回顧20世紀(jì)生命科學(xué)研究的輝煌成就,比較具有重大影響的成果主要表現(xiàn)在:

(一)一般遺傳學(xué)研究成就

荷蘭德弗里斯、德國科倫斯和奧地利丘歇馬克分別通過各自的實驗,證實了被埋沒35年之久的孟德爾規(guī)律偉大的科學(xué)價值,孟德爾由此被公認為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人。英國阿奇伯德·加羅德發(fā)現(xiàn)后來被稱為“苯丙酮尿癥”的黑尿癥,率先提出遺傳缺陷導(dǎo)致遺傳疾病的觀點,為此被尊為“化學(xué)遺傳性之父”。德國鮑維里和美國薩頓發(fā)現(xiàn)雌、雄配子的形成和受精過程中,染色體的行為與孟德爾遺傳因子的行為是平行的,認為染色體是遺傳因子的載體,使遺傳學(xué)上的分離定律和獨立分配定律得到了合理的解釋。美國威爾遜和斯特蒂文特各自獨立地以細胞學(xué)的事實確定了染色體同性別的關(guān)系,并提出XX為雌性,XY或XO為雄性。英國費希爾出版《自然選擇的遺傳原理》,首次以數(shù)學(xué)形式論證了遺傳與自然選擇學(xué)說的關(guān)系,開始把孟德爾遺傳學(xué)與自然選擇理論結(jié)合起來,他尤其在統(tǒng)計生物學(xué)方面做出了十分突出的貢獻。英國哈迪和德國溫伯格分別運用數(shù)學(xué)方法論證了遺傳平衡定律,發(fā)現(xiàn)在一個不發(fā)生突變,遷移和選擇的無限大的隨機交配群體中,其基因頻率和基因型頻率將代代保持不變,這一發(fā)現(xiàn)后來被稱為哈迪-魏因貝格定律……。

(二)基因科學(xué)的主要貢獻

英國貝特森先后創(chuàng)用“遺傳學(xué)”、“等位基因”、“純合體”、“雜合體”、“F1”、“F2”,以及“上位基因”等名詞術(shù)語,確立了現(xiàn)代遺傳學(xué)的許多基本概念,進而初步建立起遺傳學(xué)理論體系的基石。德國A.科塞爾和俄裔美籍D.A.列文等從胸腺核酸中分析出胞嘧啶,并與其他科學(xué)家合作,分析出核酸的4種堿基和兩種核糖,并進而闡明了核酸的成分、結(jié)構(gòu)及其生理功能。丹麥約翰遜創(chuàng)立“純系學(xué)說”,在他的《精密遺傳學(xué)原理》中首次提出“基因”、“基因型”、“表現(xiàn)型”等遺傳學(xué)概念,認為基因是遺傳單位。美國托·摩爾根通過研究果蠅發(fā)現(xiàn)伴性遺傳現(xiàn)象,第一次用實驗證明“基因”坐落在染色體上,以后又發(fā)現(xiàn)了連鎖與互換規(guī)律,由此發(fā)現(xiàn)染色體的遺傳機制,創(chuàng)立染色體遺傳理論和現(xiàn)代遺傳學(xué)的基因?qū)W說,他的學(xué)生斯特蒂文特據(jù)此繪出了世界上第一張染色體圖。美國麥克林托克發(fā)現(xiàn)遺傳過程中的“控制因子”,提出“可移動基因?qū)W說”,認為基因在染色體上的位置可以變換移動,由此解釋了動、植物某些先天性特征從一個染色體轉(zhuǎn)移到另一個染色體的現(xiàn)象,但直到在大腸桿菌、果蠅等的染色體及多種細菌質(zhì)粒中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子之后,她的發(fā)現(xiàn)才被承認。美國查哥夫等發(fā)現(xiàn),在DNA大分子中,腺嘌呤和鳥嘌呤分別同胸腺嘧啶和胞嘧啶的分子量相等,為DNA雙螺旋的建立提供了依據(jù)……。

(三)神經(jīng)與內(nèi)分泌研究突破

俄國巴甫洛夫多年從事關(guān)于高級神經(jīng)活動的研究,以慢性實驗代替急性實驗,研究了活體動物消化腺的正?；顒?建立“條件反射”理論,被譽為高級神經(jīng)活動學(xué)說的創(chuàng)始人與行為主義學(xué)派的先驅(qū)。英國謝靈頓出版《神經(jīng)系統(tǒng)的整合作用》,系統(tǒng)闡述中樞神經(jīng)系統(tǒng)的整合功能和脊髓的反射機制,提出神經(jīng)元和突觸活動的概念。英國戴爾證明引起神經(jīng)沖動的乙酰膽堿是廣泛存在于神經(jīng)末端的化合物。德國洛維通過實驗證明迷走神經(jīng)受刺激可產(chǎn)生類似乙酰膽堿的物質(zhì),從而證明乙酰膽堿是神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)遞質(zhì)。加拿大班廷及其助手貝斯特在麥克勞德的指導(dǎo)下,分離提純出胰島素,并成功地應(yīng)用于治療糖尿病,為人類戰(zhàn)勝糖尿病做出了不可替代的貢獻。中國張錫鈞創(chuàng)立“迷走神經(jīng)-垂體后葉反射”假說,開辟了神經(jīng)對垂體內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用的研究。中國張香桐發(fā)現(xiàn)大腦皮層神經(jīng)元樹突電位,首次闡述了在高級神經(jīng)活動中樹突上突觸連接的重要性。英國霍普金斯用實驗肯定了維生素的存在,并提出“營養(yǎng)缺乏癥”的概念;荷蘭艾伊克曼證實糙米含維生素B1,且有治療多發(fā)性神經(jīng)炎的作用。

(四)生命起源研究的重要進展

蘇聯(lián)奧巴林提出生命起源的化學(xué)進化假說,認為生命起源的過程包括從無機物生成有機小分子,從有機小分子形成氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等高分子聚合物,進而形成具有新陳代謝、能夠自我復(fù)制的原始生命體,并最終產(chǎn)生細胞,由此成為生命起源科學(xué)假說的創(chuàng)始人。奧地利裔英國人E.薛定諤出版《生命是什么》,用統(tǒng)計物理和量子力學(xué)的觀點探討生命的本質(zhì),認為生命的本質(zhì)是從環(huán)境抽取“序”維持系統(tǒng)組織的“負熵”,指出生命運動服從一般物質(zhì)運動規(guī)律,薛定諤的貢獻被當(dāng)代著名物理學(xué)家西蒙尼認為“是我們世紀(jì)的物理學(xué)家中最為引人注目的哲學(xué)家”。中國北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院加拿大人步達生鑒定,在周口店龍骨山發(fā)現(xiàn)的臼窯化石為一人類新屬,定名為北京猿人;中國裴文中等組織發(fā)掘“北京猿人”化石,發(fā)現(xiàn)了第一個完整的頭蓋骨及用火遺跡,這對研究人類起源有重大意義。德國施佩曼在蠑螈原腸胚的交換移植實驗中,發(fā)現(xiàn)胚胎學(xué)上的“組織者”對胚胎發(fā)育起誘導(dǎo)作用,描述了兩棲類背唇部位“組織者”效應(yīng),開創(chuàng)了實驗胚胎學(xué)的研究……。

(五)血液及代謝研究成果

奧地利K.蘭德施泰納發(fā)現(xiàn)不同人的血清與血細胞混合后可發(fā)生凝集反應(yīng),由此發(fā)現(xiàn)人類的ABO血型,建立起血液分類學(xué)的基礎(chǔ)。法國卡雷爾于美國成功地在體外培養(yǎng)溫血動物的細胞,將血管縫合、器官移植和組織培養(yǎng)方法應(yīng)用于生物學(xué)研究。美國科里夫婦發(fā)現(xiàn)肌糖原、血乳酸、肝糖原及血糖之間轉(zhuǎn)化的循環(huán)過程,這一過程后來被學(xué)術(shù)界稱為“科里循環(huán)”,因為這一發(fā)現(xiàn)而于2004年科里夫婦被授予國家化學(xué)史里程碑;阿根廷豪賽發(fā)現(xiàn)腦下垂體前葉對糖代謝的影響是通過控制胰島素的生成而實現(xiàn)的。德國克雷布斯與亨斯萊特共同發(fā)現(xiàn)尿素合成的鳥氨酸循環(huán),后又提出“檸檬酸循環(huán)”假說并得到證實,并與美國李普曼共同闡明了糖的有氧氧化的三個階段,李普曼發(fā)現(xiàn)三磷酸腺苷的高能鍵在生物體碳水化合物代謝過程中所起的重要作用,提出具有高效傳遞化學(xué)能的高能磷酸鍵的概念,認識到三磷酸腺苷是生命體的能源……。

(六)其他領(lǐng)域的主要研究

中國鐘觀光用了約四年時間采集標(biāo)本16000余種,在北京大學(xué)建立了用現(xiàn)代科學(xué)分類標(biāo)記的標(biāo)本館。中國吳憲等進行了一系列素食與葷食動物的比較研究,證明素食動物在生長、發(fā)育等方面較葷食動物差,植物蛋白的營養(yǎng)價值也低于動物蛋白等,在此基礎(chǔ)上編制出最早的《食物成分表》。英國亞歷山大·弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素,弗洛里和錢恩提純青霉素并證實了青霉素的療效,從而使人類首次發(fā)現(xiàn)具有強大殺菌作用的藥物,結(jié)束了傳染病幾乎無法治療的時代,弗萊明的貢獻使他在全世界贏得了25個名譽學(xué)位、15個城市的榮譽市民稱號,以及包括諾貝爾醫(yī)學(xué)獎的140多項榮譽。英國坦斯利首先使用“生態(tài)系統(tǒng)”一詞,強調(diào)應(yīng)把生物與其環(huán)境統(tǒng)一起來考慮。美國林德曼發(fā)表有關(guān)“食物鏈”和“營養(yǎng)金字塔”的研究報告,創(chuàng)立了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的“十分之一定律”,為生態(tài)系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)。中國羅宗洛、湯玉瑋等根據(jù)燕麥胚芽鞘試法,以硫酸錳進行微量元素植物屈曲試驗,發(fā)現(xiàn)其與生長素所引起的屈曲度有同樣的效應(yīng),是微量元素植物生理研究的一項重要進展……。