生物學史國培課件

近代自然科學的萌芽起于希臘。公元前600年前后，希臘哲學家相信萬事必有原因，而且特定的原因產(chǎn)生特定的效果。希臘哲學家阿那克西曼德認為世界萬物產(chǎn)生于一種沒有固定形態(tài)和性質(zhì)的物質(zhì)，稱為“無定限”，由此產(chǎn)生熱與冷、形成水，再形成土、空氣和火。他提出生命是在泥土內(nèi)自然發(fā)生的，最初產(chǎn)生動物和植物，以后產(chǎn)生人；最初的人象魚，生活在水中，以后脫去魚的外皮，到陸地上生活。恩培多克勒認為物質(zhì)的“根源”或“元素”是土、水、氣和火。這4種元素受吸引力與排斥力的影響，按不同比例結(jié)合，形成各種類型的物質(zhì)。希波克拉底等人代表一個講究實際的理性醫(yī)療學派，他們把病因與神鬼分開。詳細地觀察記錄病癥，并采用適當?shù)闹委煼椒ǎ_辟了走向近代臨床醫(yī)學的道路。希波克拉底的女婿波利布斯在《人類的本性》一書中提出所有生物都由4種體液即血液、黑膽汁、粘液與黃膽汁構(gòu)成，它們分別起源于心臟、脾臟、腦與肝臟，如果某種液體失調(diào)就會生病。公元前4世紀末或3世紀初學術(shù)中心從雅典轉(zhuǎn)移到亞歷山大里亞。亞歷山大學派的希臘醫(yī)生、解剖學家希羅菲盧斯把人體結(jié)構(gòu)與大型哺乳類結(jié)構(gòu)進行了比較。他認識到腦是神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，智慧的所在，并把神經(jīng)區(qū)分為感覺神經(jīng)和運動神經(jīng)，把血管區(qū)分為動脈與靜脈，認為動脈內(nèi)是空氣中的靈氣與血液的混合物，而靜脈內(nèi)只流過血液。稍后希臘生理學家、醫(yī)生克奧斯的埃拉西斯特拉圖斯精確地描述了心臟，把心臟看作一個水泵，把瓣膜看成是單向泵中的可動閥門。他研究了動脈與靜脈在人體內(nèi)的分布，猜測有毛細血管存在，并提出生命活動過程依靠血液和靈氣的新理論。生于小亞細亞帕加馬、在羅馬行醫(yī)的加倫，把希臘解剖知識和醫(yī)學知識系統(tǒng)化，并把一些醫(yī)學學派統(tǒng)一起來，是古代解剖學、醫(yī)學知識的集大成者。他用實驗方法證明流動于動脈內(nèi)的是血液而不是空氣。他同意埃拉西斯特拉塔的血液產(chǎn)生于肝臟的觀點，認為血液是由食物的有用部分變成的“乳糜”從腸道經(jīng)門脈進入肝臟,受元氣作用變成暗色靜脈血,元氣也被改造成自然靈氣。加倫著有《解剖綱要》16卷及《人體各部分的功能》等，但他以猴體代替人體，有不少結(jié)論是錯誤的。加倫還做過切斷中樞神經(jīng)的實驗，發(fā)現(xiàn)切斷第1、第2節(jié)脊椎骨之間的脊髓，引起動物死亡；切斷第3、第4節(jié)間的，則動物停止呼吸；切斷第6節(jié)以下，發(fā)生胸腔肌肉麻痹,但并不防礙膈肌運動，動物仍可繼續(xù)呼吸。加倫的著作闡述清楚而有條理,但他用有神論的觀點解釋他的實驗和觀察，帶有濃厚的宗教色彩。由于加倫在學術(shù)上的輝煌成就和教會的支持,使他的學說統(tǒng)治醫(yī)學界長達1000多年之久,其錯誤的觀點對醫(yī)學和生物學的發(fā)展也起著阻礙作用。中世紀(從476年西羅馬帝國滅亡到1453年君士坦丁堡陷落、東羅馬帝國滅亡)雖然長約1000年,但生物學基本上沒有什么重大發(fā)展。從3世紀至11世紀初，生物學卻成了阿拉伯科學的一個組成部分。但在這期間阿拉伯人并不重視對實物的觀察研究，而把主要精力用于發(fā)現(xiàn)、翻譯、注釋和闡述亞里士多德、加倫等的著作，并把它們奉為“圣書”，這樣不可能使生物學得到較大發(fā)展。文藝復興最早發(fā)生于14～15世紀的意大利。開始是對古典文獻和古典思想的再發(fā)現(xiàn)，繼而沖破宗教與神學的思想束縛，使許多學者拋棄了對權(quán)威的盲從，樹立起獨立思考和批判的精神。同時，地理上的新發(fā)現(xiàn)和海外貿(mào)易與工商業(yè)的發(fā)展也促進了學術(shù)研究。意大利文藝復興時期的巨人著名畫家達?芬奇擺脫了神學偏見，從事觀察和實驗,開展了多方面的研究。起初，他出于藝術(shù)需要，研究了光學定律、眼睛構(gòu)造、人體解剖的細節(jié)以及鳥雀的飛翔。他不顧當時的傳統(tǒng)，親自解剖尸體，繪制了精確的解剖圖，提出人體運動是骨骼和肌肉的作用。他以牛心為材料，指出心臟分左右心房和左右心室，并正確記述了房室間有尖瓣，心室與動脈間有半月瓣。他拋棄了加倫關(guān)于血管起始于肝臟的見解，認為一切血管均起始于心臟。他比較了動物與人體的結(jié)構(gòu)，指出同源現(xiàn)象，對進化思想也有一定貢獻。比利時解剖學家A.維薩里通過解剖大量人的尸體，發(fā)現(xiàn)加倫基于猴體解剖的人體解剖描述有不少的錯誤。1543年,他的解剖學巨著《人體構(gòu)造》出版，震驚了整個科學界和宗教界。與此同時，西班牙的宗教改革者和醫(yī)生M.塞爾韋圖斯于1553年出版了《基督教的復興》一書，在討論神圣精神的同時也談及人體構(gòu)造與功能。他摒棄了加倫有關(guān)血液運行的觀點，提出了肺循環(huán)的推測。文藝復興時期生物學上最重要的成就是英國醫(yī)生、生理學家W.哈維建立的血液循環(huán)學說。W.哈維根據(jù)他對幾十種動物所做的實驗與觀察，首次認識到血液并非在靜脈內(nèi)漲落，而是從心臟通過動脈流向各種組織，再經(jīng)靜脈流回心臟的一種閉路循環(huán)。1628年，他出版《動物心血運動的研究》一書，闡明血液在體內(nèi)不斷循環(huán)的新概念，指出心臟是主動收縮、被動舒張的；血液從心臟經(jīng)動脈流向全身，是由于心臟收縮的機械力而不是緩慢的滲透過程。W.哈維首先把物理學的概念和數(shù)學方法引入生物學中，并堅持用觀察和實驗代替主觀的推測，使他被公認為近代實驗生物學的創(chuàng)始人。19世紀是生物學取得重要進展和巨大成就的時代，動、植物間相似性與親緣關(guān)系的揭示，形態(tài)學、比較解剖學、胚胎學、古生物學得到較大的發(fā)展。在自然哲學原型思想的影響下，隨著顯微鏡的改進，30年代末，M.J.施萊登與T.A.H.施萬建立了細胞學說,提出細胞是構(gòu)成動、植物的基本結(jié)構(gòu)與功能單位并具有共同的形成規(guī)律,大大促進了細胞學和胚胎學的發(fā)展。1859年，達爾文進化論的建立，對生物學及其他有關(guān)學科的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。19世紀中后葉，物理、化學和一些數(shù)學的知識和研究方法，逐漸滲入生物學的研究領(lǐng)域，使生物學、特別是生理學向著較深的層次發(fā)展?？傊?9世紀生物學的巨大成就，是20世紀生物學的深入發(fā)展的先導。20世紀特別是50年代以后，生物學同化學、物理學和數(shù)學相互交叉滲透，取得了一系列劃時代的科學成就，使它躋身精確科學，成為當代成果最多和最吸引人的基礎(chǔ)學科之一。關(guān)于生命的研究，已經(jīng)不只是生物學家的任務(wù)，也是物理學、化學家以及數(shù)學家興趣較大的領(lǐng)域?，F(xiàn)在的生物學常被稱為“生命科學”，不僅因為它更深入到生命本質(zhì)問題，還因為它是多學科的共同產(chǎn)物。在微觀方面生物學已經(jīng)從細胞水平進入到分子水平去探索生命的本質(zhì)。在宏觀方面生態(tài)學的發(fā)展已經(jīng)成為綜合探討全球問題的環(huán)境科學的主要組成部分。遺傳學的研究從1900年孟德爾定律的再發(fā)現(xiàn)以后與細胞學相結(jié)合，隨之建立了基因論。到30年代，基因論已被公認是在生物個體水平和群體水平上研究性狀遺傳的指導理論。遺傳學也因而在生物學中甚至在整個科學中占有重要地位。生物化學自1877年提取出離體的“釀酶”以后，對生物體內(nèi)新陳代謝的研究進展迅速，到40年代生物體內(nèi)分解代謝途徑已基本闡明。同時，酶的本質(zhì)和生物能的研究也有長足進展。對蛋白質(zhì)、核酸、糖、脂肪等生命基本物質(zhì)則不僅闡明其基本組分，并且開始了三維結(jié)構(gòu)的探索。微生物學除了對霉菌、細菌繼續(xù)研究外，在20世紀30～40年代還闡明了病毒與噬菌體的本質(zhì)。這3個分支學科各自的發(fā)展和相互交叉，為分子生物學的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。中國生物學知識的萌芽和積累〔從原始社會至

春秋中葉（公元前6世紀以前）〕

逐步形成較系統(tǒng)的生物學知識〔從春秋中葉

至南北朝（公元前6～公元6世紀）〕

古代生物學的發(fā)展〔自隋至清代中葉以前

（6世紀末～19世紀中葉）〕

近代生物學的傳入〔清末時期(1840～1911)〕

現(xiàn)代生物學在中國植根〔民國時期(1912～1949)〕

中華人民共和國成立后(1949～)生物學

從原始社會至

春秋中葉（公元前6世紀以前）夏、商、周時期，存在著兩種截然不同的生命觀。一種認為生命是天神賜予的。另一種認為：生物是由另一種生物變化來的這種“化生說”或“自然發(fā)生說”，一直流傳于古代。西周末年，史伯在原始“五行說”的基礎(chǔ)上提出“以土與金木水火雜，以成百物”，認為這五種不同性質(zhì)的物質(zhì)的相互作用就能產(chǎn)生出包括生命在內(nèi)的萬物。春秋時期的管仲及其后學則認為“水”是“萬物之本原，諸生之宗室也，水是產(chǎn)生萬物（包括生命）的物質(zhì)基礎(chǔ)。與史伯幾乎同時的伯陽父，也在原始“陰陽說”的基礎(chǔ)上提出“氣”和“陰陽”的概念，認為陰、陽二氣的對立而產(chǎn)生自然變異現(xiàn)象。春秋末年，陰陽說和五行說相匯，對于人們認識生命現(xiàn)象，起了一定的積極作用。從春秋中葉

至南北朝（公元前6～公元6世紀）春秋、戰(zhàn)國時期是中國歷史上由奴隸社會進入封建社會的大變革時期，其文化特點是“學在四夷”。由于私人學派和集團的形成，出現(xiàn)了前所未有的思想大解放。他們以其所掌握的有關(guān)知識去探索并試圖解答從社會到宇宙本源的種種問題，建立了各自的學說，從而促使經(jīng)驗性的生物學知識得到某種初步的整理和說明，出現(xiàn)了不少農(nóng)學、醫(yī)學、藥物學（本草）和有關(guān)動、植物的著作，在實踐和研究的基礎(chǔ)上，形成了蘊含在農(nóng)學、醫(yī)學、本草、哲學以及在銓釋經(jīng)典的訓詁學中的分別闡述形態(tài)分類、生理、生態(tài)和生物發(fā)生發(fā)展等方面內(nèi)容的比較系統(tǒng)的生物學知識?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》的《腸胃》、《平人絕谷》諸篇，記錄了從口到肛門的腸胃消化道各部的具體長度、寬度、重量、容量、周長和直徑的大小，在一定程度上認識到胃腸的形狀結(jié)構(gòu)和功能。還談到“心主身之血脈”，“脈者，血之府也”。“經(jīng)脈流行不止，環(huán)周不休?！边€認識到血是由營氣和津液化生而成，循經(jīng)脈而運行周身，向各器官提供營養(yǎng)物質(zhì)。這是關(guān)于心臟、血管和血液之間關(guān)系的早期描述?！鹅`樞》還描述了肺、脾、肝、腎、膀胱、膽、腦、女子胞等器官，并認識到肺司呼吸，外與鼻通；腎與膀胱相接，膀胱有貯存尿液的功能等。對男女生長發(fā)育的過程及其生理特征也有較切實的描述。精神狀態(tài)對內(nèi)臟器官也有影響，“喜傷心”、“怒傷肝”、“思傷脾”、“憂傷肺”、“恐傷腎”四季養(yǎng)生南朝梁代陶弘景(456～536)的《本草經(jīng)集注》，將藥用動、植物分為草木、果、菜、米實、蟲、獸等類?！豆茏印さ貑T篇》中專門述及在地勢高低、土質(zhì)優(yōu)劣和水泉深淺不同的條件下,所宜于生長的不同植物;述及生長在5種高度不同的山地植物的垂直分布現(xiàn)象。進而提出“凡草土之道,各有轂造，或高或下,各有草物”的生態(tài)概念。漢代劉安則進而指出動物間“喜而相戲，怒而相害”的互助、競爭行為是“天之性也”（《淮南子·兵略訓》）。

春秋末期，老子在陰陽說的基礎(chǔ)上提出“道生一，一生二，二生三，三生萬物”的學說，認為“道”是產(chǎn)生萬物的本源。莊子及其后學繼承和發(fā)揮了老子的觀點，并提出“萬物皆種也，以不同形相禪，始卒若環(huán)，莫得其倫”的循環(huán)變化觀?！肚f子·山水》中講到蟬、螳螂、異鵲之間吃與被吃的關(guān)系，提出“物固相累，二類相召”的概念。認為不同種類的生物存在著相互制約、相互聯(lián)系的關(guān)系?！吨芤住ば蜇詡鳌诽岢觯骸坝刑斓?、然后萬物生焉?！标庩栘?，八卦易有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦?！短珮O圖說》云：“無極而太極。太極動而生陽，動極而靜，靜而生陰。靜極復動。一動一靜，互為其根；分陰分陽，兩儀立焉。（周敦頤）陽變陰合而生水火木金土．五氣順布，四時行焉。

西漢初，劉安在黃老學派的宇宙生成論的基礎(chǔ)上，進而提出了生物“同出于一（氣），所為各異：有鳥、有魚、有獸,謂之分物。方以類聚，物以群分。性命不同，皆形于有。隔而不通，分而為萬物。莫能反宗”（《淮南子·詮言訓》）的樸素的生物發(fā)生、發(fā)展的觀點。李時珍（的《本草綱目》(1596)和吳其濬的《植物名實圖考》(1848)記述了1714種植物，有圖有說。他根據(jù)采集實物繪制的圖，其精確度可資鑒定科、目，有的還可考訂到“種”。吳簡的《歐希范五臟圖》是根據(jù)慶歷年間(1041～1048)宋朝廷殺害歐希范等56人的尸體解剖,經(jīng)畫工繪成的。醫(yī)師楊介繪“存真圖”有五臟六腑,十二經(jīng)絡(luò)各種圖形多幀，對后世頗有影響。王清任(1755～1831)曾先后在灤州、北京、奉天等地觀察、解剖尸體多年，“方得的確”，重繪臟腑圖形，改正前人之誤，著《醫(yī)林改錯》(1830)一書。并提出“靈機記性在腦不在心”等看法?！短旃ら_物》“粱粟種類甚多，相去數(shù)百里，則色味形質(zhì)隨方而變，大同小異，千百其名”，把變異同環(huán)境條件聯(lián)系起來，而且還認識到人工選擇和栽培對于變異的作用。韓彥直指出：“工之良者，揮斥之間，氣質(zhì)隨變……人力之參與造化者每如些?！?《橘錄》，1178)表明已意識到通過人工選擇、雜交或嫁接可使動植物產(chǎn)生新的變異，并可能導致形成新品種。《天工開物》（1637）中說：“若將白雄配黃雌，則其嗣變成褐蠶”；“今寒家有將早雄配晚雌者，幻出嘉種”。清代陳洖子在《花鏡》(1688)中也指出：“凡木之必須接換，實有至理存焉?；ㄐ≌呖纱?，瓣單者可重，花紅者可紫，實小者可巨，酸苦者可甜，臭惡者可馥，是人力可以回天，惟在接換得其傳耳。”近代生物學的傳入清末時期(1840～1911)

鴉片戰(zhàn)爭之后，隨著興辦洋務(wù)的熱潮，包括生物學在內(nèi)的西方的近代科學技術(shù)，相繼傳入中國。19世紀中葉出現(xiàn)了由外國傳教士和中國學者合作編譯介紹西方現(xiàn)代生物學的書籍。1851年，由英國傳教士合信和中國學者陳修堂共同編譯《全體新論》一書，介紹了西方近代解剖生理學知識。1858年，中國學者李善蘭和英國傳教士A.韋廉臣合作從英文著作選譯的《植物學》一書，是中國最早的一部介紹西方近代植物學基礎(chǔ)知識的著作。1898年嚴復譯著的《天演論》首次介紹了“物競天擇，適者生存”的生物進化思想，在中國思想界產(chǎn)生較大的影響。據(jù)統(tǒng)計,從19世紀50年代至1911年的近60年間,共有468部西方科學著作被譯成中文出版。其中包括動物學、植物學和礦物學在內(nèi)的博物類書籍就有92部之多?，F(xiàn)代生物學在中國植根民國時期(1912～1949)

民國初期，在北京、武昌、南京、廣東、成都、沈陽等6處相繼成立了高等師范學校,并在這些學校中設(shè)立博物部或農(nóng)科。1921年秉志在南京高等師范學校建立了第一個由中國學者主持的大學生物系。不久，高等師范學校都先后改為大學。而博物部或農(nóng)科的有關(guān)部分也都發(fā)展成為生物系。一些大學的地質(zhì)系也進行了古生物學的教學和研究工作。在此期間，一批中國生物學家到各個大學任教，他們在各大學的生物學系、地質(zhì)系和醫(yī)學院、農(nóng)學院有關(guān)系科的創(chuàng)辦和建設(shè)中，做出了貢獻。北京大學先后有鐘觀光（植物分類學）、張景鉞(植物形態(tài)解剖學)、楊鐘?。ü派飳W）、林镕(植物分類學)、雍克昌（細胞學）、崔之蘭（組織學）等；清華大學有吳韞珍(植物分類學)、陳楨（遺傳學）、李繼侗（植物生態(tài)學、植物生理學）、戴芳瀾(真菌學)、湯佩松（植物生理學）、趙以炳（生理學）等；燕京大學有胡經(jīng)甫（昆蟲學）、李汝祺（遺傳學）等；北京協(xié)和醫(yī)學院有林可勝(生理學)、張錫鈞（生理學）、吳憲(生物化學)、馬文昭（組織胚胎學）、馮蘭洲（1903～1972，寄生物學）等；前中央大學(包括其前身南京高等師范學校、東南大學)有秉志（動物學）、胡先骕（植物分類學）、錢崇澍shù(植物分類學)、伍獻文（魚類學）、蔡翹（生理學）等；浙江大學有貝時璋（實驗生物學）、羅宗洛（植物生理學）、張肇騫（植物分類學）、蔡邦華（昆蟲學）、談家楨(遺傳學)等；武漢大學有張珽（植物生理學）、高尚蔭（病毒學）等；在中山大學有陳煥鏞(植物分類學)、朱冼（實驗生物學）、張作人(原生動物學)等；山東大學有童第周（實驗生物學）。民國初年，中國還沒有一個專門的生物學研究機構(gòu)。1914年,留美學生任鴻雋等人，在美國發(fā)起籌備,于1915年1月在國內(nèi)發(fā)行《科學》雜志。10月正式成立了“中國科學社”，傳播科學知識，提倡在中國開展科學研究工作,生物學家秉志就是發(fā)起人之一。1918年,中國科學社總部從美國遷回中國上海,不久又遷南京。1922年8月，由中國科學社委托秉志、胡先骕和楊銓籌建的中國第一個生物學研究機構(gòu)──中國科學社生物研究所在南京正式成立。1929年在南京籌建了中央研究院自然歷史博物館，其主要任務(wù)是陳列從全國各地送來的動、植物標本,同時也作些動植物的分類研究。1934年，該館改組為中央研究院動植物研究所，所長王家楫。1944年在四川北碚中央研究院動植物研究所又擴大分成動物和植物兩個研究所，動物研究所由王家楫主持，植物研究所由羅宗洛主持。1944年中央研究院又在重慶建立了醫(yī)學研究所籌備處，1946年遷上海。1929年北平研究院成立了動物學研究所、植物學研究所和生物學研究所(后改名為生理學研究所)。1937年，抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，國內(nèi)大部分科研機關(guān)和大學都被迫西遷。中國科學社生物研究所在戰(zhàn)爭爆發(fā)第一年即遷往四川北碚，其在南京的三座大樓和動植物標本樓，全部毀于日軍炮火。北平研究院植物學研究所，在戰(zhàn)爭爆發(fā)的前一年，即已遷往陜西武功，動物學研究所則遷往云南昆明。中央研究院動植物研究所，先遷往廣西陽朔,歷經(jīng)千辛萬苦,才勉強在四川北碚安置下來。沒有搬遷的靜生生物調(diào)查所，卻成了日寇筱田部隊的大本營。在戰(zhàn)火中，各研究機關(guān)和大學的圖書資料、儀器設(shè)備、動植物標本，損失慘重。在這個災(zāi)難深重的年代里，科研經(jīng)費和設(shè)備匱乏，科學家生活極端艱難困苦，這一切都給生物學研究帶來巨大損失。盡管如此，許多熱心祖國科學事業(yè)的生物學家，仍然堅持工作。西遷后的科研機關(guān)和大學生物系，很快就結(jié)合本地區(qū)特點，開展工作，并取得了一些成績。例如，清華農(nóng)業(yè)研究所植物生理研究室在大普集，北平研究院在昆明西山，中央研究院在重慶北碚，浙大在湄潭，西南聯(lián)大在昆明，均稱人才之勝，弦歌不輟。生物學經(jīng)歷三個發(fā)展階段:(1)描述生物學階段(19世紀中葉以前)特征:主要從外部形態(tài)特征觀察、描述、記載各種類型生物,尋找他們之間的異同和進化脈絡(luò).(2)實驗生物學階段(19世紀中葉到20世紀中葉)特征:利用各種儀器工具,通過實驗過程,探索生命活動的內(nèi)在規(guī)律.(3)創(chuàng)造生物學階段(20世紀中葉以后)

特征:分子生物學和基因工程的發(fā)展使人們有可能“創(chuàng)造”新的物種.Science&technology先成論預先形成，發(fā)育是簡單放大，遵從機械論規(guī)律。什么是基因（gene）

孟德爾遺傳學的兩個基本規(guī)律——分離律和自由組合規(guī)律。生物每一個性狀都是通過遺傳因子來傳遞的，遺傳因子是一些獨立的遺傳單位。這樣把可觀察的遺傳性狀和控制它的內(nèi)在的遺傳因子區(qū)分開來了，遺傳因子作為基因的雛形名詞誕生了?；虻拇嬖谧钤缡怯伤?9世紀推斷出來的，并不是觀察的結(jié)果。但是直到19世紀末他的研究才被人們所重視。雖然孟德爾還不知道這種物質(zhì)是以怎樣的方式存在，也不知道它的結(jié)構(gòu)是怎樣的，但孟德爾“遺傳因子”的提出畢竟為現(xiàn)代基因概念的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。GregorJohannMendel(1822-84)1903年薩頓（W.S.Sutton）和鮑維里（T.Boveri）“遺傳因子位于染色體上”的“薩頓—鮑維里假想”他們根據(jù)各自的研究，認為孟德爾的“遺傳因子”與配子形成和受精過程中的染色體傳遞行為具有平行性，并提出了遺傳的染色體學說，認為孟德爾的遺傳因子位于染色體上，即承認染色體是遺傳物質(zhì)的載體，第一次把遺傳物質(zhì)和染色體聯(lián)系起來。1909年丹麥遺傳學家約翰遜（W.Johansen）在《精密遺傳學原理》一書中提出“基因(gene)”概念，以此來替代孟德爾假定的“遺傳因子”。從此，“基因”一詞一直伴隨著遺傳學發(fā)展至今。約翰遜還提出了“基因型”與“表現(xiàn)型”這兩個含義不同的術(shù)語，初步闡明了基因與性狀的關(guān)系。不過此時的基因仍然是一個未經(jīng)證實的，僅靠邏輯推理得出的概念。

1926年，美國遺傳學家摩爾根發(fā)表了著名的《基因論》。他和其他學者用大量實驗證明，基因是組成染色體的遺傳單位。它在染色體上占有一定的位置和空間，呈直線排列。這樣，就使孟德爾提出的關(guān)于遺傳因子的假說，落到具體的遺傳物質(zhì)———基因上，為后來進一步研究基因的結(jié)構(gòu)和功能奠定了理論基礎(chǔ)。摩爾根同源染色體分別帶著控制同一性狀的兩個等位基因顯性等位基因純合子隱性等位基因純合子雜合子雀斑為顯性額頭的V型發(fā)尖為顯性耳垂為顯性人類的顯性與隱性基因舉例1941年，比得爾（G.W.Beadle）和塔特姆（E.L.Tatum）以紅色鏈抱霉為材料進行生化遺傳研究。提出了“一個基因一種酶”的假說，認為基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^基因控制酶的合成來實現(xiàn)的。這一假說在20世紀50年代得到充分驗證，后來發(fā)現(xiàn)有些蛋白質(zhì)不只由一種肽鏈組成，如血紅蛋白和胰島素，不同肽鏈由不同基因編碼，因而又提出了“一個基因一條多肽鏈”的假設(shè)?！耙粋€基因一種酶”和“一個基因一條多肽鏈”理論的提出，大大促進了分子遺傳學的發(fā)展，人們急切期望能搞清楚基因的化學結(jié)構(gòu)。1949年鮑林（L.C.Pauling）與合作者在研究鐮刀型細胞貧血癥時推論基因決定著多肽鏈的氨基酸順序，這樣20世紀40年代末至20世紀50年代初，基因是通過控制合成特定蛋白質(zhì)以控制代謝決定性狀原理變得清晰起來。1944年艾弗里（O.T.Avery）的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗。他和麥卡蒂（M.McCarty）等人發(fā)表了關(guān)于“轉(zhuǎn)化因子”的重要論文，首次用實驗明確證實DNA是遺傳信息的載體。1952年赫爾希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.M.Chase）進一步證明遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。1953年，美國分子生物學家詹姆斯·沃森（J.D.Watson）和英國物理學家佛朗西斯·克里克（F.H.C.Crick）根據(jù)威爾金斯(M.Wilkins)和富蘭克林(RosalindFranklin)所進行的X射線衍射分析，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，進一步說明基因成分就是DNA，它控制著蛋白質(zhì)合成。進一步的研究證明，基因就是DNA分子的一個區(qū)段。每個基因由成百上千個脫氧核苷酸組成，一個DNA分子可以包含幾個乃至幾千個基因?；虻幕瘜W本質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)的確定具有劃時代的意義，它為基因的復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)控等方面的研究奠定了基礎(chǔ)，開創(chuàng)了分子遺傳學的新紀元。1961年法國雅各布（F.Jacob）和莫諾（J.L.Monod）的研究成果，又大大擴大了人們關(guān)于基因功能的視野。他們在研究大腸桿菌乳糖代謝的調(diào)節(jié)機制中發(fā)現(xiàn)了有些基因不起合成蛋白質(zhì)模板作用，只起調(diào)節(jié)或操縱作用，提出了操縱子學說。從此根據(jù)基因功能把基因分為結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和操縱基因。從1961年開始，尼倫伯格（M.W.Nirenberg）和科拉納（H.G.Khorana）等人逐步搞清了基因以核苷酸三聯(lián)體為一組編碼氨基酸，并在1967年破譯了全部64個遺傳密碼，這樣把核酸密碼和蛋白質(zhì)合成聯(lián)系起來。TheCentralDogma:theBeautyofMolecularBiology沃森和克里克等人提出的“中心法則”更加明確地揭示了生命活動的基本過程1970年特明（H.M.Temin）以在勞斯肉瘤病毒內(nèi)發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶這一成就進一步發(fā)展和完善了“中心法則”，至此，遺傳信息傳遞的過程已較清晰地展示在人們的眼前。細菌細胞（原核）的基因表達動物植物（真核）細胞中的基因表達基因的現(xiàn)代概念可移動基因斷裂基因重疊基因假基因

凡DNA序列與結(jié)構(gòu)基因序列類似但不能翻譯為功能蛋白的基因。BarbaraMcClintock

1983年諾貝爾生理或醫(yī)學獎RichardJ.Roberts

PhillipA.Sharp

"fortheirdiscoveriesofsplitgenes“1993年諾貝爾生理或醫(yī)學獎1977年Sanger首先發(fā)現(xiàn)重疊基因他對單鏈環(huán)狀的噬菌體X174進行了測序。5387Nt11基因，3個轉(zhuǎn)錄單位，由3個啟動子（pA,pB,pD）啟動。X174含有的5387Nt最多能編碼1795個氨基酸，若每個氨基酸的平均分子量為110，則總的蛋白質(zhì)分子量為197,000Da，但實際蛋白質(zhì)總分子量卻為262,000D。將全部DNA順序和蛋白質(zhì)的氨基酸順序進行比較，發(fā)現(xiàn)了重疊基因基因工程基因工程（geneticengineering）又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學為理論基礎(chǔ)，以分子生物學和微生物學的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預先設(shè)計的藍圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。1.基因工程的理論依據(jù)不同基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)；基因是可切割的；基因是可轉(zhuǎn)移的；多肽與基因之間存在對應(yīng)關(guān)系；遺傳密碼是通用的；基因可通過復制把遺傳自信傳遞給下一代。2、理論上的三大發(fā)現(xiàn)Avery于1934年首次報導了肺炎球菌的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化實驗；10年后才公開發(fā)表。Watson&Crick提出了DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型；20世紀60年代破譯了遺傳密碼，確定了遺傳信息的傳遞方式。3、技術(shù)上的三大發(fā)明1970年，在流感嗜血桿菌(Haemophilusinfluenzae)中分離純化了限制性核酸內(nèi)切酶，為基因工程的誕生奠定了最為重要的技術(shù)基礎(chǔ)；1970年，Baltimore和Temin等發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶，打破了中心法則，使真核基因的制備成為可能。1973年，Cohen將質(zhì)粒作為基因工程的載體使用，這是基因工程誕生的第二個技術(shù)準備。1972年，Berg等首次用限制性內(nèi)切酶EcoRI切割病毒SV40DNA和噬菌體λDNA，經(jīng)過連接，組成重組DNA分子，他是第一個實現(xiàn)DNA重組的人。1973年，Cohen等將E.coli的抗四環(huán)素質(zhì)粒pSClol和抗新霉素及抗磺胺的質(zhì)粒Rk-3，在體外用限制性內(nèi)切酶EcoRI切割，連接成一個新的重組質(zhì)粒，轉(zhuǎn)化E.coli，在含四環(huán)素和新霉素的平板中，選出了抗四環(huán)素和抗新霉素的雜合重組菌落，這是基因工程發(fā)展史上第一個克隆轉(zhuǎn)化并取得成功的例子，這一年被定為基因工程誕生的元年，Cohen為基因工程的創(chuàng)始人。pSC101TcrR6-3NerSrpSC101TcrR6-3NerSrpSC101TcrR6-3NerSr轉(zhuǎn)化E.coliTcrNer重組菌落StanleyN.Cohen科恩基因工程的操作流程基因工程的操作包含以下步驟：

獲得目的基因

構(gòu)造重組DNA分子

轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染

表達

蛋白質(zhì)產(chǎn)物的分離純化生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品的生物反應(yīng)器20000L生物反應(yīng)器胰島素1000磅牛胰10克胰島素200升發(fā)酵液10克胰島素干擾素1200升人血2－3萬美元/病人1升發(fā)酵液200－300美元/病人返回轉(zhuǎn)基因動物和植物

轉(zhuǎn)基因動物首先在小鼠獲得成功?！叭橄俜磻?yīng)器”工程：轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)已用于牛、羊，使得從牛/羊奶中可以生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物。

轉(zhuǎn)基因植物亦已在大田中廣為播種。中科院水生生物研究所培育的轉(zhuǎn)基因鯉魚，表現(xiàn)出快速生長效應(yīng)。2.7kg/5monthsand7.4kg/17months轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蟲棉普通棉核移植技術(shù)與動物克隆WilliamRoux，1850-1924（德國）胚胎分化機理：鑲嵌學說。細胞分裂時，其中的遺傳顆粒是以數(shù)量上不均等的方式從卵分配到胚胎中的。每一次細胞的分裂結(jié)束時，分裂的兩個細胞便會含有不同的遺傳潛能，細胞繼續(xù)分裂下去，最后，每個細胞只保持一種遺傳潛能。如果這一假說屬實，那么人為毀壞胚胎發(fā)育早期的若干個細胞應(yīng)該產(chǎn)生出畸型的胚胎，否則產(chǎn)生出正常的胚胎。魯在實驗中用一根消過毒的灼熱的細針，戳刺蛙胚處于雙細胞時期的其中一個細胞，結(jié)果表明被戳刺的細胞不能繼續(xù)發(fā)育，而余下的一個則發(fā)育成半個胚。這使魯堅信，整個胚胎的發(fā)育是所有細胞發(fā)育總和的結(jié)果。德國生物學家HansDreisch目的是想驗證魯?shù)挠^點。1894年，用海水振蕩海膽的卵，使雙細胞期的兩個細胞分開，兩個分開的細胞并不象人們所預料的那樣：半個胚芽只能發(fā)育成半個動物。而是兩個分開的細胞發(fā)育成正常的幼體,只是外形小了一些

。因此，杜里舒提出胚胎的分化并不是遺傳顆粒分化的過程。所以大家認為動物的克隆始于1894年。Hans.Driesch.1867-1941.1869.6.27-1941.9.12

HansSpemannNucleartransfer細胞核全能性蠑螈

斯佩曼在1938年樂觀的預言了克隆高級生物的可能性,他設(shè)想采用細胞核移植技術(shù)，從發(fā)育到后期的胚胎中取出細胞核，將其移植到卵子中，用這種方法來克隆動物。斯佩曼稱他自己的這一設(shè)想為“奇異的實驗”。1935年獲得諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。當時此現(xiàn)象稱為“組織者效應(yīng)”（oganizereffect），現(xiàn)在則稱為胚胎誘導（embryonicinduction）現(xiàn)象。Ranapipiens豹蛙BriggsandKingshowedthatanembryonicnucleus,whentransferredtoanenucleatedegg,couldindeedsupportdevelopmentuptothetadpolestage.Incontrast,whentheyrepeatedtheprocedurewithnucleifrommoredifferentiatedcells,theyfailedtoobtaindevelopingembryos.Thus,theyconcludedthatdifferentiatednucleiundergoirreversiblechangesduringdifferentiationsuchthatthecapacitytopromotedevelopmentwaslost(KingandBriggs,1955).1952年美國Xenopuslaevis非洲爪蟾1962年發(fā)表，2012年獲諾貝爾生理或醫(yī)學獎英國牛津大學1996年，多莉出生specificpathogenfreepigs豬器官移植給人的首要障礙是會產(chǎn)生超急性免疫排斥反應(yīng)，豬體內(nèi)的α1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶基因會產(chǎn)生α1，-半乳糖抗原，這是引起超急性免疫排斥的主要因素。中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所潘登科副研究員領(lǐng)導的科研團隊，日前成功研制出4頭敲除α1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶單等位基因的近交系五指山小型豬，通過中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室的分子鑒定。這是我國第一例敲除超急性免疫排斥基因的異種器官移植豬，使我國成為繼美國、日本和澳大利亞等少數(shù)幾個獲得成功的國家之一。2010.11.25培育實驗動物治療性克隆干細胞與組織工程干細胞是一類具有自我更新(self-renewal)和多潛能分化能力（pluripotency）的細胞，它包括胚胎干細胞和組織干細胞。按來源分類胚胎干細胞成體干細胞按分化潛能分類

多能干細胞

全能干細胞

專能干細胞

誘導多能干細胞

Inducedpluripotentstemcells

The2012NobelPrizeinPhysiologyorMedicineisawardedtoDr.JohnB.GurdonandDr.ShinyaYamanakafortheirdiscoverythatmature,differentiatedcellscanbereprogrammedtoapluripotentstemcellstate.ShinyaYamanaka1962--SirJohnB.Gurdon1933--山中伸彌Myc,Oct4,Sox2andKlf4Inducedpluripotentstemcells(iPScells)iPS技術(shù)榮登2008年science十大科技進展榜首臍血干細胞

cordbloodstemcells相比骨髓移植和外周血干細胞移植，臍血干細胞移植相對較晚，但臍血干細胞對配型要求不高，不易受病毒或腫瘤的污染。人臍帶血中含有大量早期造血干細胞。體外培養(yǎng)中，其增殖能力及生存時間均優(yōu)于骨髓造血細胞，臍血中淋巴細胞亦有與成人外周血不同的生物學特征，主要表現(xiàn)為發(fā)育上更原始，抗原表達及免疫應(yīng)答反應(yīng)較弱。迄今，臍血干細胞移植已廣泛應(yīng)用于多種惡性和非惡性疾病的治療，結(jié)果令人鼓舞。目前，許多國家都在積極著手建立臍血庫。如果存下臍帶血干細胞，孩子得了白血病、地中海貧血可以拿這個移植救命，損傷了神經(jīng)、角膜，干細胞可以分化再生；親人得了這類病，有1／4的希望可以配型成功移植。精原干細胞

Spermatogonialstemcells,SSCs精原干細胞,位于睪丸精曲小管基膜上，是永久分化成精子細胞的克隆源，既可以自我更新生成新的干細胞，又可以增殖分化形成各階段的生精細胞考慮到成熟的精子。對于成年動物而言，精原干細胞是能將自身遺傳信息傳給下一代的唯一種子細胞。精子發(fā)生:精原干細胞→精原細胞→初級精母細胞→次級精母細胞→精子細胞

SSCs的移植技術(shù)

該技術(shù)最先由Brinster等人報道，將可育小鼠的SSCs移入不育受體小鼠精曲小管中，結(jié)果來自供體小鼠的SSCs進行克隆過程，并啟動了精子發(fā)生過程產(chǎn)生成熟的精子?，F(xiàn)在，從某一睪丸到另一睪丸的SSCs移植技術(shù)已應(yīng)用于多種不同的種屬間，包括嚙齒動物、牛、猴、豬和人中。精原干細胞介導的轉(zhuǎn)基因由于SSCs可以進行冷凍保存、體外培養(yǎng)以及異體（或異種）移植，那么在移植前直接對活體SSCs進行基因轉(zhuǎn)染和篩選，再進行移植和轉(zhuǎn)基因的鑒定，便可高效地進行轉(zhuǎn)基因研究，為轉(zhuǎn)基因動物研究開拓了新的途徑。利用SSCs已經(jīng)成功地對一些哺乳動物進行了轉(zhuǎn)基因研究，并在小鼠、大鼠中獲得轉(zhuǎn)基因動物后代。精原干細胞體內(nèi)原位移植癌細胞形成的原因1.病毒致癌理論2.癌基因理論3.癌干細胞學說腫瘤干細胞傳統(tǒng)腫瘤發(fā)展理論認為盡管腫瘤細胞具有異質(zhì)性，但每個腫瘤細胞分裂的子代細胞都具有相同產(chǎn)生腫瘤的能力。腫瘤是由體細胞基因突變轉(zhuǎn)化而成,每個腫瘤細胞都可以無限制地生長。1.放療和化療能夠消除腫瘤，但它還能再生并轉(zhuǎn)移；2.如果要對癌細胞進行移植，必須要向生物體注射幾百萬個癌細胞；3.腫瘤不是僅由一種類型的細胞構(gòu)成，而是由幾種不同類型的細胞組成，這幾種細胞來源于同一種細胞；1997年JohnDick等定義了第一個腫瘤干細胞(白血病干細胞)，由此提出了腫瘤形成的新模式——腫瘤干細胞學說。JohnEDick細胞融合與單克隆抗體試管嬰兒（Test-tubebaby）是指將卵子與精子取出在體外受精，培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎，再植回母體子宮內(nèi)發(fā)育出生的嬰兒,也就是采用體外受精聯(lián)合胚胎移植技術(shù)培育的嬰兒。OocytesarrestedatthemetaphasestageofmeiosisIIareretrievedpriortoovulationfromtheovarybylaparoscopy.Theoocytesareplacedinaculturedishwithmediumandmixedwithsperm.Themediumconditionpromotesspermactivationinvitro,anecessaryrequirementforthefertilizationprocess.Theegg-sperminteractionsrelievethemeiosisIIarrestoftheegg.Thisresultsintheformationoftwohaploidsetsofchromosomes,onesetthatwillfusewiththehaploidsetofchromosomescontributedbythesperm,andasecondthatisdiscarded(thesecondpolarbody).Thefertilizationprocessresultsintheformationofanembryothatundergoesanumberofcelldivisionsinvitro.Theembryoistransferredbacktotheuterusattheeight-cellstage(2.5daysafteronsetoffertilization)usingathinneedle.Theembryowilldividefurtherintheuterusuntilitreachestheblastulastageandthereafterimplantintothewalloftheuterinelining,theendometrium.Furtherembryodevelopmentwilltakeplaceatthislocation.

RobertG.Edwards1925.9.27--RobertEdwardsisawardedthe2010NobelPrizeforthedevelopmentofhumaninvitrofertilization(IVF)therapy.Hisachievementshavemadeitpossibletotreatinfertility,amedicalconditionafflictingalargeproportionofhumanityincludingmorethan10%ofallcouplesworldwide.Asearlyasthe1950s,EdwardshadthevisionthatIVFcouldbeusefulasatreatmentforinfertility.Heworkedsystematicallytorealizehisgoal,discoveredimportantprinciplesforhumanfertilization,andsucceededinaccomplishingfertilizationofhumaneggcellsintesttubes(ormoreprecisely,cellculturedishes).Hiseffortswerefinallycrownedbysuccesson25July,1978,whentheworld'sfirst"testtubebaby"wasborn.Duringthefollowingyears,Edwardsandhisco-workersrefinedIVFtechnologyandshareditwithcolleaguesaroundtheworld.1988年3月10日我國第一個試管嬰兒誕生著名的產(chǎn)科專家北京醫(yī)科大學第三臨床醫(yī)學院張麗珠教授懷抱剛出生的試管嬰兒鄭萌珠來自全國各地的試管嬰兒歡聚一的堂，為鄭萌珠慶賀生日第一代試管嬰兒是指讓精子和卵子自己在試管中完成受精過程的技術(shù)。1978年英國專家定制了世界上第一個試管嬰兒，被稱為人類醫(yī)學史上的奇跡。試管嬰兒技術(shù)是體外受精——胚胎移植等人工助孕技術(shù)的俗稱，是一項結(jié)合胚胎學、內(nèi)分泌、遺傳學以及顯微操作的綜合技術(shù)，在治療不孕不育癥的方法中最為有效。第二代試管嬰兒是指人工幫助精子進入卵細胞。1992年由比利時醫(yī)師及劉家恩博士等首次在人體成功應(yīng)用卵漿內(nèi)單精子注射（ICSI），使試管嬰兒技術(shù)的成功率得到很大的提高。國內(nèi)醫(yī)學界將ICSI稱為第二代試管嬰兒技術(shù)。ICSI不僅提高了成功率，而且使試管嬰兒技術(shù)適應(yīng)癥大為擴大，適于男性和女性不孕不育癥。第二代技術(shù)發(fā)明后，世界各地誕生的試管嬰兒迅速增長。第三代試管嬰兒是在細胞移植前進行遺傳學診斷，剔除可能帶有遺傳性疾病的卵子。隨著分子生物學的發(fā)展，近年來，在人工助孕與顯微操作的基礎(chǔ)上，胚胎著床前遺傳病診斷（PGD）開始發(fā)展并用于臨床，使不孕不育夫婦不僅能喜得貴子，而且能優(yōu)生優(yōu)育。第四代試管嬰兒是把健康的卵漿打入卵子中，或把即將受精的卵細胞核植入健康的卵細胞中。其主要過程是將一位女性的卵細胞的細胞核取出，移植入一位年輕、身體健康女性的去核卵子中，以形成一枚“優(yōu)質(zhì)”的卵細胞，但其遺傳的主要特征仍屬核提供者。在土耳其伊斯坦布爾舉行的歐洲人類生殖與胚胎學會（ESHRE）年會上，國際輔助生殖技術(shù)監(jiān)督委員會（ICMART）宣布，自從1978年英國誕生首例試管嬰兒以來，全球通過輔助生殖技術(shù)孕育的嬰兒累計數(shù)量已達500萬，包括體外受精（IVF）和卵胞漿內(nèi)單精子注射（ICSI）。(2012統(tǒng)計)IVF是在實驗室中將男性精液與未受精卵放在同一個特制的碟子中，精子有可能進入卵細胞而使其受精。如果卵細胞成功受精，就將由此產(chǎn)生的胚胎植入女性子宮，或者冷凍保存以備將來使用。ICSI是在IVF的基礎(chǔ)上更進一步：在顯微鏡下將精子直接注射到未受精卵中而使之受精。

從2008年以來，輔助生殖技術(shù)的成功率已趨于穩(wěn)定。在IVF和ICSI中，每植入1枚胚胎的妊娠率約為32%。報告中指出，植入胚胎的總數(shù)量已顯著減少，目前已能夠在顯著提高分娩率的同時維持極低的多胎率。關(guān)于多胎妊娠，作者指出：“歐洲目前仍延續(xù)著只植入少量胚胎的總體趨勢。2009年與以往年份相比，三胚胎植入更少而單胚胎植入更多了。這一趨勢已使得輔助生殖