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生命科学,是研究自然界中各种生命现象及其规律的学科,是21世纪的带头学科。生命科学在维持地球生态平衡、保证社会可持续发展、促进人类健康长寿、提倡伦理道德文明等方面将产生非常重要的作用,是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。生命科学在卫生领域,除了药物研制,更让人关注的是改造人的基因组成,人类基因组约含10万~30万个基因,今后10到20年将完成人所有基因在染色体上定位及其破译全部遗传信息,将可从根本上了解各种遗传性疾病、癌症、心脑血管疾病的发病机制和防治途径,改造人的基因将成为增强体质、防治疾病的重要手段。
地球形成于大约45亿年前,生命诞生于38亿年前。目前,大千世界里有超过200万的物种,它们千差万别,却都蕴涵着生命的本质特征:生物化学成分的同一性、生物结构层次的有序性、新陈代谢、生长和发育、繁殖与遗传、应激性与活动性、提高生存能力的适应性等。而生命科学的知识结构主要包括生命科学的概念与研究内容、生命科学研究简史、生命的物质基础与化学组成,生命的基本现象、细胞与细胞工程,生命的新陈代谢,遗传与变异,基因的表达与调控,人体防御体系、生命的信号与传递,神经原和认识功能、资源与生物多样性、生物与环境、生命的起源与进化,营养与健康,肿瘤与防治,人类的起源与可持续发展,生命科学与现代生物技术、生命科学与农业科学、生命科学与环境科学、生命科学与生物能源、生命科学与现代医学、生命科学与药物的研究与开发、生命科学与海洋生物资源、生命科学与军事生物技术、生物信息学与生物芯片、生命组学与系统生物学,生命伦理与社会决策等内容。
生命科学研究从宏观上可分成三个层次,包括生物学和细胞生物学的核心层次,对多个物种及类群研究的个体生物学层次,以及循环经济、水资源短缺、土地沙漠化、人口激增、环境污染、能源紧张、粮食问题等生物圈层次的问题。多个学科与生命科学密切交叉相互渗透的趋势越来越强,进一步推动了生命科学的进步,如工程学与生命科学结合诞生了基因工程、细胞工程、发酵工程等学科,天文学与生命科学结合产生了宇宙生物学。生命科学深入研究产生分子生物学,分子生物学与其他学科结合又产生了分子遗传学、分子细胞学、分子药学学、分子病理学、分子流行病学等。目前,生命科学正向宏观和微观、最基本和最复杂的两极化发展。
生命科学的研究方法包括观察与描述、生物学实验、生命现象的人工模拟等。生命科学的研究程序包括观察、假设、实验、对假设的进一步修正、得出结论,并在此基础上进一步观察,进入下一个周期,即详细的程序如下:生物学的研究大多从观察开始;在观察中提出问题;根据观察到的现象以及研究者自身的知识与经验,对所提出的问题做一个初步的解释及设想,提出假说;对所提出的假说作出科学的预测;设计严谨的实验对预测进行检验,即用科学实验验证假说的正确与否,生物学研究的实验设计中要设对照、实验组,要考虑数量及重复;对实验数据进行统计分析;得出结论,结论可能肯定所作的假说,也可能否定假设,但两者都是结论;修正假说,并进一步观察,进入下一个周期。
生命科学发展分为前生物学时期、古典生物学时期、实验生物学时期和分子生物学时期。
前生物学时期,公元16世纪前,众多古人类遗址和尚存的古代科学典籍,动物驯化饲养、对植物栽培等内容,如考古发现,生活在南美洲的厄瓜多尔的印弟安人1.2万年前就已经开始种植西葫芦,畜牛于9000年前起源于非洲,6000年前中亚出现了被人驯服的马匹。2000年前的诗经记载了动物和植物达600多种,明朝李时珍的《本草纲目》共记载药物1892种,附图1126幅,收入药方11096付。这显示了对与人类生产、生活密切相关的生物进行形态及本性描述是这一时期的主要特征。
古典生物学时期,17世纪至19世纪中期,1665英国人R.Hooke用自制的显微镜首次发现软木中的细胞,1883年德国的T.Schwann阐述动物与植物的基本结构单元都是细胞,标志着生物科学的核心学科细胞学正式诞生,恩格斯把它列为19世纪自然科学三大发现之一,1859年,C.Darwin出版了巨著《物种起源》,这一时期对各种物种的特性描述已经深入到微观水平。
实验生物学时期,19 世纪中期至20世纪中叶,随着数学、物理学、化学等学科与生物科学的交叉渗透,生命科学领域取得一系列重大成就,如奥地利G.Mendel的植物杂交实验发现了生物遗传规律,法国L.Paster发明了加热灭菌消毒法,创立了微生物学,直接促使医学疫苗的发明和免疫学的建立,美国T.Morgen发现遗传的基本单位――基因,并确立了经典遗传学的分离、连锁和交换三大定律,这一时期科学家通过一系列的实验,不断加快生命科学探索的步伐。
分子生物学时期,20世纪中叶至今,1953年,美国人J.Waston和英国人F.Crick阐明了DNA双螺旋结构,1957年,F.Crick提出了著名了遗传信息流――中心法则,此后,遗传信息由DNA通过RNA传向蛋白质这一“中心法则”的确立以及遗传密码的破译,为基因工程的诞生提供了理论基础。从此,生命科学进入一个快速发展的阶段。1973年人类进行重组DNA成功,开创了基因工程的新时代,转基因水稻、转基因油菜、转基因抗虫棉相继问世,基因工程已成为分子生物科学的带头学科,基因工程药物研制、转基因植物、转基因动物研究成为多国竟相投入的热点。1990年美国Dulbecco首先提出对人类基因组进行全长测序的主张,美国随即批准人类基因组计划。1997年英国的I.Wilmut宣布克隆一只名为“Dolly”的绵羊,随后克隆牛、克隆鼠、克隆猴、相继问世。深入研究生命本质问题,按照人类意愿有计划地改造生物已经成为这个时期的显著特征。
这个长假,妈妈从网上买了一套对我的科学很有帮助的书《科学探索者》,其中我最感兴趣的就是动物啦。
这本书详细地向我介绍了海绵动物、腔肠动物、节肢动物等各种类型的动物。每一章里还会有一小节将动物与数学、环境科学、地球科学、物理学联系起来。最后一章会讲到动物的行为、模式与技术设计。书中还会有跨学科探索、技术手册。整本书都有着丰富的图片和探索活动、相关的网站等。
其中我还仔细看了昆虫的变态方式。昆虫主要有两种变态:完全变态和渐变态。我在平时的课堂中,对昆虫变态没有太多的了解,也没有对变态进行分类,概念很模糊。而读了这本书后我对这方面有了准确的认识。我知道了完全变态方式和渐变态方式都要经历4个阶段:完全变态要经历受精卵,幼虫,蛹和成虫。渐变态要经历受精卵,若虫,大若虫和成虫。最主要的区别就是是否经历蛹这个阶段。书上说,萤火虫就是选择完全变态,蝗虫就是渐变态。
而这只是书中的一部分,仔细翻阅书,会发现书中有许多对动物行为、种类的分析,十分特别,它告诉了我与以往不同的知识。看来动物这一方面的知识真是相当的丰富有趣啊!
今天,我读了一本科普读物《我们爱科学》。
这本书分成了六部分,为:科学主题馆、迷你军校、地球巡逻队、身边的科学、看图游天下、新知快递和健康密码。
科学主题馆主要讲述了地球上十大最凶猛的昆虫,这段话告诉我们:其实有些昆虫攻击人类也是属于迫不得已。人类侵占了他们的领地,它们当然要还击了。不然它们就要无家可归了,他们能不攻击人类吗?
迷你军校讲述了许许多多的子弹,有穿甲子弹、超音速子弹、亚声速子弹等等。最后告诉我们:子弹并不是速度越快,攻击力最强就是最好的,要看子弹在什么地方使用才能判断子弹的好坏。
地球巡逻队讲述了俄罗斯拥有世界上最大的盐水胡;身边的科学讲述了各种保护措施保护住了各种水果,使它们不受细菌感染;新知快递讲述了各种新鲜事物。这几篇文章告诉我们要用勤劳的双手去发现、创造。
看图游天下讲述了夏威夷火山的壮观,告诉我们要勤于发现。
健康密码主要讲述了细菌无处不在,告诫我们不仅要自身卫生,还要保持家庭卫生。
《我们爱科学》告诉我们,只要细心观察,知识很快就会被你发现。
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