：學名=屬名+種名+命名人名字n 如：稻的學名：Oryza sativa L.（二）林耐的科學成就1.創(chuàng)立了統(tǒng)一的生物命名法，是林耐對生物學的最大貢獻2.建立了統(tǒng)一的生物分類系統(tǒng)3.明確了物種的概念4.確立了人在自

18、然界中的位置l 首先提出了“人屬”（歐洲白種人、美洲紅種人、亞洲黃種人、非洲黑種人）l 大膽創(chuàng)立“靈長目”（人類、猿類、狐類、蝙蝠）5.培育了一大批生物科學人才（三）林耐的哲學思想1.物種神創(chuàng)論、物種不變論2.唯心主義，形而上學3.原因：認識論的根源、方法論的局限、世界觀的缺陷（形式邏輯思維；它們嘲笑了形而上學文昌魚、鴨嘴獸、始祖鳥、總鰭魚；萬物其實是“非此即彼，亦此亦彼”的統(tǒng)一）（四）林耐哲學思想的變化1.“人為系統(tǒng)只告訴我們辨認植物，自然系統(tǒng)卻能把植物的本性告訴我們?！?.“一個屬的所有的種最終僅構(gòu)成一個物種，后來可能是通過形成雜種的方法，而繁殖為屬的。”3.“變種是為氣候、土壤、炎熱和風

19、力等偶然原因所改變的植物?！保ㄎ澹┢渌黮 根據(jù)不同生物的某些大分子在結(jié)構(gòu)上的形似程度，確定它們親緣關系的遠近。l 生物多樣性地球擁有豐富的生物物種，而這些多姿多彩的物種以及構(gòu)成這些物種的基因。這些物種與環(huán)境形成的錯綜復雜而變化多樣的生態(tài)復合體。l 普賴馬克保護生物學概論：世界物種的多樣性可比作一本如何保持地球有效運轉(zhuǎn)的手冊，喪失一個物種就像從這本手冊中撕去一頁一樣；如果我們正好需要這頁的資料來拯救我們自己和地球上的其它物種，我們將面臨束手無策的尷尬。微生物專題一、列文虎克和微生物的發(fā)現(xiàn)l 1683年，荷蘭生物學家和顯微鏡學家列文虎克，借助自制的顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了細菌，并繪成圖像，刊登于英國哲學學報

20、上，由此拉開了觀察和研究微生物的序幕。l 生平：1632年10月24日出生于荷蘭代爾夫特市的一個釀酒世家，1648年在阿姆斯特丹的一家雜貨鋪當學徒，晚年在代爾夫特市市政大廳做管理員。一生共磨制了400多個透鏡（30300倍）。l 制造顯微鏡并不是他最終目的，他要觀察這些用肉眼看不到的東西。l 列文虎克發(fā)現(xiàn)的這些“小動物”，被后人稱為“微生物”。二、近代微生物學奠基人巴斯德1.早年研究酒石酸的光學性質(zhì)，揭示了酒石酸的同分異構(gòu)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了微生物對同分異構(gòu)的選擇作用。2.研究釀酒生成中酒質(zhì)變酸的問題，指出發(fā)酵是微生物的作用，不同微生物導致不同發(fā)酵，加熱滅菌可以解決酒變酸的問題。3.研究蠶病、雞霍亂、

21、炭疽病時，證實傳染病由病原微生物引起，并發(fā)現(xiàn)被減毒的雞霍亂和炭疽病的病原菌能誘發(fā)免疫性。4.晚年在狂犬病疫苗的研究上作出了貢獻。5.曾用肉湯作滅菌實驗，推翻了自然發(fā)生論。三、近代細菌學的奠基人科赫（一）生平與貢獻：l 固體培養(yǎng)基培養(yǎng)純種的細菌l 細菌染色l “科赫原則”l 發(fā)現(xiàn)并分離了結(jié)核桿菌（二）提出了“科赫原則”l 科赫在研究炭疽病時，提出了著名的“科赫原則”。l 炭疽桿菌是不是炭疽病的病原菌？l 科赫原則這種細菌在患者體內(nèi)不是偶然出現(xiàn)，而是檢查的每個患者體內(nèi)都有這種細菌，把這種細菌純培養(yǎng)，除去來自患者的其他一切成分，將這種細菌接種給健康者，一定能引起這種病，并且在患者體內(nèi)又能發(fā)現(xiàn)這種細菌

22、，如果通過這一系列的實驗，就可確定它是這種傳染病的病原菌。（三）發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌結(jié)核病是由結(jié)核桿菌引起的，科赫找到了結(jié)合桿菌，并按照他自己的要求的原則證明了它是結(jié)核病的病原菌。1905年，他因此成果獲得了諾貝爾生理學醫(yī)學獎。（四）青霉素的發(fā)現(xiàn)者弗萊明l 1929年6月，弗萊明在英國皇家學會主辦的實驗病理學雜志上發(fā)表研究論文，把青霉素分泌的具有強大殺菌作用的物質(zhì)叫做penicillin（青霉素），音譯為“盤尼西林”。l “一?；覊m引發(fā)的偉大發(fā)現(xiàn)”的啟示（1）n 青霉素的發(fā)現(xiàn)是一個機遇，我的功績在于沒有忽略這一發(fā)現(xiàn)，并且繼續(xù)追蹤研究它，這是我作為一個細菌學工作者多年追求的目標。A.弗萊明n 一切新事物的發(fā)現(xiàn)都是偶然的：牛頓看見蘋果從樹上落下來，瓦特看見正在沸騰的水壺，倫琴發(fā)現(xiàn)一些霧狀感光的底片。而這些人也都具備了足夠的知識，能夠從這些稀松平常的偶發(fā)事件中，發(fā)現(xiàn)新的事物。我的唯一功勞是沒有忽視觀察。A.弗萊明l “一?；覊m引發(fā)的偉大發(fā)現(xiàn)”的啟示（2）科學研究的邏輯起點：問題n 科學問題一定時代的科學認識主體在當時的科學知識和經(jīng)驗的條件下所提出的關于科學認識與實踐中需要解決而又未解決的矛盾?？茖W問題是通過對科學哲學知識進行認真分析而提出來的