前言:對創新和前沿科技的追逐成為世界蓬勃發展的驅動力,然而科學家對「基礎科學」的研究又才是推動科學技術產生的內驅力。
牛頓、愛因斯坦、居裡夫人、拉瓦錫、門捷列夫等物理化學領域科學家更為人所知。本文例然,將為大家介紹推動生物學領域巨大進步的重要事件及代表科學家:
威廉·哈維(1578-1657,英國)
哈維是英國17世紀著名的生理學家和醫生,他發現了血液循環的規律,奠定了近代生理科學發展的基礎。
1628年,發表《心血運動論》,發現和創立了血液循環理論。1651年,發表《論動物的生殖》,是近代胚胎學的奠基人之一。
他發現了血液循環和心臟的功能(講清楚了血液循環的全過程。他說:流過人的全身的血液都是以心臟為中心。當心臟收縮時,血液就到動脈中去,然後再由動脈到靜脈,回到心臟。只要心臟在跳動,血液就無休止地在運動),其貢獻是劃時代的,他的工作標誌著新的生命科學的開始。
恩格斯認為:「哈維由於發現了血液循環而把生理學(人體生理學和動物生理學)確立為科學。
卡爾·馮·林奈(1707-1778,瑞典)
林奈,現代分類學的創始人,最大功績就是把前人的全部動植物知識系統化,摒棄了人為的按時間順序的分類法,選擇了自然分類方法。他創造性地提出雙名命名法,包括了8800多個種,可以說達到了「無所不包」的程度,被人們稱為萬有分類法,這一偉大成就使林奈成為18世紀最傑出的科學家之一。
1735年發表了最重要的著作《自然系統》,1737年出版《植物屬志》,1753年出版《植物種志》,建立了對生物的《雙名制命名法》,對動植物分類研究的進展有很大的影響。他首先提出界、門、綱、目、屬、種的物種分類法,至今被人們採用。
以《自然系統》這一林奈人為分類體系的代表作為例。在林奈以前,由於沒有一個統一的命名法則,各國學者都按自己的一套工作方法命名植物,致使植物學研究困難重重。
林奈依雄蕊和雌蕊的類型、大小、數量及相互排列等特徵,將植物分為24綱、116目、1000多個屬和10 000多個種。林奈用拉丁文定植物學名,統一了術語,促進了交流。他採用雙名制命名法,即植物的常用名由兩部分組成,前者為屬名,要求用名詞;後者為種名,要求用形容詞。例如,銀杏樹學名為GINKGO BILOBA L.,GIKGO是屬名,是名詞;biloba是種名,是形容詞;第三個字母,則是定名者姓氏的縮寫,L為林奈(linne)的縮寫。結合命名,林奈規定學名必須簡化,以12個字為限,這就使資料清楚,便於整理,有利於交流。
林奈的植物分類方法和雙名制被各國生物學家所接受,植物王國的混亂局面也因此被他調理得井然有序。他的工作促進了植物學的發展,林奈是近代植物分類學的奠基人。
遺憾的是此為人為分類法,沒有反映出進化系統。
查爾斯·羅伯特·達爾文(1809-1882,英國)
達爾文,進化論的奠基人,在探究生物進化奧秘的過程中,具有重要貢獻,提出了「自然選擇學說」。
1831-1836,曾經歷時5年環球航行,對動植物和地質結構等進行了大量的觀察和採集。
1859年,出版了《論藉助自然選擇〈即在生存鬥爭中保存優良族〉的方法的物種起源》一書,簡稱《物種起源》,提出了生物進化論學說,從而摧毀了各種唯心的神造論以及物種不變論,把生物學導入到科學的正軌之上。
該書從變異性,遺傳性、生存競爭和適應性等方面論證了生物進化的現象,提出了以自然選擇和適者生存為基礎的進化學說,說明了物種是可變的,並且正確解釋了生物適應性。
1868年,發表《動物和植物在家養下的變異》。1871年,發表《人類起源和性的選擇》,對人工選擇作了系統的敘述,解釋了物種的起源和發展、變異和遺傳的生物屬性,提出了人工選擇的理論,充實了進化學說理論。
格雷戈爾·孟德爾(1822-1884,奧地利)
孟德爾,遺傳性的奠基人,被譽為現代遺傳學之父,於1865年發現遺傳定律。他通過豌豆實驗,發現了遺傳學三大基本規律中的兩個,分別為分離規律及自由組合規律。
1856年,孟德爾從維也納大學回到布魯恩,開始了長達8年的豌豆實驗。孟德爾首先從許多種子商那裡弄來了34個品種的豌豆,從中挑選出22個品種用於實驗。它們都具有某種可以相互區分的穩定性狀,例如高莖或矮莖、圓粒或皺粒、灰色種皮或白色種皮等。
孟德爾通過人工培植這些豌豆,對不同代的豌豆的性狀和數目進行細緻入微的觀察、計數和分析。8個寒暑的辛勤勞作,孟德爾提出了遺傳因子、顯性、隱形等概念,發現了生物遺傳的基本規律,並得到了相應的數學關係式。人們分別稱他的發現為「孟德爾第一定律」(即孟德爾遺傳分離規律)和「孟德爾第二定律」(即基因自由組合規律),它們揭示了生物遺傳奧秘的基本規律,為遺傳學奠定了基礎。
路易斯·巴斯德(1822-1895,法國)
巴斯德,研究了微生物的類型、習性、營養、繁殖、作用等,把微生物的研究從主要研究微生物的形態轉移到研究微生物的生理途徑上來,從而奠定了工業微生物學和醫學微生物學的基礎,並開創了微生物生理學。從此,整個醫學邁進了細菌學時代,得到了空前的發展。
像牛頓開闢出經典力學一樣,巴斯德開闢了微生物領域,創立了一整套獨特的微生物學基本研究方法。
美國學者麥克·哈特所著的《影響人類歷史進程的100名人排行榜》中,巴斯德名列第12位,可見其在人類歷史上巨大的影響力。
1856年至1860年,他提出了以微生物代謝活動為基礎的發酵本質新理論。
1857年發表的「關於乳酸發酵的記錄」是微生物學界公認的經典論文。
1880年後又成功地研製出雞霍亂疫苗、狂犬病疫苗等多種疫苗,其理論和免疫法引起了醫學實踐的重大變革。
他用一生的精力證明了三個科學問題:
(1)每一種發酵作用都是由於一種微菌的發展,這位法國化學家發現用加熱的方法可以殺滅那些讓啤酒變苦的惱人的微生物。很快,「巴氏殺菌法」便應用在各種食物和飲料上。
(2)每一種傳染病都是一種微菌在生物體內的發展:由於發現並根除了一種侵害蠶卵的細菌,巴斯德拯救了法國的絲綢工業。
(3)傳染病的微菌,在特殊的培養之下可以減輕毒力,使他們從病菌變成防病的疫苗。他意識到許多疾病均由微生物引起,於是建立起了細菌理論。
1953年 弗朗西斯·克裡克與詹姆斯·沃森共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構
沃森和克裡克是兩位傑出的分子生物學家,由於對蛋白質脫氧核糖核酸結構的研究而同時獲得諾貝爾獎。其發現的DNA雙螺旋結構域,奠定了現代分子生物的基礎,使生物學向微觀方向發展,具有生物學的革命性飛躍的意義。生物學也進入分子生物學時代:
1、結構學派的研究:著重研究生命大分子的三維結構。
2、生化學派的研究:著重研究生命有機體新陳代謝的化學變化過程,生命大分子的化學結構,生命大分子之間及其與小分子之間的化學作用。
3、信息學派的研究:著重研究遺傳信息是如何攜帶與傳遞的
分子生物學中一個重要的基礎理論是中心法則。1958年,佛朗西斯·克裡克提出分子生物學中心法則,並於1970年在《自然雜誌》中重申:分子生物學的中心法則旨在詳細說明連串信息的逐字傳送,它指出遺傳信息不能由蛋白質轉移到蛋白質或核酸之中。
中心法則:是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA,再從RNA傳遞給蛋白質,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA,即完成DNA的複製過程。這是所有有細胞結構的生物所遵循的法則。在某些病毒中的RNA自我複製(如菸草花葉病毒等)和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄成DNA的過程(某些致癌病毒)是對中心法則的補充。
分子生物學的發展,以基因工程為代表的生物工程的出現,生物技術通過對DNA鏈的精確切割與有目的地重組,使有目的地改良生物的性狀與品質成為可能。
總結:縱觀歷史,每一位科學家在自己領域的貢獻都卓越的,個人又同時認為推動生物歷史進程最重要的兩人是:達爾文和(詹姆斯•沃森和弗朗西斯•克裡克),前者把生物學導入科學正軌,後者把生物學導入高科技軌道。
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