生命科學(xué)發(fā)展在人類社會發(fā)展過程中的作用.doc

生命科學(xué)發(fā)展在人類社會發(fā)展過程中的作用學(xué)院：化學(xué)與化工學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝日期：2012-11-3生命科學(xué)的發(fā)展及其對人類社會的影響 摘 要：本文對生命科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展過程中的幾次重要科學(xué)技術(shù)革命以及這些科學(xué)技術(shù)革命對人類社會發(fā)展和進(jìn)步產(chǎn)生的重大影響，以及可能產(chǎn)生的危害進(jìn)行了綜述?；赝祟惪茖W(xué)發(fā)展史，20世紀(jì)是人類自然科學(xué)發(fā)展史上最為輝煌的時(shí)代，其中生命科學(xué)是自然科學(xué)發(fā)展中最迅速的學(xué)科?；谏鼘W(xué)科與人類生存、健康、社會發(fā)展密切相關(guān)，它必然成為21世紀(jì)初的主導(dǎo)科學(xué)。如果說，20世紀(jì)主導(dǎo)科學(xué)是物理學(xué)，那么21世紀(jì)主導(dǎo)的將是生命科學(xué)。 關(guān)鍵詞：生命科學(xué) 科學(xué)技術(shù)革命 人類社會 影響 一、生命科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 自從有了人類，就有了生命科學(xué)。早期的對生物的觀察既是生命科學(xué)的開始，也是對生命現(xiàn)象研究的開端。 后來人們對生物學(xué)的興趣從簡單觀察轉(zhuǎn)向了實(shí)際應(yīng)用，例如對動(dòng)、植物的馴化和飼養(yǎng)，但這些觀察和應(yīng)用的目的都是為了滿足人類自身食物和住所的實(shí)際需求，而并非有意識的探索。可見，生命科學(xué)是在人類的生活實(shí)踐中自發(fā)產(chǎn)生的。早期最為引人矚目的生物學(xué)研究者是希臘哲學(xué)家亞里士多德，他對生物體進(jìn)行了大量的觀察，深刻地解釋了許多自然現(xiàn)象。他研究了多種水生生物的生命史和自然史以及雞的胚胎發(fā)育，開始了生物科學(xué)的第一次飛躍和革命。盡管這些研究還只是代表著生物研究的最初階段，但這是人類開始有意識地將它作為一門學(xué)科來進(jìn)行的研究的重要標(biāo)志開始。 二、達(dá)爾文的進(jìn)化論是人類思維歷史上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn) 19世紀(jì)中葉， 達(dá)爾文和華萊士分別提出自然選擇理論來對生物的進(jìn)化過程進(jìn)行解釋。他們認(rèn)為遺傳變異和自然選擇是生物進(jìn)化的原因和條件，生物在自然選擇中適者生存，客觀進(jìn)化。達(dá)爾文進(jìn)化理論的影響已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了生物學(xué)界的范疇，它動(dòng)搖了當(dāng)時(shí)社會體系和宗教信仰的基礎(chǔ)，否定了上帝創(chuàng)造人，引發(fā)了維多利亞英國社會的穩(wěn)定和秩序問題。盡管目前發(fā)現(xiàn)了在自然界存在著許多用達(dá)爾文的進(jìn)化論還難以解釋的現(xiàn)象，達(dá)爾文的進(jìn)化論也因此而受到許多新的挑戰(zhàn)。但是，作者認(rèn)為進(jìn)化理論能夠解釋生物進(jìn)化的普遍現(xiàn)象。另外，隨著生物學(xué)的發(fā)展特別是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)的發(fā)展和深入，許多用達(dá)爾文進(jìn)化論尚未解釋的進(jìn)化現(xiàn)象將會得到分子水平的解釋。 三、雙螺旋模型開創(chuàng)了分子水平生物學(xué)研究的新紀(jì)元 1953年2月28日，沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，并于4月25日，在英國自然雜志發(fā)表了文章“核酸的分子結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型”。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立，標(biāo)志著人類在揭示生命遺傳奧秘方面邁出了具有里程碑意義的一步。雙螺旋模型的提出為現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，開創(chuàng)了在分子水平上生物學(xué)研究的新紀(jì)元，是20世紀(jì)生物學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)。隨后在生命科學(xué)領(lǐng)域特別是在分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)以及生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等研究領(lǐng)域產(chǎn)生了很多重大的成果和突破。理論上的突破也使這些學(xué)科和領(lǐng)域發(fā)生了一系列的技術(shù)革命，例如生物制藥、動(dòng)植物組織培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因生物、動(dòng)植物克隆、基因芯片、新品種培育等等，形成了巨大的生產(chǎn)力和創(chuàng)造力，產(chǎn)生了巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。由于雙螺旋模型在生命科學(xué)研究中的重要意義，沃森和克里克因此而獲得1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。四、現(xiàn)代生命科學(xué)的研究熱點(diǎn) 在20世紀(jì)生命科學(xué)的發(fā)展有許多重大突破，提出許多新觀念、新思想、新成果和新技術(shù)。特別是20世紀(jì)50年代以來，隨著數(shù)理科學(xué)廣泛而深刻地深入生命科學(xué)以及一些先進(jìn)的儀器設(shè)備和研究技術(shù)的問世，生命科學(xué)已經(jīng)從基本上是靜態(tài)的、以形態(tài)描述與分析為主的學(xué)科演化發(fā)展成動(dòng)態(tài)的、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定量的學(xué)科。為表達(dá)其鮮明的時(shí)代特征將其稱為生命科學(xué)。當(dāng)今的生命科學(xué)正從分析走向綜合，其特征是對分子、細(xì)胞、組織、器官及整體的全方位的綜合研究。如果說，20世紀(jì)生命學(xué)是分析的世紀(jì)，21世紀(jì)生命科學(xué)將從分析走向綜合，將是統(tǒng)一生命學(xué)的世紀(jì)，并將形成嶄新的生命觀。新課程的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)首先設(shè)計(jì)了“生命體的結(jié)構(gòu)層次”主題就是從整體觀的角度安排的。目前，生命科學(xué)正向微觀、宏觀和應(yīng)用三個(gè)方向縱深發(fā)展。1 、 宏觀方面 ： 20世紀(jì)以來，生態(tài)學(xué)作為生命科學(xué)的一個(gè)分支，對人類生存的大環(huán)境進(jìn)行研究，已成為生命科學(xué)中最為活躍的研究方向之一。特別是20世紀(jì)后期，生命科學(xué)的宏觀研究不僅是傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的范疇，而且擴(kuò)展到對整個(gè)生命圈的研究。為什么當(dāng)今特別重視生命圈的研究？以前人們對生命圈缺少認(rèn)識和關(guān)心，對其中的森林亂砍濫伐，對草原隨意開墾，對各種動(dòng)物亂捕濫殺，并把大量的廢物以及有毒物質(zhì)任意傾倒和排放，致使這個(gè)大環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞和污染，生命圈面臨崩潰的危險(xiǎn)。由此使人們感到21世紀(jì)人類面臨的首要問題就是：人類的生存和發(fā)展。人類生存的唯一的家園是地球。人在地球上生活離不開地球的環(huán)境條件和其他各種生命，因此，人要生存下去并得到持續(xù)發(fā)展，必須愛護(hù)地球，關(guān)愛其他生命，保持人與自然的和諧發(fā)展。另外，隨著人類認(rèn)識自然和影響自然過程的能力的發(fā)展，人們越來越深刻認(rèn)識到簡單地“征服自然”、“向大自然界索取”給人類帶來的許多困擾。目前面臨的人口、環(huán)境、能源、污染、水土流失這一系列困擾人類的問題，在一個(gè)局部范圍內(nèi)都是不可能得到解決的，就像到處引起災(zāi)害的厄爾尼諾現(xiàn)象一樣，只有把地球看作一個(gè)整體來研究，才有可能獲得突破性進(jìn)展。21世紀(jì)對付面臨的各種挑戰(zhàn)，改善人類的生存條件，謀求與大自然的和諧，就必須更深入地研究人與生活在地球上的其他200多萬種生命之間的相互關(guān)系，必須更深刻地了解時(shí)空、物質(zhì)、信息的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。為了挽救危機(jī)，早在1971年聯(lián)合國就制訂了“人與生命圈”（MAB）的研究計(jì)劃，謀求協(xié)調(diào)人與生命圈的關(guān)系，合理地開發(fā)和利用生命資源，維護(hù)和改善自然環(huán)境，化害為利，逐步創(chuàng)造出一個(gè)適于人類和各種生命生存的美好環(huán)境。根據(jù)這種思想，國外一些學(xué)者提出“地球村”、“地球飛船”等提法，說明地球是一個(gè)大家庭。這種意識不僅在自然科學(xué)，而且在社會科學(xué)、文化、道德等方面都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前關(guān)于生命圈的模擬研究，無論是美國建造的“生命圈2號”，還是日本搞的“第二個(gè)生命圈計(jì)劃”，建造一個(gè)完全封閉的“小地球”，經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)是失敗的。由此說明，在目前現(xiàn)有條件下，人類還無法模擬出類似地球可供人類長期生存的生態(tài)環(huán)境，地球是人類唯一的家園。21世紀(jì)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)是地球變化和生命多樣性。地球變化的研究涉及地球變暖、臭氧層的破壞、沙漠化、海洋污染、野生命種減少等問題。生命多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。保護(hù)生命多樣性是實(shí)現(xiàn)人與生命和諧發(fā)展的重要措施。生命多樣性是自然界豐富多彩的生命資源的標(biāo)志，因此，保護(hù)野生生命就是保護(hù)人類自己。為了保護(hù)生命的多樣性，世界各國都建立了自然保護(hù)區(qū)。在此基礎(chǔ)上聯(lián)合國教科文組織又提了生命圈保護(hù)區(qū)的概念，它不同于自然保護(hù)區(qū)，其主要特點(diǎn)在于明確保護(hù)區(qū)不是一個(gè)堡壘式或要塞式的莊園，而是一個(gè)開放的資源管理的戰(zhàn)略基地。這樣擺脫了保護(hù)區(qū)概念中消極保護(hù)的一面，賦予保護(hù)區(qū)以多功能的作用。實(shí)踐證明，這種設(shè)想是正確的，它的建立即把生命多樣性及生命資源的保護(hù)同它們的可持續(xù)利用緊密結(jié)合起來，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 當(dāng)前生態(tài)學(xué)在實(shí)際研究中最多的是所謂“生態(tài)農(nóng)業(yè)”和建立“生態(tài)村”。過去人們把第一次綠色革命發(fā)展起來的農(nóng)業(yè)叫“石油農(nóng)業(yè)”，因?yàn)樗囈陨姘l(fā)展的一切（如機(jī)械耕作、電力、農(nóng)藥、化肥等），實(shí)際上大多來自石油等能源和石油化工產(chǎn)品，因而給社會和環(huán)境帶來許多新問題。于是人們開始轉(zhuǎn)向生態(tài)農(nóng)業(yè)，也就是說，強(qiáng)調(diào)生命與環(huán)境、資源相協(xié)調(diào)，充分認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)自身的多樣化，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的生命過程，充分發(fā)揮其自我調(diào)節(jié)和自我維持能力，重視生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量多層次、多途徑的轉(zhuǎn)化和利用，因而生態(tài)農(nóng)業(yè)是最經(jīng)濟(jì)和最高效的農(nóng)業(yè)。2 、 微觀方面 ： 過去的生命學(xué)，對生命的認(rèn)識僅僅是從個(gè)體水平上對生命進(jìn)行形態(tài)的描述和分析，以后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，才開始以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)逐漸深入到生命本質(zhì)的研究。今天，人類已經(jīng)能夠深入到細(xì)胞內(nèi)部，對它的極其細(xì)微的結(jié)構(gòu)和化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究，取得了許多突破性的成就。1953年，對遺傳物質(zhì)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，是生命科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，開創(chuàng)了現(xiàn)代生命學(xué)的全新時(shí)代，奠定了在分子水平上研究生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)。分子生命學(xué)的誕生，有助于闡明生命活動(dòng)的規(guī)律，揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。分子生命學(xué)的發(fā)展不可避免地影響到生命科學(xué)各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，改變了整個(gè)生命學(xué)的面貌；同時(shí)對醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)及其應(yīng)用產(chǎn)生了巨大影響。生命學(xué)的全新面貌突出地表現(xiàn)在出現(xiàn)了一系列新的分支科學(xué)，如分子遺傳學(xué)、分子細(xì)胞學(xué)、分子分類學(xué)、分子神經(jīng)解剖學(xué)等等，其中作為生命體基本單位的細(xì)胞和作為生命活動(dòng)最高形式的神經(jīng)活動(dòng)是現(xiàn)代生命學(xué)研究的最活躍的領(lǐng)域。由于這兩門學(xué)科采用了分子生命學(xué)的新的研究思想和新的研究手段而獲得新的生命力，研究步伐大大加快。由此，分子生命學(xué)（包括分子遺傳學(xué)）、細(xì)胞生命學(xué)和神經(jīng)生命學(xué)（或腦科學(xué)）已發(fā)展成當(dāng)代生命科學(xué)研究的三大熱點(diǎn)。（1）、分子生命學(xué)的發(fā)展 分子生命學(xué)是在分子水平研究生命活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)。它的主要研究內(nèi)容是生命大分子（主要是蛋白質(zhì)、核酸和糖類）的結(jié)構(gòu)、功能及其相互組織和相互作用。在核酸的研究上，由于發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性，說明DNA分子實(shí)質(zhì)上是一種可塑的分子。它的局部構(gòu)象的變化或?qū)е码p螺旋的松開，或是成為DNA與蛋白結(jié)合時(shí)，對DNA的識別或結(jié)合的標(biāo)志等，實(shí)際上不存在一種可以代表DNA“結(jié)構(gòu)”的單一結(jié)構(gòu)，生命現(xiàn)象是豐富的，駕馭細(xì)胞活動(dòng)的DNA必然具有多樣性的形態(tài)。DNA的功能不僅具有自我復(fù)制和指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的作用，還具有酶的活性，起某種催化作用。目前科學(xué)家的目光已由DNA的研究轉(zhuǎn)向了RNA的研究。由于RNA結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其種類的多樣性，決定RNA具有多種生命學(xué)功能。RNA不僅在蛋白質(zhì)合成上起重要作用，而且具有催化作用（核酶）、調(diào)控基因表達(dá)、抑制轉(zhuǎn)譯（反義RNA）、DNA和RNA剪接（snRNA）等重要功能。因此，關(guān)于RNA功能研究已成為分子生命學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。關(guān)于蛋白質(zhì)的研究一直被科學(xué)家們所重視。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，幾乎一切生命活動(dòng)都要依靠蛋白質(zhì)（酶）來進(jìn)行。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有重要意義。目前，人們除要闡明由氨基酸形成的并有一定順序的肽鏈結(jié)構(gòu)以外，特別重視肽鏈折疊成特定的三維空間結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗啪哂心撤N生命活性，成為功能蛋白質(zhì)。由此，新生肽鏈的折疊問題也是分子生命研究的核心問題。有些科學(xué)家把從多肽鏈的氨基酸序列到蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系稱為第二部遺傳密碼。目前已發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)新生肽的折疊和成熟不是自發(fā)進(jìn)行的，而是在分子伴侶蛋白（SHP蛋白）幫助下和“折疊酶”催化下進(jìn)行折疊的。此外，對蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的研究還表明，蛋白質(zhì)分子在一定程度上是處于運(yùn)動(dòng)之中，蛋白質(zhì)的功能不僅與分子的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而且必須依賴于結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性。蛋白質(zhì)分子（酶）“結(jié)構(gòu)域”的發(fā)現(xiàn)，說明活性部位能發(fā)生構(gòu)型變化，具有一定程度的柔性和可運(yùn)動(dòng)性。這是蛋白質(zhì)分子發(fā)揮其功能所必須的。關(guān)于蛋白質(zhì)合成的研究，目前研究的熱點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)合成后的分棟、運(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)（細(xì)胞核和各種細(xì)胞器）以及蛋白質(zhì)的修飾加工。特別有趣的是從這一極的認(rèn)識進(jìn)而到其另一極即蛋白質(zhì)的降解。溶蛋白小體的發(fā)現(xiàn)說明，生命體本身具有調(diào)節(jié)自身細(xì)胞蛋白歸宿的能力。在糖類的研究上有許多新的研究成果。糖類是生命體內(nèi)除蛋白質(zhì)、核酸以外的又一類重要的生命分子，尤其是一類重要的信息分子。目前研究表明，在多細(xì)胞生命的細(xì)胞表面覆蓋一層糖鏈，通常稱為糖被。它是由糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖（統(tǒng)籌為糖復(fù)合物）構(gòu)成的。在細(xì)胞表面形成分支的糖鏈宛如天線，它們在細(xì)胞間不僅起粘附作用，而且傳遞信息，可以作為激素等信息分子的接受體。過去分子生命學(xué)是在核酸及其表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)水平上闡明生命現(xiàn)象?，F(xiàn)在來看，只用核酸和蛋白質(zhì)來闡明多細(xì)胞的生命現(xiàn)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因?yàn)槿祟惔蠹s有4050億個(gè)細(xì)胞，這些細(xì)胞組成了許多細(xì)胞集團(tuán)。每個(gè)集團(tuán)的細(xì)胞以不同的方式相互粘附，細(xì)胞與基質(zhì)之間也存在著相互識別和相互作用、集團(tuán)之間也有相互識別、相互作用和相互制約，調(diào)節(jié)和控制著高等生命沿著固有的空間軸和時(shí)間軸井然有序的發(fā)展。 如此復(fù)雜的發(fā)展過程需要極其巨大的“生命信息”，這些信息的傳遞是由糖鏈分子來承擔(dān)的。由于糖類對生命活動(dòng)異常重要，因而誕生了糖生命學(xué)，同時(shí)發(fā)展出了“糖工程學(xué)”。 綜合以上分子生命學(xué)的研究進(jìn)展，進(jìn)入21世紀(jì)，生命大分子結(jié)構(gòu)與功能的前沿研究已從單個(gè)大分子結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)向大分子體系的研究；從晶體結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)向溶液中天然構(gòu)象及其動(dòng)態(tài)變化的研究。當(dāng)前有關(guān)大分子之間體系的研究，涉及三個(gè)領(lǐng)域：、蛋白質(zhì)體系（包括酶）；、蛋白質(zhì)核酸體系；、蛋白質(zhì)脂質(zhì)（包括糖類）體系。其中，蛋白質(zhì)與核酸之間的識別和相互作用，是當(dāng)前分子生命學(xué)引人矚目的“生長點(diǎn)”。當(dāng)今生命學(xué)已進(jìn)入分子生命學(xué)時(shí)代，蛋白質(zhì)、核酸、糖類等生命大分子的知識已在新聞媒體廣泛傳播，幾乎家喻戶曉。在這種形勢下，新課程標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)縮減有關(guān)形態(tài)學(xué)的知識，加強(qiáng)分子生命學(xué)的內(nèi)容，原初中教學(xué)大綱和教材不敢涉及DNA等知識，現(xiàn)在看來應(yīng)有所體現(xiàn)。在制訂高中生命課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)更加全面地反映分子生命學(xué)研究進(jìn)展的有關(guān)內(nèi)容。（2）、分子遺傳學(xué)的發(fā)展 遺傳學(xué)是專門研究基因的科學(xué)，其發(fā)展主線是認(rèn)識基因。從認(rèn)識基因的存在、闡明基因的本質(zhì)和研究基因的作用到分離基因、操作基因和改變基因，一直是20世紀(jì)生命學(xué)乃至整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一，而且一至位于科學(xué)發(fā)展的前沿，其在生命學(xué)中領(lǐng)先發(fā)展的勢頭經(jīng)久不衰，可以預(yù)言這種勢頭在21世紀(jì)將有增無減。由于基因與人類的健康、作物的增產(chǎn)以家禽的改良密切相關(guān)，因此研究基因有重要意義。所以，對有關(guān)基因的研究已成為絕大多數(shù)生命分支科學(xué)的發(fā)展前沿，估計(jì)今后10年乃至幾十年的時(shí)間里會有越來越多的重要基因克隆的消息。重要基因和功能的闡明，使遺傳學(xué)與人類生存和發(fā)展的關(guān)系更加密切。例如，在醫(yī)學(xué)方面已發(fā)現(xiàn)人類眼睛形成的基因（pax6基因）、老年癡呆癥基因、精神分裂癥基因、與發(fā)胖有關(guān)的基因（ob和db基因）等等。研究基因還有重要的理論意義，比較基因?qū)W對闡明生命的進(jìn)化及其系譜關(guān)系可以提供有利的證據(jù)。 通過對基因的研究發(fā)現(xiàn)，基因?qū)ι挠绊懖皇菃我坏?，有必要擴(kuò)展到基因組進(jìn)行研究。因此，從90年代開始，研究基因組已成為國際生命學(xué)界最熱門而研究對象。“基因組學(xué)”在不到10年時(shí)間里，已從一門以測定基因組全序列為目標(biāo)的方法學(xué)成為包括結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和功能基因組學(xué)的完整學(xué)科。開展這方面研究是人所共知的“人類基因組計(jì)劃”（GHP）。這項(xiàng)被稱為與原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”和登月球的“阿波羅計(jì)劃”相比擬的宏偉工程，自1990年正式啟動(dòng)以來，經(jīng)過全球科學(xué)家們的共同努力，2000年6月26日向世界宣布“人類基因組工作草圖”已基本繪制完成，標(biāo)志著人類認(rèn)識自身新紀(jì)元的開始。當(dāng)然，人類基因組測序的完成并不等于工作的結(jié)束，還要認(rèn)清上面有多少基因，以及這些基因是如何發(fā)揮作用的，于是科學(xué)界思索人類基因組序列和結(jié)構(gòu)弄清以后下一步工作，因而誕生了“后基因組計(jì)劃”。人們認(rèn)為人類基因組計(jì)劃只是完成一個(gè)以測序?yàn)橹鞯慕Y(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究是不夠的，要真正理解基因的功能，必須開展功能基因組的研究，這也許是整個(gè)21世紀(jì)的任務(wù)。展望前景，“人類基因組計(jì)劃”的徹底完成將為生命科學(xué)重大規(guī)律的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，從而帶動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，導(dǎo)致生命科學(xué)研究的重大突破。目前至少有18種生命的完整基因組被破譯，約有40個(gè)完整基因組正在破譯之中。這標(biāo)志著遺傳學(xué)已進(jìn)入一個(gè)以序列信息為基礎(chǔ)的新時(shí)期，改變了過去經(jīng)典遺傳的研究方法，從表型到基因型，建立了反向遺傳學(xué)，從基因型到表現(xiàn)型的研究方法，開拓了一個(gè)以序列為基礎(chǔ)的生命學(xué)的新世紀(jì)。 在研究基因作用過程中必然引伸到兩個(gè)重大問題：一是基因的表達(dá)是如何調(diào)控的？這也是當(dāng)今分子生命學(xué)研究的熱點(diǎn)之一；另一個(gè)是蛋白質(zhì)的作用問題。目前發(fā)現(xiàn)，雖然對功能基因組研究有重大意義，但是，由于生命功能的體現(xiàn)者蛋白質(zhì)有其自身特有的活動(dòng)規(guī)律，僅僅從基因的角度來研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。例如，蛋白質(zhì)的修飾加工、轉(zhuǎn)運(yùn)定位、結(jié)構(gòu)變化、蛋白質(zhì)之間的相互作用，蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用等活動(dòng)，均無法在基因組水平上獲得答案。由此，1994年提出蛋白質(zhì)組的概念：即基因組表達(dá)的所有蛋白質(zhì)。于是誕生了從整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動(dòng)規(guī)律的新興學(xué)科蛋白質(zhì)組學(xué)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生命學(xué)也發(fā)展成為一門前沿科學(xué)。 根據(jù)以上研究進(jìn)展，“基因”已成為人所共知的名詞述語，在課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和教材上不僅應(yīng)提出基因，而且要強(qiáng)調(diào)基因組的整體作用，介紹“人類基因組計(jì)劃”的偉大意義。另外，在強(qiáng)調(diào)基因的作用的同時(shí)，注意不要出現(xiàn)“基因決定一切論”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。（3）、 細(xì)胞生命學(xué)的發(fā)展 自80年代以來，由于分子生命學(xué)和分子遺傳學(xué)研究的進(jìn)展和基因工程、反向遺傳學(xué)方法的應(yīng)用，在細(xì)胞學(xué)上取得許多重大成果。目前細(xì)胞生命學(xué)的研究熱點(diǎn)主要在：在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)中，真核細(xì)胞基因組的結(jié)構(gòu)及其表達(dá)是細(xì)胞研究的中心問題；（基因產(chǎn)物如何構(gòu)建成細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以及如何調(diào)節(jié)和行使細(xì)胞功能的。綜觀近年來細(xì)胞生命學(xué)的研究進(jìn)展有以下幾方面： 從細(xì)胞結(jié)構(gòu)上看，整個(gè)細(xì)胞猶如一種復(fù)雜的膜系統(tǒng)串連在一起，細(xì)胞表面的質(zhì)膜和細(xì)胞中的內(nèi)膜（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、線粒體膜、溶酶體膜以及細(xì)胞核的核膜等），它們都有相互聯(lián)系，彼此轉(zhuǎn)化的密切聯(lián)系。生命膜系統(tǒng)使細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核在形態(tài)上和功能上聯(lián)成一個(gè)完整的統(tǒng)一體。細(xì)胞膜的作用不僅保持細(xì)胞和細(xì)胞器的完整性、相對獨(dú)立性和穩(wěn)定性；許多極為重要的生命活動(dòng)都與膜系統(tǒng)有關(guān)。例如，能量的轉(zhuǎn)化和流動(dòng)是在生命膜上進(jìn)行的；細(xì)胞與周圍環(huán)境、細(xì)胞間的物質(zhì)交換也是通過膜實(shí)現(xiàn)的；此外，細(xì)胞內(nèi)外、細(xì)胞間的信息傳遞，也離不開膜的作用。因此，對細(xì)胞膜系統(tǒng)的研究是細(xì)胞生命學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。此外，近年來還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)有微管、微絲系統(tǒng)（骨架系統(tǒng)）。過去對細(xì)胞基質(zhì)的結(jié)構(gòu)幾乎一無所知，以前認(rèn)為細(xì)胞器似乎是懸浮在溶液狀的基質(zhì)中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在基質(zhì)中還有微管、微絲及中等纖維存在。由此，人們才認(rèn)識到基質(zhì)中含有一定程序的立體結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)形成了縱橫交錯(cuò)的“骨架”，總稱為“細(xì)胞骨架”。細(xì)胞骨架對細(xì)胞器的空間分布、功能活動(dòng)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有著密切關(guān)系。細(xì)胞骨架的發(fā)現(xiàn)是超微結(jié)構(gòu)研究方面的一大進(jìn)步。此外，還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核內(nèi)有核骨架，它與DNA復(fù)制、基因表達(dá)調(diào)控、RNA剪接、修飾和運(yùn)輸?shù)榷加兄匾饔谩?關(guān)于細(xì)胞功能的研究，雖然細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)都有各自相對專一的功能，但它們是相互聯(lián)系的，彼此協(xié)調(diào)一致，完成一個(gè)細(xì)胞的整體功能。綜合地講，在一個(gè)細(xì)胞里的生命活動(dòng)主要體現(xiàn)三個(gè)方面：、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，即舊物質(zhì)的分解，新物質(zhì)的合成；、能量的轉(zhuǎn)換和流動(dòng)，包括能量的轉(zhuǎn)換，從光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 ；能量的流動(dòng)，即從分解的物質(zhì)釋放，又流動(dòng)到需要能量的部位進(jìn)行利用。、信息的傳遞，其中包括遺傳信息的傳遞，即從DNARNA蛋白質(zhì)（基因的表達(dá)），也可以從DNADNA（基因的復(fù)制）；生長發(fā)育信息的傳遞，即從細(xì)胞外（第一信號）細(xì)胞膜（受體）細(xì)胞質(zhì)（第二信號）某一生化反應(yīng)或細(xì)胞核（相應(yīng)的基因被調(diào)節(jié)）。這個(gè)信號系統(tǒng)包括細(xì)胞內(nèi)外的通訊聯(lián)系、細(xì)胞間通訊、細(xì)胞的化學(xué)信號分子產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及通過細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)信號的傳遞。另外，神經(jīng)傳導(dǎo)也是一個(gè)信息傳遞過程，從接受信息（感官）傳遞信息（神經(jīng)）貯存信息（腦）利用信息（產(chǎn)生反應(yīng)）。細(xì)胞的生命活動(dòng)就是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、能量的流動(dòng)和信息傳遞的統(tǒng)一體。 關(guān)于細(xì)胞內(nèi)調(diào)控系統(tǒng)的研究。目前研究較多有：、細(xì)胞周期的調(diào)控；現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在G1早期的DNA合成受一些肽類生長因子調(diào)節(jié)；G2晚期受控于成熟促進(jìn)因子（MPF）所控制，它們都受相應(yīng)基因調(diào)控。、細(xì)胞生長發(fā)育的控制。生命活動(dòng)最基礎(chǔ)的問題是發(fā)育生命學(xué)。它已成為現(xiàn)代生命學(xué)研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。受精卵如何由單個(gè)細(xì)胞通過形態(tài)發(fā)育最終成為多器官的生命體？發(fā)育過程一極是細(xì)胞數(shù)量增加，功能分化，組織和器官的形成；另一極則是細(xì)胞不斷地出現(xiàn)凋亡，形態(tài)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，而二者均為精細(xì)調(diào)控的過程，涉及到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期和基因表達(dá)的時(shí)、空調(diào)節(jié)等生命科學(xué)的最基礎(chǔ)問題。這方面的研究已取得很大進(jìn)展。由于細(xì)胞凋亡和癌變問題與人類的健康和壽命關(guān)系非常密切，因而引起科學(xué)家的關(guān)注。 由于細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，有關(guān)細(xì)胞生命學(xué)的知識是異常重要的。由此，在新課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)及教材中，有必要加強(qiáng)細(xì)胞生命學(xué)的內(nèi)容。例如，在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上為了說明能量的轉(zhuǎn)換與流動(dòng)，不僅講解葉綠體的基本知識，而且增加了有關(guān)線粒體的內(nèi)容；在細(xì)胞分裂中增加了染色體變化的內(nèi)容；在細(xì)胞功能方面，說明細(xì)胞是物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的統(tǒng)一體。在制訂高中生命課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將會更多的反映細(xì)胞生命學(xué)的研究成果。（4）、腦科學(xué)的研究 腦科學(xué)（思維科學(xué)或神經(jīng)生命學(xué)）是生命科學(xué)研究的又一前沿領(lǐng)域。目前科學(xué)家們把腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)從生命科學(xué)里單獨(dú)出來，因?yàn)?它是更高一個(gè)層次的研究，是最深的奧秘的探索。探索和揭示腦的奧秘具有高度的復(fù)雜性，蘊(yùn)含著深?yuàn)W的哲理，以及對人類有特殊重要的意義，所以已成為當(dāng)代自然科學(xué)面臨最大挑戰(zhàn)之一。近30年來，腦科學(xué)出現(xiàn)了爆炸性的發(fā)展，特別是近10年來發(fā)展更為迅速，被譽(yù)為“腦的10年”。如果說，生命科學(xué)以分子為基礎(chǔ)正醞釀著重大突破，并將為農(nóng)業(yè)、醫(yī)療醫(yī)藥和人類健康帶來新的革命；那么，腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)的研究進(jìn)展與突破，將為人類教育、社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息技術(shù)帶來革命。 有關(guān)腦科學(xué)的研究進(jìn)展，將在高中生命學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中適當(dāng)介紹；在初中生命學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中涉及不多。不過，在標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置了“動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)與行動(dòng)”主題。為今后學(xué)習(xí)腦科學(xué)奠定基礎(chǔ)。 此外，值得我們關(guān)注的還有生命信息學(xué)的誕生，它是以計(jì)算機(jī)為工具，用數(shù)學(xué)和信息科學(xué)的觀點(diǎn)、理論和方法去研究生命現(xiàn)象，對生命信息進(jìn)行儲存、檢索和分析的科學(xué)。它是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，也將是21世紀(jì)自然科學(xué)的核心領(lǐng)域之一?；蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)正在蓬勃發(fā)展，在生命信息學(xué)發(fā)展帶動(dòng)下，必將能夠揭示各種生命現(xiàn)象的奧秘，并帶動(dòng)各個(gè)學(xué)科的巨大發(fā)展。3、應(yīng)用方面 當(dāng)今生命科學(xué)研究的另一個(gè)特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究與應(yīng)用的結(jié)合。生命科學(xué)本身就與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著不可分割的聯(lián)系，它既是這些應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用學(xué)科中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水，為理論研究提出重大的研究課題。科學(xué)的目的在于認(rèn)識世界，技術(shù)的目的在于利用、改造和保護(hù)自然，造福人類。生命科學(xué)要為人類造福轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，必須與技術(shù)相結(jié)合，才能在生產(chǎn)上發(fā)揮巨大作用。于是在70年代，隨著分子生命學(xué)的進(jìn)步，與工程技術(shù)相結(jié)合，開辟了生命工程（也叫生命技術(shù)）新領(lǐng)域。例如，基因重組技術(shù)、PCR技術(shù)、DNA和蛋白質(zhì)序列分析技術(shù)、分子雜交技術(shù)、細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、核移植技術(shù)等，促進(jìn)了基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程、染色體工程、組織工程、胚胎工程等工程的誕生和發(fā)展，已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得許多突破性進(jìn)展。目前，生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的成果到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離比以往大大縮短，某些細(xì)胞因子從基因的發(fā)現(xiàn)到生命工程產(chǎn)品的開發(fā)，只需12年的時(shí)間，因此，有些科學(xué)家預(yù)言：人類將走向生命經(jīng)濟(jì)的時(shí)代。 21世紀(jì)，生命科學(xué)技術(shù)對社會影響最大的領(lǐng)域，將在保護(hù)人類健康、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境等方面做出不可估量的貢獻(xiàn)。（1）、醫(yī)療保健方面 人類基因組計(jì)劃的完成以及后基因組時(shí)代研究的進(jìn)展，將為提高人類的健康水平做出重大貢獻(xiàn)。有人說：人類基因組計(jì)劃的完成是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)革命的里程碑。首先，在疾病的診斷上，過去是從病人的癥狀推斷可能發(fā)生的疾病，21世紀(jì)可望對人類大部分疾病實(shí)現(xiàn)基因水平的診斷，再輔助以先進(jìn)的醫(yī)療器械，便可以準(zhǔn)確無誤地診斷病因，使患者得到及時(shí)治療。在治療方面，現(xiàn)在主要依靠藥物治療，未來的疾病治療是以基因治療為主，即把人的正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使它代替異常致病基因，從而達(dá)到治療目的。隨著人類基因組計(jì)劃完成可提供正?；蛟絹碓蕉?，因而像遺傳病、惡性腫瘤、艾滋病、心血管病等都將成為可治之病。關(guān)于人的衰老原因也會從根本上得到闡明，以后將有相應(yīng)的措施和對策，使大部分人活到100歲以上，實(shí)現(xiàn)延年益壽的夢想。今后醫(yī)療發(fā)展的一個(gè)明顯趨勢是更加注意預(yù)防醫(yī)學(xué)和日常保健，這將會使重大疾病的突發(fā)率大大減少。所以當(dāng)前應(yīng)特別重視防止世界性的流性病（如艾滋病、瘋牛病、埃博拉病毒病、革登熱病等）的入侵，確保人類生命的安全。 隨著隨生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制、病理及免疫機(jī)制、神經(jīng)活動(dòng)機(jī)制等深入了解，人們越來越感到人的整體性的重要，對健康的概念已擴(kuò)大到身、心兩方面，目前認(rèn)為一個(gè)人只有身體健康、心理健康、社會適應(yīng)良好和道德健康四個(gè)方面都健全，才算是真正的健康。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式：生命心理社會醫(yī)學(xué)的模式，正在取代傳統(tǒng)的生命醫(yī)學(xué)模式。這種整體醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)，不僅對醫(yī)學(xué)，而且對整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展都將起到重要指導(dǎo)作用。 根據(jù)人類生存和社會發(fā)展的需要，新課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)將“健康的生活”單列一個(gè)主題，這是一個(gè)社會公民必備的科學(xué)素養(yǎng)。（2）、農(nóng)業(yè)方面 未來的生命技術(shù)將徹底改變農(nóng)業(yè)面貌。轉(zhuǎn)基因技術(shù)將引起一場農(nóng)業(yè)革命。轉(zhuǎn)基因技術(shù)能使動(dòng)植物具有它原來沒有的全新的特性，達(dá)到改良食品特性、擴(kuò)充食品內(nèi)容，使糧食更由利于人體健康，并可以預(yù)測豐收，提高水的利用率以及減少農(nóng)藥、化肥的使用等等。隨著基因工程的進(jìn)展，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已進(jìn)入商業(yè)耕作階段。據(jù)預(yù)測，在21世紀(jì)初，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品將占領(lǐng)很大市場。 另外，農(nóng)業(yè)基因組學(xué)在水稻基因組研究上已有所突破。它的基因組可以提供于小麥、玉米、高粱、谷子等的同源基因，這一成果將為解決人類21世紀(jì)面臨的糧食問題作出重要貢獻(xiàn)。 當(dāng)然，轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的應(yīng)用需慎重，要看是否對人類身體有影響，對自然界是否有害作用。但一般認(rèn)為，新世紀(jì)的糧食增產(chǎn)將有50%是靠基因工程創(chuàng)造的。基因工程在農(nóng)業(yè)上大有可為。（3）環(huán)保方面 環(huán)境生命技術(shù)將是21世紀(jì)人們關(guān)注的重要領(lǐng)域。生命技術(shù)在環(huán)境治理方面可以發(fā)揮不可替代的作用。它的最大特點(diǎn)是可以根據(jù)環(huán)境治理的需要，設(shè)計(jì)、構(gòu)建比天然微生命凈化環(huán)境的能力強(qiáng)和效率高得多的工程微生命（“超級工程菌”），它可以處理“三廢”，還能從廢棄物中“變廢為寶”，提取有用物質(zhì)。此外，在保護(hù)生命多樣性方面，克隆技術(shù)、生殖工程等可以挽救珍稀瀕危動(dòng)植物，而這些均是化學(xué)、物理等環(huán)境治理手段無法比擬的。（4）、工業(yè)方面 生命工程的發(fā)展不僅影響食品、藥物工業(yè)的生產(chǎn)，而且還會產(chǎn)生許多新興產(chǎn)業(yè)，除發(fā)酵工程、酶工程外，還可將細(xì)菌、哺乳動(dòng)物或植物作為生產(chǎn)藥物的“工廠”，如“土豆工廠”、“奶牛工廠”、“細(xì)胞工廠”等應(yīng)運(yùn)而生，開辟新的產(chǎn)業(yè)。 仿生學(xué)的發(fā)展，模擬“蛙眼”、“電子耳”、“電子鼻”模擬器官、人造瓣膜、人工喉、人造關(guān)節(jié)等已在醫(yī)學(xué)上廣泛應(yīng)用。生命傳感器是另一個(gè)熱門課題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿生學(xué)和生命力學(xué)等方面的研究已取得一定進(jìn)展，有人預(yù)計(jì)21世紀(jì)人工智能機(jī)械人將代替人類做許多事情，直接把生命系統(tǒng)過程連接到技術(shù)系統(tǒng)中去研究，是今后仿生學(xué)的主要發(fā)展方向。 目前科學(xué)家們還利用生命分子計(jì)算機(jī)已研制開發(fā)出某些“生命芯片”，利用這種生命芯片制成的計(jì)算機(jī)是當(dāng)今各代計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)不能相比的，生命技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用前景也非常廣闊。 （5）、生命技術(shù)的發(fā)展帶來的負(fù)面影響和倫理等問題。干細(xì)胞是具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞群體，即這些細(xì)胞可以通過細(xì)胞分裂維持自身細(xì)胞群的大小，同時(shí)又可以進(jìn)一步分化成為各種不同的組織細(xì)胞，從而構(gòu)成機(jī)體各種復(fù)雜的組織器官5。即干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。1998年11月，威斯康星大學(xué)的湯姆生和約翰.霍普金斯大學(xué)的吉爾哈特教授分別在科學(xué)和美國科學(xué)院論文集上報(bào)道，他們用不同的方法獲得了具有無限增殖和全能分化潛力的人胚胎干細(xì)胞。目前，在其誘導(dǎo)分化方面，科學(xué)家己成功地誘導(dǎo)hES細(xì)胞分化為造血前體細(xì)胞及其終末細(xì)胞、心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、胰島樣細(xì)胞、肝細(xì)胞等，并進(jìn)行了相關(guān)的動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)，這為許多人類難治性疾病，如自身免疫性疾病、心臟病、糖尿病、帕金森病等的細(xì)胞替代治療帶來了希望。 克隆原意是指幼苗或嫩枝，以無性繁殖或營養(yǎng)繁殖的方式培育植物，如桿插和嫁接。如今，克隆是指生物體通過體細(xì)胞進(jìn)行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個(gè)體組成的種群?？寺∫部梢岳?