《描述性生物学发展》PPT课件.ppt

近代生物学发展史,武汉大学基础医学院 杨国华 18是一个辉煌的世纪，具医学独立精神的哲学家和学者开始抵制神学的过度行为。 他们力图让理性主义获胜，反对经院哲学和迷信行为。,从远古直到17世纪，生物学发展缓慢,其原因就是缺乏足够的光学手段来观察“微生物”或较大生物的组织以及器官的切片。 显微镜的发明填补了这项空白。,法国生物学家 莫里斯.考勒里如是说,18-19世纪，生物学开始了一个最重要的阶段，显微镜的发明及细胞学说的创立。 在这个世纪中，人们得出了细胞这个概念，进而终于获得了所有动植物机体的结构单位，终于对生命有了最初的了解。,列文虎克（16321723） Antonie van Leeuwen hoek,荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者。 由于勤奋及本人特有的天赋，他磨制的透镜远远超过同时代人。 他的放大透镜和显微镜形式很多，透镜的材料有玻璃、宝石、钻石等。其一生磨制了400多个透镜，最高放大率竟达270倍。 主要成就： 首次发现微生物，最早纪录肌纤维、微血管中血流,（17世纪下半叶十九世纪中叶） 使用显微镜观察微生物世界的时期。 代表人物：列文虎克,贡献: （）发现了微生物世界 （）科学地描述了微生物的形态并阐述了它们的繁茂性,微生物的发现,1676年，荷兰，列文虎克，单式显微镜（复制品）,A、C、F、Q： 杆 菌 E： 球 菌 H： 球菌的聚集体,列文虎克向英国皇家学会的信中对细菌形态的描绘,罗伯特胡克（Hooke Robert 1635-1703）,罗伯特.胡克是17世纪英国最杰出的科学家之一，胡克定律的发现者。 他在力学、光学、天文学等诸多方面都有重大成就。 他是卓越的仪器制造家，被誉为英国皇家学会的“双眼和双手”。,1665年，胡克发表了显微图集一书，这是他一生中最重要的一部著作，是欧洲17世纪最主要的科学文献之一。 他制造出放大270倍的显微镜，将蜜蜂的刺、苍蝇的脚、羽毛、鱼鳞片以及跳蚤、蜘蛛等，用显微镜详细地考察比较。 他观察到软木塞等物品的结缔组织，并使用“细孔”和“细胞”来说明，“细胞”（“cell”）一词从此被生物界直接采用。 胡克的这一发现，引起了人们对细胞学的研究。胡克对细胞学的发展作出了极大的贡献。,1665年英国物理学家Robert Hooke发现了第一个植物细胞，称之为“Cell”（小室）。,细胞的发现,Robert Hooke and his “cells”,细胞学说： 细胞是生命的基本单位； 一切动物和植物都由细胞组成； 细胞都是来源于已有的细胞的分裂。,德国植物学家 Schleiden (施莱登，1838年)植物发生论 德国动物学家 Schwann(施旺，1839年)： 关于动植物的结构和生长一致性 的显微研究,细胞学说的诞生,Matthias Jacob Schleiden,Theodar Schwann,鲁道夫.菲尔肖 Rudolf Virchow,1855 德国医生、病理学家R. Virchow 提出“一切细胞来源于它先前的细胞”的著名论断；进一步完善了细胞学说。,Cell Theory是19世纪的重大发现之一，基本内容三条： 有机体是由细胞构成的； 细胞是构成有机体的基本单位； 新细胞来源于已存在细胞的分裂。,细胞学说的意义,细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。 这一学说的建立地推动了 生物学 的发展，并为辩证唯物论提供了重要的 自然科学 依据。 恩格斯把细胞学说誉为19世纪最重大的发现之一。,18世纪得到萌芽和发展的一些学科,胚胎学 生理学 比较解剖学 进化论 微生物学,胚胎学的发展,卡尔冯贝尔 1792-1876 德裔俄国生物学家 论哺乳纲的卵和人的起源 动物进化史 动物发生史观察与思考,先成论和渐成论论战：胚胎是否在卵中早已形成？ 卵源说和精源说论战：机体发育中卵子还是精子起主要作用？,冯贝尔 在胚胎学上的贡献,他认为发育中的卵被分成好几层胚层，这些胚层在诞生时都确定了其发育的器官。 今天我们称为外胚层、中胚层和内胚层。 发育中，一般特性的出现先于特殊特性。 冯贝尔还在脊椎动物的胚胎中发现了脊索，这是骨骼的雏形。,生理学 (physiology)的发展,研究生物功能活动的学科，包括个体、器官、细胞和分子层次的生理活动研究，是以生物机体的生命活动现象和机体各个组成部分的功能为研究对象的一门科学。 生理学研究活机体的正常生命活动规律。活机体包括最简单的微生物到最复杂的人体。,动物心血运动的研究,1628年英国医生 威廉哈维 发表了有关血液循环的名著动物心血运动的研究一书， 这是历史上首次以实验证明了人和高等动物血液是从左心室输出，通过体循环动脉而流向全身组织，然后汇集于静脉而回到右心房，再经过肺循环而入左心房。 这样，心脏便成为血液循环的中心。,神经反射,在17世纪法国哲学家笛卡儿首先将反射概念应用于生理学，认为动物的每一活动都是对外界刺激的必要反应，刺激与反应之间有固定的神经联系，他称这一连串的活动为反射。 这一概念为后来神经系统活动规律的研究开辟了道路。,在18世纪，法国化学家拉瓦锡首先发现氧气和燃烧原理，指出呼吸过程同燃烧一样，都要消耗氧和产生二氧化碳，从而为机体 新陈代谢 的研究奠定了基础。 意大利物理学家 伽伐尼 发现动物肌肉收缩时能够产生电流，于是开辟了生物电学这一新的生理研究领域。,性现象的研究,雌雄间性：幼体最终成为雄性还是雌性依据外界环境 而定。 雌雄嵌性：一个个体同时呈现雄性性状和雌性性状。 世代交替：有性生殖和无性生殖交替。,比较解剖学与进化论,比较解剖学是用解剖的方法研究比较脊椎动物的鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲及其类群的器官、系统的形态和结构的一门学科。 在研究过程中，也根据古脊椎动物的化石找到器官的同功或同源的依据，从而阐明脊椎动物各类别间的系统演化关系。为生物进化理论提供证据。,人们发现自然界中生物具有惊人的多样性。在整个18世纪，博物学家们描述性的著作仍然在继续。 法国的乔治.居维叶是19世纪初的一位权威生物学家，他知道植物竟达5万多种。 人们面对如此纷繁的世界，开始对物种进行分类、比较甚至解剖。其中最为杰出的人物是林奈和布丰。,18世纪下半叶至19世纪是生物科学的重大转变时期，它从材料的收集、整理的科学发展成为实验的科学,卡尔冯林奈 与自然系统,林奈，医学博士，瑞典博物学家。 林奈发现了1.8万种植物。 1735年出版自然系统，对做描述的物种（包括植物、动物）进行人为分类，依据物种少数几个甚至仅仅一个特征进行分类。 依据雄蕊和雌蕊的类型、大小、数量及相互排列等特征，将植物分为24纲、116目、1000多个属和10 000多个种。 纲、目、属、种的分类概念是林奈的首创。 林奈用拉丁文定植物学名，统一了术语，促进了交流。,卡尔冯林奈 （Carl von Linn，1707-1778）,林奈的最大功绩是把前人的全部动植物知识系统化，摒弃了人为的按时间顺序的分类法，选择了自然分类方法。 他创造性地提出双名命名法，包括了8800多个种，达到了“无所不包”的程度，被人们称为万有分类法。 林奈最主要的成果是建立了人为分类体系 和 双名制命名法。这一伟大成就使林奈成为18世纪最杰出的科学家之一。,植物学哲学 物种不变论,1751年，林奈出版植物哲学，这是他最有影响的工作。书中阐述分类的自然系统源于上帝的创造，并永远不变。 在书中，作者证明了植物的有性繁殖现象，并依雄蕊和雌蕊的类型、大小、数量及相互排列等特征，将植物分为纲、目、属和种等分类阶元。 物种不变论：种的数目和最初创造出来的各种不同类型的数目是相同的，这些类型按照繁殖规律又产生其他的但永远和自己相似的类型。,人们通过整理生物学材料，在逐步认识到生物具有多样性的基础上， 从18世纪后半叶，开始探索物种的起源、演化及构造方面的统一性。,乔治.布丰 17071788 （Georges Louis Leclere de Buffon）,法国博物学家，作家，生于蒙巴尔城的贵族家庭。从小受教会教育，爱好自然科学。 1739年，布丰担任皇家御花园和御书房总管，撰写了博物学巨著自然史 全书共 44卷，包括地球形成史、 爬虫类史 动物史、人类史、鸟类史等。这是一部说明地球与生物起源的通俗性作品。 1753年因此当选为法兰西学院院士。,布丰 的 物种可变论,根据动物物种之间的类似性，布丰认为不同的物种可能由一个共同的祖先演化而来，大多数物种是由一种或几种比较完善的类型退化而来，生物物种的演变是复杂物种的退化过程-生物退化论。 他还大胆地提出，人应当是动物中的一员。 布丰认为地球的年龄不可能如圣经所显示的只有几千年的历史，地球年龄起码也有10万年以上。 因此，布丰的另一贡献是摆脱了宗教束缚，将神学排斥在科学研究之外。,乔治居维叶与“灾变论”,1769年8月23日 出生于德国，比较解剖学和古生物学奠基人。 1792年，诺曼底，观察解剖大量海生动物，写成软体动物的解剖 1795 被邀请去巴黎自然博物馆担任解剖学教授 1800 法兰西学院的自然史教授，巴黎大学校长。 1794-1805 当选为法国科学院院士， 出版比较解剖学课程 1802 被任命为慕塞自然学院的比较解剖学教授 1803 成为法兰西学院物理学科的终身教授 1804 开始地质学研究，特别是地层的形成,居维叶生前的影响遍及西方世界，被当时的人们誉为“第二个亚里士多德”。,1811 出版了巴黎盆地的地理现象 1812 出版四足动物化石研究 1817 出版动物王国从其组织看分布 1825 出版论地球表面的革命 1828 出版鱼的自然历史 1831 被封为贵族，1832年 5月13日逝世于法国巴黎,1825年论地球表面的革命-灾变论,根据各大地质时代与生物各发展阶段之间的间断现象提出灾变论。 自然界全球性大变革是造成生物类群大灭绝的原因，而残存的部分形成了以后各个阶段的生物类群。 他们在长期的地质研究中，发现了在不同的地层中，含有不同的动植物化石，并认为地层越深、越古老，所含动植物化石就越和现在生活着的动植物不相同，有些显然是属于灭绝的种属。 不同的地层结构是由于发生过多次洪水灾变，不同地层中的不同生物化石则是在每一次灾变后的重新创造。 这一假说基本与现代地质和古生物学的结论相一致。,居维叶认为，在整个地质发展的过程中，地球经常发生各种突如其来的灾害性变化，并且有的灾害是具有很大规模的。 例如，海洋干涸成陆地，陆地又隆起山脉，反过来陆地也可以下沉为海洋，还有火山爆发、洪水泛滥、气候急剧变化等。当洪水泛滥之时，大地的景象都发生了变化，许多生物遭到灭顶之灾。 每当经过一次巨大的灾害性变化，就会使几乎所有的生物灭绝。这些灭绝的生物就沉积在相应的地层，并变成化石而被保存下来。 这时，造物主又重新创造出新的物种，使地球又重新恢复了生机。原来地球上有多少物种，每个物种都具有什么样的形态和结构，造物主已不记得十分准确了。 所以造物主只是根据原来的大致印象来创造新的物种。,正当灾变论思潮风靡地质界的时候，一种生物缓慢进化思想在法国形成 其代表人物是 - 拉马克。,拉马克 的 物种变异论 （ 1744-1829 Jean-Baptiste de Lamarck）,拉马克，法国博物学家，科学院院士，被誉为无脊椎动物学者的先驱，生物学伟大的奠基人之一。 生物学一词是他发明的，最先提出生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱。 他还是一个分类学家，林奈(Carl von linne)的继承人。,拉马克 是卢梭（当时法国著名的思想家、哲学家、教育家、文学家 ）的学生。 拉马克生活的年代，正巧是灾变论产生与繁荣时期，拉马克对各类化石颇感兴趣，长期进行研究，从而得出种与种之间有过渡关系的结论。 他认为一些种属是由另外一些种属逐渐发展而来的，而低级种属向高级种属的变化，则需要一段漫长的地质时期。,拉马克最早提出 生物进化论,主要著作有：法国植物志、无脊椎动物的系统、无脊椎动物自然史、动物哲学、水文地质学 他在动物哲学中系统地阐述了他的进化学说(被后人称为“拉马克学说”)，提出了两个法则： 一个是用进废退；一个是获得性遗传。 并认为这两者既是变异产生的原因，又是适应形成的过程。,动物形态的改变是由它的内因和外部环境决定的,他的一生，是在贫穷与冷漠中度过的。晚年双目失明，但他仍顽强地工作，借助幼女柯尼利娅笔录，坚持写作。 作为一个最先提出生物进化学说的生物学家，拉马克本人并没有用过“进化”这个词，直到拉马克死后又过了一代人的时间，这个词才开始使用。 拉马克在1800年就生物形态演变问题提出：生物发生改变是由两种因素引起的： 一是生物内部的生命力，二是特殊的环境影响。 以居维叶为首的物种不变论者与拉马克展开了一场生物史上的大论战。,莱伊尔以渐进论有力地驳斥了居维叶关于地球历史多次灾变的陈腐论调,地质学经过对灾变论的批判，抹去了居维叶给地球发展史涂上的神秘色彩，把地质学引向了进化、科学的发展道路。 正像恩格斯在自然辩证法 中指出的：“只是莱伊尔才第一次把理性带进地质学中，因为他以地球的缓慢的变化这样一种渐进作用，代替了由于造物主的一时兴起所引起的突然革命。”,查理士莱伊尔是 19 世纪英国著名的地质学家、英国皇家学会会员、地质学渐变论和“将今论古”的现实主义方法的奠基人， 在地质学发展史上， 做出了卓越的贡献。恩格斯高度评价他“把理性带进了地质学”。,莱伊尔在长期野外考察掌握了大量资料的基础上，明确提出：,过去的地质现象应在现在的自然现象中寻找；概括成为一句名言：“现在是了解过去的一把钥匙。” 莱伊尔建立了过去和现在的地质作用的同一性的概念，从而奠定了渐进论思想的基本论点。,莱伊尔还进一步提出了地质的外力因素：,风、雨、河流、海浪、潮汐、冰川、火山和地震等，经过漫长的地质历史，不断侵蚀、搬运以及沉积作用，改变着地表结构和地壳构造，从而论证了这种地质作用是缓慢的。 他根据遍布欧洲的第三系与现代沉积相对比，提出：古今的这种“微弱”的 地质作用是均一的，因而推断出过去的地质过程同样也是缓慢的。,Charles Lyell（莱伊尔 爵士） 渐变论 1797-1875,莱伊尔一生都在完善修改这本书，1830年到1873年， 地质学原理共出版了11版，1875年莱伊尔开始修订第十二版，作者当年2月22日在英国伦敦去世。 地质学原理论述了地球上的无机自然界有一个渐进连续的发展过程；有机界在自然选择、地理分布和移徙，以及在人工驯养、培植等条件会引起变化。,莱伊尔的地质学原理的问世，促进了矿物学、岩石学、地质学、古 生物学、生物地层学、矿床学、构造地质学向纵深发展，推动了地质学新学 科的建立。 它不仅完善了地质科学的理论基础，同时也为生物进化论开辟了道路。 著名的生物学家赫胥黎也指出：“莱伊尔是一个主要的行动者，为别人和我自己铺平了达尔文主义的道路。”,达尔文当年就是带着这本书上了贝格尔号,莱伊尔的地质学原理的问世，促进了矿物学、岩石学、地质学、古 生物学、生物地层学、矿床学、构造地质学向纵深发展，推动了地质学新学 科的建立； 它不仅完善了地质科学的理论基础，同时也为生物进化论开辟了道路。,查尔斯罗伯特达尔文 （Charles Robert Darwin，18091882）,达尔文，英国博物学家，进化论的奠基人。 1809年2月12日，出生于英国一个富裕的医生家庭。 1825-1828年 在爱丁堡大学学医，但厌烦医学和解剖学。 1828-1831年 在英国剑桥大学改读神学。结识了植物学家亨斯罗，受其影响，达尔文对博物学产生了兴趣。 1831-1836年 随贝格尔号军舰环球考察，采集了大量动植物标本和化石。 1859年发表物种起源。 1871年发表人类起源和性选择。 1882年4月19日，达尔文在达温宅逝世，厚葬于 威斯敏斯特 大教堂。,自然之子 达尔文,1839年 考察日记 1859年 物种起源 1868年 动物和植物在家养下的变异 1871年 人类的起源及性选择 论英国和外国的兰花借助于昆虫传粉的种种技巧 食虫植物 蚯蚓作用下植物壤土的组成,进化论 物竟天择 适者生存,从根基上动摇 了上帝创造万 物的“创世说”,Charles Darwin,“物种起源” 1859-11-3,自然选择 生存斗争,华莱士 林奈学会会刊,1858年，华莱士独立提出自然选择理论。 这促使达尔文将自己生物进化的原理摘要和华莱士的论文一起发表在林奈学会会刊上。,1859年11月3日，达尔文的名著物种起源出版了!,这一天，伦敦街头的几家书店门前，人声鼎沸，挤满了许多前来购买这本刚出版的新书的读者。初版的1250册新书，当天就被争购一空。 这本观点新奇、内容独特的著作一出版，立即在英国掀起轩然大波：有些人兴高采烈，拍手称赞；有些人恼羞成怒，暴跳如雷；更多的人则把它当成奇闻传说，到处宣扬。 达尔文的剑桥大学老师、地质学家塞茨威克写信给达尔文说：“当我读着你的这本书时，感到痛苦多于快乐。书中有些部分使我觉得好笑，有些部分则使我忧愁。” 他讽刺挖苦达尔文的学说是“企图用一串气泡做成一条坚固的绳索”。 一位美国地质学家则攻击达尔文的著作是“恶作剧”，教会对达尔文的著作更是咬牙切齿，恨之入骨，企图组织反进化论者群起而攻之。 他们有人写匿名信威胁达尔文：“你是英国最危险的人！”“打倒达尔文！”一场大论战已经不可避免了。,进化论最杰出的代表 托马斯赫胥黎 18251895,托马斯赫胥黎（Thomas Henry Huxley），英国著名博物学家。他说： “为了自然选择的原理，我准备接受火刑，如果必要的话。” “我正在磨利牙爪，以备来保卫这一高贵的著作。” “我是达尔文的斗犬。” 赫胥黎一直站在斗争的最前线。人们高度评价赫胥黎捍卫真理的崇高品格： “如果说进化论是达尔文的蛋，那么，孵化它的就是赫胥黎。”,物种起源的内容,第一，家养状态下的变异； 第二，自然状态下的变异； 第三，生存斗争； 第四，自然选择(即适者生存); 第五，变异的法则； 第六，学说之疑难； 第七，对自然选择学说的各种异议； 第八，本能；,物种起源的内容,第九，杂种性质； 第十，地质记录的不完整； 第十一，古生物的演替； 第十二，生物的地理分布； 第十三，生物的地理分布续篇； 第十四，生物间的亲缘关系：形表学、胚胎学和退化器官； 第十五，综述和结论。,物种起源的出版举世瞩目,伟大的生物学家，进化论的奠基人达尔文于1859年出版了物种起源，提出了以自然选择为基础的进化学说，成为生物学史上的一个转折点。 恩格斯指出它是19世纪自然科学的三大发现之一（其他两个是细胞学说，能量守恒和转化定律）。三大发现奠定了辨证唯物主义的自然科学基础。因此达尔文的进化论轰动世界。 但 拉马克 早于达尔文诞生