探索生命本質(zhì)的進(jìn)程

悠久的探索歷史——自然界中的物體有兩類，一類無生命，一類有生命。有生命的物體叫做生物，生物包括動(dòng)物、植物和微生物。自然界中現(xiàn)存的生物物種約為200萬～450萬種，已經(jīng)滅絕的物種就更多，可能要有1500萬～1600000萬種。研究生命現(xiàn)象的科學(xué)稱為生物學(xué)。生物學(xué)研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能、發(fā)生與發(fā)展，還研究生物個(gè)體之間以及生物個(gè)體與環(huán)境間的相互作用與關(guān)系。

生命現(xiàn)象的探索有著悠久的歷史，生物學(xué)是一門古老的科學(xué)。人類有意識(shí)地探索生命，起始于對(duì)植物的栽培和對(duì)動(dòng)物的馴養(yǎng)。早期的植物知識(shí)來自于草藥采集。埃及、亞述、巴比倫、中國和印度等國家有關(guān)生物的最早記載都有四千年左右的歷史。古希臘科學(xué)家亞里士多德的研究成就大大推動(dòng)了希臘、羅馬時(shí)期生物學(xué)的發(fā)展。他提出了動(dòng)物分類系統(tǒng)，又把生殖分成無生源、無性和有性等幾種方式，認(rèn)識(shí)到生物結(jié)構(gòu)與功能都適應(yīng)其生存環(huán)境，還區(qū)分出同源和同功器官。到了13世紀(jì)，德國博物學(xué)家馬格努斯引述前人文獻(xiàn)并根據(jù)自己的觀察。到了16世紀(jì)，隨著被描述生物的日益增多，人們迫切需要系統(tǒng)的生物分類方法。瑞士植物學(xué)家鮑欣提出了“雙名命名法”，法國博物學(xué)家貝龍對(duì)鳥類的描述很接近現(xiàn)在的分類。這一時(shí)期，在歐洲開始建立植物園和標(biāo)本室。比利時(shí)醫(yī)生、解剖學(xué)家維薩里開創(chuàng)了近代人體解剖學(xué)研究。

17～19世紀(jì)，生物學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，英國醫(yī)生、實(shí)驗(yàn)生理學(xué)家哈維根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)動(dòng)物體內(nèi)的血液是循環(huán)運(yùn)行的，并開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)生理學(xué)研究。隨著顯微鏡的發(fā)明和改進(jìn)，組織學(xué)得到發(fā)展。英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，創(chuàng)用了“Cell”（細(xì)胞）一詞。荷蘭生物學(xué)家安東尼·列文虎克觀察到了原生動(dòng)物、細(xì)菌和精于。17、18世紀(jì)間另一重大進(jìn)展，是以解剖結(jié)構(gòu)為依據(jù)的新的分類原理的確立。這一時(shí)期還展開了“今日生物能否由無生命物質(zhì)直接演化而來”的爭(zhēng)論，近代微生物學(xué)創(chuàng)始人、法國化學(xué)家巴斯德證明這是不可能的。1838年德國植物學(xué)家施萊登提出細(xì)胞是構(gòu)成植物體的單位。1839年德國動(dòng)物學(xué)家施旺明確指出動(dòng)物和植物都由細(xì)胞組成，與施萊登共同提出了細(xì)胞學(xué)說。英國博學(xué)家達(dá)爾文受到一次遠(yuǎn)洋考察的啟示，于1859年出版《物種起源》一書，提出了以自然選擇為基礎(chǔ)的進(jìn)化論原理。進(jìn)而，人們又觀察到了動(dòng)植物細(xì)胞的分裂、受精卵胚層的形成現(xiàn)象。奧地利遺傳學(xué)家孟德爾根據(jù)豌豆雜交試驗(yàn)結(jié)果提出“遺傳單位”（后被稱為“基因”）的概念和遺傳定律，并為生物學(xué)界認(rèn)可，成為近代遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。

▲細(xì)胞

細(xì)胞學(xué)說的建立、進(jìn)化論的提出以及遺傳定律的發(fā)現(xiàn)，是這一時(shí)期探索生命進(jìn)程中的重大事件，生物學(xué)也由此從單純的觀察描述逐步演變成實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，派生出了眾多的分支學(xué)科。

生命本質(zhì)的新探索——進(jìn)入20世紀(jì)，特別是20世紀(jì)50年代，人們已經(jīng)不只局限于研究生命現(xiàn)象，而是開始探索生命本質(zhì)，生物學(xué)也發(fā)生了質(zhì)的飛躍，從描述性科學(xué)跨入精確定量科學(xué)的行列，被改稱為“生物科學(xué)”或“生命科學(xué)”。

在現(xiàn)代，新的研究方法和研究技術(shù)的引入更多的是依賴于學(xué)科的交叉與滲透。20世紀(jì)50年代以來，化學(xué)和物理學(xué)的理論與方法被廣泛引入生物學(xué)研究領(lǐng)域，人們開始從全新的角度探索生命的物理學(xué)和物理化學(xué)過程、生命物質(zhì)的化學(xué)組成及其變化，從而誕生了生物化學(xué)和生物物理學(xué)兩門邊緣科學(xué)。

進(jìn)入20世紀(jì)，人們已經(jīng)知道：構(gòu)成生物體的生命物質(zhì)——原生質(zhì)的主要成分是核酸和蛋白蛋；蛋白質(zhì)是構(gòu)成一切生物細(xì)胞的基本材料，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，各種生命活動(dòng)主要是通過蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)；核酸也存在于一切生物的細(xì)胞之中，對(duì)生物體的生長、遺傳和變異等生命活動(dòng)起著重要作用。

脫氧核糖核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，它所攜帶的遺傳信息首先要傳給核糖核酸，然后再由獲得了遺傳信息的核糖核酸作“模板”，去合成生物體各部分的蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家們進(jìn)一步搞清楚了這一過程的分子機(jī)制：核酸分子中三個(gè)相鄰的核苷酸（核酸的組成單位）組成一個(gè)三聯(lián)體密碼（或稱密碼子），決定著被合成的蛋白質(zhì)分子中一個(gè)氨基酸（組成蛋白質(zhì)的單位）的位置；在蛋白質(zhì)合成過程中，核酸分子決定著蛋白質(zhì)分子（被稱為中心法則）。

上述發(fā)現(xiàn)在分子水平上揭示出生物代謝、生長、發(fā)育、遺傳、進(jìn)化之間存在著內(nèi)在聯(lián)系。如果說細(xì)胞學(xué)說的建立從細(xì)胞水平闡明了生物界的統(tǒng)一性，那么分子生物學(xué)則在分子水平上揭示了生物界的基本結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)生命活動(dòng)存在著高度的一致性。

分子生物學(xué)的誕生從一個(gè)新的高度上推進(jìn)了人類探索生命本質(zhì)的進(jìn)程：人們不僅可以探究各種生命活動(dòng)的機(jī)制，認(rèn)識(shí)其本質(zhì)特征，還可以在已有知識(shí)的指導(dǎo)下進(jìn)行生命物質(zhì)的人工合成，反過來驗(yàn)證人類所了解的生命本質(zhì)的真實(shí)程度。

生物學(xué)研究在向微觀層次深入的同時(shí)，由于環(huán)境污染，生態(tài)學(xué)的研究備受重視，因此它又向宏觀方向擴(kuò)展，延伸到了種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)乃至整個(gè)生物圈，深入探索宏觀生命活動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系及其本質(zhì)。