生命科学史讲义

红河学院生命科学技术学院讲义2011-2012学年学期课程名称：生命科学史课程代码：18099160授课教师：郭建伟职称：讲师年月日

绪论一学习本课程的意义1.揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程；展示了科学家所处的时代背景，记录着科学家的思想以及思想转变，而科学家的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的2.展示了生命科学各个学科形成的历史及相互联系；从整体上告诉大家各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的3.揭示了自然科学的本质；自然科学从本质上表现出以下特征：定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累4.前人探究生物学知识的科学过程史；5.展示了人们的合作过程及学科交叉DNA双螺旋结构的发现6.展示了各种观点的碰撞和论争过程；达尔文（自然选择作用于哪一种变异？是不是连续的？）-贝特森（环境呈连续性变化，生物的变异却是不连续的）7.展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的；孟德尔-豌豆；摩尔根-果蝇8.呈现着科学家的科学态度、科学精神和科学世界观。实事求是；敢于怀疑，敢于探索，敢于创新生命的起源一关于生命起源的几种假说神创论一次创造说：《圣经》、《吠陀经》、《山海经》。多次创造说（灾变说）：居维叶（Curier,1769－1832)。两河流域的苏美尔：创世前有一对神灵，男神为阿斯普，女神为梯阿马特，二神生下了众多神灵，后来发生诸神之战，一方以梯阿马特为首，一方梯阿马特的曾孙、众神之王马尔都克为首。马尔都克战胜梯阿马特，将她的身体一分为二造出天地，又用梯阿马特的主要支持者金古的血液造出人，并强迫人膜拜神。印度神话：太初只有水，是水中出现一个金蛋，孵出梵天大神，梵天以两半蛋壳创造天地，然后从其身体的各个部位诞生万物。玛雅文明：某个印第安部落认为神用一只在原始海洋上游泳的鸭子的蹼足上粘着的泥土造出大地和万物。黄河长江文明：盘古开天地，以身躯造出日月星辰、山川草木，而残留在天地间的浊气慢慢化作虫鱼鸟兽；女娲以自己形象捏泥为人。致命问题：无论是神还是金蛋、鸭子，究竟怎么来的？自然发生说古人发现了下列现象古代中国：《礼记•月令》：“季夏之月……腐草为萤。”崔豹《古今注》：“萤火，腐草为之。”腐肉生蛆、朽木化蝉、白石化羊等古代埃及：尼罗河谷的淤泥经日光照射产生了蛙和鳝鱼古代希腊：腐烂尸体和排泄物能产生绦虫，粘液能产生蟹、鱼、蛙和蝾螈等---亚里士多德说明：生命是自然发生的！结论：自然发生说17世纪荷兰人J.van.Helmont为证明自然发生说作了如下试验：将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21d后就会产生老鼠，并且使他十分惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。缺陷：瓶子没有封口。巴斯德曲颈瓶实验:将肉汤放入自制的曲颈瓶，加热消毒，然后搁置1-3个月，发现肉汤不会腐烂；将瓶颈打断，肉汤很快腐烂，或者倾斜曲颈瓶使肉汤接触瓶颈口，也会很快腐烂。说明：生命不能自然发生，现阶段下生命只能来自生命。结论：得出生源论。生源论：巴斯德曲颈瓶实验否定自然发生说并提出生源论。缺陷：那么现有的生命最初怎么产生的？宇宙生命论美国的理查德·胡佛(RichardHoover)博士发现陨石里有类似蓝细菌的化石，2011-《宇宙学杂志》的编辑鲁迪·谢尔德(RudySchild)说：“它证明了生命同样存在于其他地方，并且地球上的生命可能源于其他行星。”缺陷：还是无法解决生命最初怎么产生的问题。化学进化论现代科学及考古化石发现，生命的基本构成单位为氨基酸。于是有科学家提出化学进化论：最早的生命不是由生物而来，也不是由非生命的物质直接而迅速地产生出来，而是在长时期宇宙进化过程中的某一阶段由非生命的物质经过化学途径逐步演化而来。二化学进化论化学进化论的过程生命起源的化学进化过程大体上可分为4个主要阶段：非生物（无生命）物质合成的简单有机物分子或单分子体阶段；假说主要内容：物质基础——原始大气（CH3、NH3、H20、H2、H2S、HCN、CO、CO2）；能源——火山爆发、紫外线、闪电等；场所——原始海洋。实验证据（是否可能）：米勒实验有机单分子在非生物体系中聚合成多聚体的高分子阶段；假说内容：在原始海洋的岸边、岩石、粘土的表层或像湖泊样的小水体中，氨基酸、核苷酸等有机小分子沉积，吸收能量，通过溶液聚合或缩合作用的方式生成原始的蛋白质和核酸等生物大分子。实验支持[美国福克斯（F.FOX)试验）]：将氨基酸混合物倾倒在160℃—200℃的热砂或粘土上，水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质(proteinoides)分子。非生物产生的多聚体整合多分子体系颗粒阶段；假说内容：当多肽、核酸和多糖溶液混合摇晃，可形成球形小滴称为团聚体coacervate，这就是多分子体系，它具有一定的生命现象。微球体的性质：直径1—2µm（相当于细菌大小）；可吸纳周围环境的脂类，并形成膜状结构；膜表现选择透性，反映渗透压的变化；吸纳周围环境中蛋白质分子，微球体可“增长”和“繁殖”。代谢和遗传体系的形成和进化—最原始生命形式原核细胞出现。如果具备以下特征的综合，就标志这原始生命的诞生。具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。能选择性地从周围环境中吸纳“食物”。利用“食物”的分解，复制自身一部分起核心作用的分子。囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”。2.化学进化论中生命形成的蛋白质起源和核酸起源说蛋白质起源说：福克斯微球体学说，强调蛋白质在生命起源中的重要作用，认为是原始细胞的模型。核酸起源说：认为由于RNA酶活性的存在而启动了早期以核酸为主体的原始生命系统的出现，而RNA又通过反向转录的途径建立了DNA系统，以后蛋白质介入加速了这一系统的发育，导致了生命DNA-RNA-蛋白质系统的诞生。赵玉芬-曹培生的“核酸与蛋白共同起源”说：当磷酰化氨基酸与氨基酸结合时形成肽，释放出磷酸；当磷酰化氨基酸与核苷作用时，磷酸和核苷装配成核苷酸，释放出氨基酸；装配核苷酸释放出来的氨基酸又与成肽反应释放出来的磷酸结合，形成磷酰化氨基酸……核酸和蛋白共同起源与进化的机制。3．关于核酸和蛋白质起源的三大分支学说针对原始地球上，蛋白质和核酸的起源条件和地点的不同分为：陆相起源说、海相起源说、深海烟囱起源说陆相起源说：大陆火山附近，由于火山活动而造成地球表面的局部高温区，火山的高温条件、大陆无氧干燥的环境促进氨基酸或核苷脱水缩合。海相起源说：在原始海洋中，小分子量氨基酸和核苷酸可以被吸附在黏土、蒙脱石等物质的活性表面，在适当的缩合剂作用下脱水，缩合成高分子量的聚合物，产生团聚体和原始细胞。深海烟囱起源说：深海海底有超过300℃的海底热液，海底热液带出大量硫化物，遇水冷却后形成巨大的“黑烟囱”。黑烟囱附近生物链的生存环境，与太古代生命起源时期类似，没有绿色植物，没有光合作用产生的大量氧气。

人类的起源与史前文明一人类起源的几种假说基督教等部分宗教的神创论：如前章所述，生命的最初起源都无法解释，更何况人类的起源？佛教等部分宗教的下凡论：如前章所述，生命的最初起源都无法解释，更何况人类的起源？外星人的复制轮：自美国发射太空信号以来，至今未找到外星人存在的证据。达尔文等人的进化论：现代类人猿和人类的共同祖先是森林古猿。二人类起源的生物进化论启发性问题类人猿今天分布在哪里？生活方式如何？类人猿在哪些方面和人有根本的区别？（3）为什么人类数量增加的同时类人猿的数量却日益减少呢？答案：大猩猩生活在非洲西部和东部赤道地区一带；黑猩猩生活在非洲中部和西部的热带森林中；长臂猿生活在南亚、东南亚地区以及我国的云南省；猩猩生活在亚洲的加里曼丹和苏门答腊的热带森林中。共同生活方式：都依靠从森林中获取果实、嫩芽、昆虫等食物生存；没有制造工具和改善生存环境的能力；不能进行人类那样的语言和文字交流。类人猿现代人运动方式臂行直立行走制造工具能力使用自然工具，不会制造工具制造、使用各种简单和复杂的工具语言能力脑容量小，没有语言能力脑容量大，很强的思维、语言、文字能力人类能发明和创造各种科学技术的本领，使得人类适应自然环境、改造自然环境、改善生存人条件以及利用医药卫生加强自身保健的能力不断加强，这些都促使人类的数量急剧增加；类人猿类人猿不具备发明和创造科技的能力，人类开发森林，破坏、污染环境。人类起源1859年，达尔文出版了《物种起源》：暗示了他的观点将会给人类起源的研究提供重要的思路和线索。后来其他著作中，比较明确地指出，人类和其他动物一样是进化来的，并推测人类与大猩猩和黑猩猩有亲缘关系。（1）攀树的猿群时间：3000万年-1000万年前；代表：埃及的原上猿、埃及猿，法国的森林古猿；特征:树栖生活、四足行走、臂悬跳跃。（2）形成中的人时间：1000万年-100年前；代表：印度的拉玛古猿、南非的南方古猿；特征：直立行走，使用天然工具，具有初步的语言，脑容量300-500毫升。猿人早期猿人时间：300万年前-180万年前；代表：东非坦桑尼亚的“能人”；特征：直立行走；脑容量700毫升。晚期猿人时间：180万年-20（30）万年前；代表:爪哇直立猿人、阿尔及利亚和摩洛哥的阿特拉猿人、德国的海德堡人；特征：前额低平，眉骨突出，嘴向前突出，无下巴颌；开始使用火。智人早期智人（古人）时间：20万年前-5万年前；代表：德国的尼安德特人，广东的马坝人，山西的丁村人；特征：前额低斜，眉骨不显著，下巴颌不明显；脑容量达1350毫升。晚期智人（新人）时间：5万年前-3万年前；代表：法国的克鲁玛弄人、中国的山顶洞人；特征：脑容量1400毫升。三史前文明科学知识萌芽生物学:采猎、种植业、养殖业、建筑学、医学；文字产生过程：实物记忆、结绳记事、图画文字、象形文字；原始艺术：装饰、纹身、绘画、雕刻、音乐、舞蹈。古希腊文明的遗产一古希腊的自然哲学古希腊哲学兴盛的背景希腊神话关于宇宙起源、社会进化、英雄传说的内容，是哲学发展的重要思想渊源。近东科学文化的影响，使希腊人开始用理性思维去探究自然和人本身。相对自由的环境使诸多思想流派长期并存，亦为理性主义和思辨倾向提供了土壤。哲学发展过程古风时代米利都学派：强调世界本原的物质性，首开唯物主义哲学的先河。代表人物：泰勒斯（前624-548）：水是万物的本原。（共性）以弗所学派：赫拉克利特Heracleitus（前540-480）：火：世界本原是物质性的火。逻各斯logos：火运动变化的客观规律。万物皆变：人不能两次踏入同一条河。对立统一：一切都通过斗争而产生。原子论学派：德谟克利特Democritus（前460-370）：第一个百科全书式的学者。原子：世界本原是原子。影像：物质流射出影像，作用于人的感官而产生感觉。在生物学（胚胎学）提出预成论，认为胚胎是成体的雏形。古典时代苏格拉底（前469-399）：苏格拉底Socrates没有留下任何著作，他的思想主要保留在色诺芬的回忆和柏拉图的对话集中。苏格拉底方法：问答法/助产法。通过追问展示对方的思想，发现矛盾。鼓励人们检讨自己的信仰和思想。宇宙万物是“神”按照“善”的原则创造的，人没有必要也没有能力研究自然界，而应该认识“自己”，提高个人素质，完善个人品德。唯物走向唯心。柏拉图（前427-347）：柏拉图Plato在老师苏格拉底死后离开雅典十年;然后在前387年返回并创立了雅典学院theAcademy,529年（900多年）被东罗马皇帝查士丁尼封闭。理性：柏拉图强调理性reason，认为通过理性思考，人们可以认识到完善的美perfectbeauty，并学会组织理想的社会。哲学王：柏拉图的代表作《理想国》TheRepublic,描绘了一个理想的国度。他认为国家应该规范公民每一方面的生活。他相信社会应该由三个人群构成：劳作者-生产生活的必需品；战士-保护国家；哲学家-统治国家。亚里士多德（前384-322）：Aristotle是柏拉图最著名的学生，17岁开始在雅典学院学习了20年。前343年成为亚历山大的老师。古希腊哲学的集大成者，著述丰富，影响广泛。漫步教学：返回雅典创立了吕克昂Lyceum学院，从事教学与研究10多年。习惯以园中漫步的方式上课。被称为“逍遥学派”。政体划分：发展了自己的理想政府理论，认为所有政府体制都有好坏之分。他怀疑民主政体，认为它会导致暴民政治。他主张由一位强力而有德行的领导者来统治。中庸之道：关于人应该如何生活，他提出应该追求两个极端之间的“黄金分割点goldenmean”。名言：“Ilovemyteachergreatly,albeitIlovetruthmore.”希腊化时期的哲学伊壁鸠鲁学派（Epicureanism）：伊壁鸠鲁Epicurus（前342-270）提出，主张快乐主义，即追求精神上的愉悦。斯多葛学派（stoicism）：代表人物芝诺Zeno（前336-264），主张禁欲，宿命论，人受制于命运的主宰，快乐寓于心灵的宁静，人应该苦行和禁欲，顺从自然，以获得内心平静和幸福。大同世界。怀疑论学派（Skepticism）：代表人物皮浪Pyrrho（前360-270），怀疑一切，不作判断，放弃认识，才能获得精神上的安宁。犬儒学派（Cynicism）：第欧根尼Diogenes（前404-323），极端个人主义，愤世嫉俗者。提倡“返归自然”，鄙视传统价值观和习俗，反对一切羁绊。在动荡的年代，一切身外之物都是没有保障的。二希腊的人文科学戏剧：从祭奠酒神的歌舞演化而来。悲剧Tragedy：山羊之歌。正剧，戴面具，一人多角。索福克利斯Sophocles：《俄底普斯王》；幼里披底斯Euripides：《美狄亚》；埃斯库罗斯Aeschylus：《被缚的普罗米修斯》。喜剧Comedy：阿里斯托芬Aristophanes《阿卡奈人》。雕塑（1）古风时代：有表情，但不太自然。有肌肉，开始注意刻画躯干连接关系。开始有姿态，但直立居多。代表作：《科拉斯青年像》、《女侍像》等。（2）古典时代：前期（公元前400年前）比较有生命力；强调精确、均衡、安定的完美人体造型；出现瞬间动态。代表作：《掷铁饼者》、《持枪者》等。。后期艺术家已经完全认识到自己的力量与技巧，而观者也开始对艺术品本身感兴趣，而不再局限于作品的宗教与政治功能。重视个人情感的反映，以人类的梦想为制作题材。代表作《大卫》。（3）希腊化时期：专心追求个人的快乐与感官的享受，作品趋向华丽及戏剧性。代表作：《维纳斯》、《垂死的高卢人》、《拉奥孔》、《胜利女神像》等。历史学希罗多德（前484-425）：“历史之父”，著有《历史》（希波战争史），视野：第一部具有世界眼光的通史。涉及希腊、西亚、北非。体裁：西方史学编撰的正宗体裁。史料：较为严谨。修昔底德（前460-400）：《伯罗奔尼撒战争史》。人本：从人的行为中寻找历史发展的原因。求实：严格考订史料，注重内在联系的分析。色诺芬（前430-350）：《希腊史》：记载希腊城邦转衰的历史。《远征记》：希腊雇佣军由波斯回国的历程。三古希腊的自然科学泰勒斯Thales：哲学家加科学家。测量金字塔高度。垄断榨油机赚钱。毕达哥拉斯Pythagoras（前580-500）：哲学家加数学家。三角形内角和；勾股数即万物；无理数：根2的秘密；共产学校，男女平等。亚里士多德：生物学方面对500多种动植物进行了分类，至少解剖了50多种动物，指出鲸鱼是胎生的，还考察了小鸡胚胎的发育过程。欧几里德Euclid（前365–300）：《几何原本》，几何之父。原封不动使用两千年。“在几何学里，大家只能走一条路，没有专为国王铺设的大道。”——学习有没有捷径“给他三块钱，因为他想从学习中获取实利。”——学习能得到什么好处阿基米德Archimedes（前287-212）：发现比重原理：洗澡鉴定皇冠是否掺假。杠杆原理。“给我一个支点，我将翻转地球。”保卫叙拉古，为一个罗马士兵所杀。托勒密（Ptolemaeus，约90～168）：古希腊天文学家、地理学家和光学家，他写成《天文学大成》十三卷。其中确定了一年的持续时间，编制了星表，给出日月食的计算方法等。他把各种地心学说给以系统化的论证，因而后世常称为托勒密地心体系，后来被教会所利用，成为神学的理论支柱，在天文学上统治约1300多年。希波克拉底（Hippocrates，前460-337）：“医学之父”。把医学从宗教与巫术中解放出来。相信病痛来自自然，而不是因为作恶。四液体说：人体由血液、粘液、黄胆液和黑胆液四种液体组成，四液失调导致疾病。根据四体液可以把人划分为四种气质类型。著作有《头颅创伤》、《幼体的特性》，在后者中提出胚胎学的预成论，认为胚胎是幼体的雏形。希波克拉底誓言（TheHippocraticOath）：传说在公元前5世纪末，希腊立志从医的年轻人都要在梧桐树下宣誓，那段誓词就是希波克拉底的誓言。1948年世界医协大会通过的《日内瓦宣言》就以此为蓝本。内容：Honortheirteachers；Dotheirbestforthesick；Nevergivepoisons；Keepthesecretsofpatients。罗马文明一罗马的起源与发展简史罗马起源传统观点认为，罗马建城的时间在公元前753年，并以此作为罗马的纪元。古罗马作家瓦罗（前116一前27）推算，罗马城在公元前754－753年间奠基。因此，以公元前753年4月21日为纪元。罗马发展简史古罗马历史一般划分为三个时期：王政时代（约前8世纪到前6世纪）：相当于“东周”时期。共和时代（约前510年-前27年）：相当于“春秋晚期-西汉末”时期。帝国时代（前27年-476年）：相当于“西汉末-南朝宋末年”时期。罗马文明从公元前6世纪末建立共和国开始，到公元5世纪西罗马帝国灭亡，时间长达1000年之久。二罗马文明与希腊文明的比较希腊：城联邦，各城即是独立的奴隶制国家，没有统一的政体。希腊文明是爱琴海附近希腊半岛各城邦文明的统称，包含雅典文明、特洛伊文明、斯巴达文明等。注重哲学、数学、天文学等，比较先进。在自然哲学及科学方面崇尚理性和大胆推测，注重抽象的理论框架的构造；富有创新性。罗马：更为复杂，一般包括罗马共和国和罗马第一帝国。政体上前期实行联邦民主制度。较早地开创和实践了民主制度。罗马的政治与军事制度文明较希腊发达，但哲学、文艺、自然科学等文明相对希腊落后。罗马的文明继承于希腊的斯巴达，崇尚意志，有一种潜在的唯心哲学的雏形。罗马疆土广大，相对希腊文明具有更大的多样性，继承吸收了希腊文明、迦太基文明、绯尼基文明、日尔曼文明、埃及文明甚至早期基督教文明等。典型的强式文化，影响力大、多样、开放。注重实际的应用。虽无重大创新，但吸收了古希腊、波斯、埃及等许多文明古国创造的优秀成果，对前人的科学成就进行了总结与综合。某位名人曾总结：希腊文明造就了哲学，罗马文明造就了法律。三罗马文明的思想基础政治思想

混合政体论：波利比阿和西塞罗。波利比阿：历史学家、政治思想家，理想的政体是结合君主制、贵族制和民主制三种政体形式优点的混合政体，而罗马的政治制度则是其典型——《通史》。西塞罗：罗马元老院贵族派政治家和思想家，曾任执政官，著有《共和国》、《法律篇》等著作，针对罗马共和末年社会矛盾尖锐、内战频繁的局面，认为国家是享有共同权利、共同利益的人们的联合，主张国家内部各种政治势力应协调和平衡。四罗马的主要成就拉丁文：利用、继承希腊字母并加以发展而形成，大约出现于公元前7世纪，最初只有21个字母符号，以后增添到26个，有辅音和元音，字母简单清楚，笔划匀称美观，便于阅读和书写。遗留下来的许多铭文、文学作品、法典法令、历史著作、自然科学著作等大多是用拉丁文写的。文学：古罗马文学诞生于希腊文学繁荣期。罗马作家在吸收、摹仿希腊文学的基础上，结合本民族的特点和现实需要进行创作。史学：师承希腊的传统。波里比阿（公元前204一前122）著有《通史》，有一套比较完整的史学理论和方法，视野开阔，对历史事件以世界历史为背景加以分析。法学奠基者是西塞罗，他著有《共和国》、《法律篇》、《职务篇》等。哲学：两大哲学流派：伊壁鸠卢学派（Epicureanism，创始人伊壁鸠鲁，曾在雅典执教，最关心的问题是人类的幸福。），斯多葛学派（Stoicism，强调人与人之间的兄弟情谊；人和人之间应该互相尊重，互相善待对方。看重人的尊严。），源自希腊。卢克莱修（前99-前44）：罗马诗人，《物性论》，哲学上师从伊壁鸠鲁；激烈反对神和宗教，认为神与宗教是从人们对自然现象不能理解而产生的恐惧心理中形成的。伦理学—好的生活能引导精神安宁，目的是追求快乐；原子论—梦境和灵魂可以用原子术语解释；宇宙—无限，不是完美的上帝的永恒不变的创造物；地球注定要变化，最终灭亡。人类生活性质—自然的产物，提倡简单的生活方式。生物学及医学普林尼（23-79）：游行过德国、高卢、西班牙和非洲，综合了146位罗马作者和326位希腊作者的2000部作品；师从斯多葛派，把自然等同上帝，赞同回归简单生活。其中，《自然史》，自然界综合而全面的信息集，是对天与地、地理学、人种史、自然史，对动物、鸟、鱼和昆明的观察随笔。植物：涉及林业、农业、园艺业，利用植物生产酒、油和药物；植保：白酒浸泡种子预防真菌性病害；矛盾现象：战乱期科学发展繁荣；和平期科学衰退。狄奥斯科里迪斯（约40-90）：《药材》，系统化的植物学和草药医学著作。描述500种植物，记录了有药效用途的植物来源、产地、生产特点和配药方法，也涉及动物和矿物药品；强烈或轻微的泻药、温和的催吐剂、安眠药、止痛药、抗菌剂。塞尔苏斯（前25-50）：著有百科全书著作，包含修辞学、哲学、法学、兵学、农学。其中的《医学》，以其完善的语法被尊称为“科学拉丁文的创造者”。（1）勾勒了希腊医学和罗马医学的历史，辩证的梳理了不同医学派别的起源和独有思想；（2）代表了公元1世纪拉丁文语法、医学原理的来源。（3）医生要了解截肢、除白内障、疝、甲状腺肿等。盖仑（129～199）：医师、自然科学家和哲学家，继希腊希波克拉底之后的伟大医学理论家。创立了医学知识和生物学知识的体系。医学理论，仅次于希波克拉底；解剖学、实验生理学，在十六世纪前成就第一。其学说在约二到十六世纪时期被奉为信条，对西方医学的影响很大。300多篇专题论文，涉及哲学、宗教、伦理学、数学、语法、法律、法律、解剖学、生理学、病理学、营养学、卫生学、药学、希波克拉底评传、自传。发展了机体的解剖结构和器官生理学的概念；认为研究和治疗疾病应以解剖学和生理学知识为基础。研究解剖学没有采用过人的尸体，而是采用了各种动物（包括猴子）。为西方医学中解剖学、生理学和诊断学的发展奠定了初步基础。缺点：认为身体的构造和一切生理过程都有一定的目的性，并把机体内所进行的各种过程在无法解释时均归结为上帝的旨意。哲学上源自亚里士多德。建筑吸收古代伊达拉里亚、希腊和埃及等地的一些建筑成就和风格。共和末年和帝国初年（公元纪元前后）是其黄金时代。建筑风格：穹窿式半圆屋顶(西亚)；典型代表：建于公元前27年的万神殿。科洛西姆斗兽场(弗拉维王朝):大圆形剧场，古罗马文明的象征。城市规划与道路建设（罗马和北非城市):广场、道路、浴室、水道、桥梁等，堪称经典。本身特色建筑：凯旋门、祭坛和纪功柱。文艺复兴与生命科学革命一关于文艺复兴问题：文艺复兴首先在哪里兴起？为什么？中世纪后期的意大利位置上：地中海的航运中心；政策上：各城市国家重商；政治上：工商业主掌权。文化基础：由于位于古罗马帝国的统治中心地带，保留了丰富的希腊、罗马文化书籍。自然科学挑战：新航线的开辟和新大陆的发现，使自然哲学家、内科、外科医生面临前所未有的植物、动物、疾病。文艺复兴的核心思想强调人的价值和地位；倡导人的理性；提倡人们对现世生活的追求。总之，就是要求把人从宗教各种束缚中解放出来。二达芬奇及其重大成就（尤其解剖学）达芬奇简介达·芬奇(1452-1519)：生于芬奇镇，卒于法国。恩格斯“不仅是大画家，而且是大数学家、力学家和工程师”。解剖学成就第一个正确全面描述人体骨骼以及摹画了人体全部肌肉组织的解剖学家；第一个向尸体大脑的中空部位注射热蜡制作脑室蜡膜的解剖学家；构造模型研究肌肉、心脏瓣膜的运动机制，活体解剖观察心脏；意识到心脏事实上是一种强有力的肌肉。其他成就达·芬奇与惯性原理：“凡是感官可以觉察的东西都不能自己运动……每一物体在其运动的方向上都有一个重量。”落体的速度随时间而增加。液体压力：在连通器中液体面有相同的高度，如以不同的液体装入两管之内，其高度与液体的密度成反比例。流体力学：水通过注孔的射流，沟道内的水流，以及波浪在水面的传播等。波：水上波、空气波、声音的定律。反射：光的反射很象声音的反射，反射角等于入射角，类似把球掷向墙壁时所发生的情况。三从维萨里到哈维：生物科学革命文艺复兴前期的解剖学家约翰内斯-金特(1514-1564)：雇佣维萨里、塞尔维特作为助手完成，《盖仑理论指导下的医学生解剖制度》，出于对盖伦的崇信未指出盖伦医学错误。西尔维斯(1478-1555)：“在英雄时代，人类可能比他们的后代有更多的骨头。”维萨里（有的译为“维萨留斯”）与《论人体结构》维萨里(1514~1564)：近代解剖学创始人。安德烈·维萨里生于比利时布鲁塞尔的一个医生世家，其曾祖父、祖父和父亲都曾是宫廷御医。1533-1537年：巴黎大学医学院；1537.12意大利帕多瓦大学获取学位。当时的教授们重复盖仑的观点，让屠夫或理发师作解剖动物的演示。而维萨里发掘无主墓地、偷盗死刑犯尸体进行人体解剖。教学时准备大幅图解，同时解剖几具尸体，展示骨骼、肌肉、血管、神经，腹部器官、胸腔、大脑；为提高解剖技术，引进并发明很多新工具；1540年，组装类人猿和人体的骨头，展示盖仑人体解剖学的200多个错误；心脏的结构、动脉、静脉的描述；否认在心脏隔膜存在盖仑式的通道。与哥白尼《论天体的运行》同年（1543年）发表的《论人体构造》，被称为“划时代的两部著作”，主要内容有：骨骼系统、肌肉系统、血液系统、神经系统、消化系统、内脏系统、脑感觉器官、附录：活体解剖的方法。维萨里的争议：《人体结构》引起了神学家和保守医学家的不满，因为它对许多流行观点提出了挑战，例如否定了《圣经》男人的肋骨比女人少一根的记载；否定了《圣经》人身上都有一块不怕火烧、不会腐烂的复活骨来支撑着整个人体骨架的教义；否定了亚里士多德“心脏是生命、思想和感情活动的地方”的论断（大脑和神经系统。塞尔维特与肺循环的发现塞尔维特(约1511-1553)：欧洲第一个描述肺循环（据说阿尔-纳菲斯也曾发现，但无著作），著有《论三位一体的错误》（1531年）、《论基督教的复兴》（1553年）。在《论三位一体的错误》指出：血液并不是通过心脏中的隔膜由右心室直接流入左心室，而是经由肺动脉进入肺静脉，与空气混合后流入左心室。塞尔维特的成就与争议：认为灵魂本身就是血液—反驳了盖仑的三种灵气学说；静脉血通过肺而变为动脉血—否定了盖仑两种血液系统的观点，为全身血液循环理论铺平了道路。哥伦布与肺循环哥伦布（约1510-1559）：帕多瓦大学学习医学和解剖学，后任外壳兼解剖学教授；其学生根据其教学讲义整理并于1559年发表的《解剖学》，明确而简单易懂的描述了肺循环。5．法布里修斯与《论静脉瓣膜》法布里修斯(1537—1619年)：意大利人，帕多瓦大学学习医学，1559年获医学博士学位，1565年任外科教授。1603年发表《论静脉瓣膜》，指出“静脉内壁上的小瓣膜，永远朝着心脏的方向打开，而向相反的方向关闭”。该书是第一本描述瓣膜的结构、位置和整个静脉系统分部的书。法布里修斯的遗憾：系统描述了静脉瓣的结构，却没有意识到该结构“意味着血液单向流动”的意义，距血液循环的发现仅差一步之遥！6.塞扎尔比诺与《医学问题》塞扎尔比诺（1519-1603）：比萨大学医学兼植物学教授，罗马大学教授；主要成就：植物的分类。在《医学问题》中指出：人可以通过意愿控制呼吸，却不能控制心跳，呼吸与脉搏的变化不一定同步；静脉在结扎带的远端膨胀-“血流方向是从动脉到静脉，再到心脏”；心脏、血液运动、循环和毛细血管-“事实上发现了血液循环”。7.哈维与《心血运动论》威廉-哈维：1597年取得剑桥的艺术学士学位，1602年获得帕多瓦大学医学博士学位。观点：“无论是教解剖学或是学解剖学，都应以实验为根据，而不应当以书本为根据。”（受伽利略影响）心脏的每半边实际仍分为两个腔，上（心房）下（心室）腔之间有一个瓣膜相隔；它只允许上腔的血液流到下腔而不允许倒流。大动脉与左心室相连，静脉与右心房相连，而肺动脉和肺静脉则将右心室和左心房连通，形成小循环。心脏是一块中空的肌肉，不停地做收缩和扩张运动，收缩时将血液压出去，扩张时将血液吸进来。心脏的结构表明，它只可能吸收来自静脉的血液，也只可能将血液压往动脉。动脉的壁较厚，具有收缩和扩张的能力，而静脉壁较薄，里面的瓣膜使得血液只能单向流向心脏—生物体内的血液总是单向流动的活体结扎实验：用绷带扎紧臂上的静脉时，心脏变得又空又小，而扎紧臂上的动脉时，心脏明显涨大—表明静脉确实是心脏血液的来源，而动脉则是心脏向外喷吐血液的通道。证明了盖仑静脉系统双向潮汐运动观点是错误的。定量推理：人的左心室容量约为2盎司，以每分钟心脏搏动72次计算，每小时由左心室进入主动脉的血液流量应为8640盎司，这个数字相当于普通人体重量的三倍—体内血液是循环运动的毛细血管的假说：动脉中的血液通过肌肉的微小孔隙流向静脉。哈维的三大贡献：坚定地把实验和细致的直接观察确定为发展生物学和确立医学知识的方法；定量推理；血液循环论。四炼金术士的成就对有机材料进行化学分析，关注物质变化。毒素、毒液：肉毒素、智利多毛毒蜘蛛毒液和砒霜可以治疗肌痉挛、脑肿瘤、白血病等；巴拉赛尔苏斯：生命是一个化学变化过程，生理和病理问题能够用化学术语解释—疾病是人体化学物质的缺陷引起。药酒、兴奋剂、鸦片酊、乙醚（催眠剂）。五桑托克留斯与定量推理方法桑托克留斯（1516-1636）：定量试验生理学的奠基人；1614年发表《医学静力学》，最早的代谢研究。现代科学的创立：社团与工具一培根和笛卡尔弗兰西斯·培根(FrancisBacon,1561-1626)：英国哲学家、科学家。父亲是父亲为英国皇室“掌玺官”尼古拉斯·培根，本人先后从事律师-首席检察官-枢密顾问官-上议院议员-大法官（维鲁兰男爵-奥尔本斯子爵）工作。名言：“读史使人明智，读诗使人聪慧，演算使人精密，哲理使人深刻，论理学使人有修养，逻辑修辞使人善辩。”“知识就是力量！”推崇科学、发展科学，崇尚知识。其人生主要目标：推动科学和人类知识的发展。成就：逻辑学、美学、教育学；著有《新工具》、《论说随笔文集》等；小说《新大西岛》：“所罗门宫”，理想化的学校建立在实验科学基础之上，由实验科学家指导进行调查研究，促使自然哲学与工艺传统结合，从而“产生宝贵的认识及改善人类状况的实践发明”-注重科学、技术；重构科学巨著《伟大的复兴》：《学术的进展》《风的历史》《生命和死亡史》。影响：同时代的康德、达尔文等哲学家、科学家拜服其影响力；后世的托马斯·杰弗逊评为“世界三大伟人“牛顿、洛克、培根”，马克思“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”。17世纪60年代：英国“皇家学会的精神指引”。推动科学发展的哲学思想：四假象说提出目的：从根本的理论(认识论根源)上彻底而深刻地批判经院哲学。假相（idols）：即盘踞在人的头脑中的一些错误观念（成见或偏见），使人们不能正确地认识到真理，严重妨碍了科学的复兴。“种族的假相”含义：人类在认识事物时以自己的主观感觉和成见为尺度（“客观事物本身”），导致对自然事物的认识中掺杂着许多主观的成分。批判：人类自身特性的影响所致，歪曲了事物本身的客观性质；人类天性中普遍存在的缺陷。“洞穴的假相”含义：由于个人的特性导致的在认识自然事物时歪曲自然事物的客观性质，从而产生的一些成见和偏见。批判：教育和成长的环境、阅读的书籍、崇拜的权威导致的一种坐井观天的思维方式，造成认识障碍。C.“市场的假相”含义：由于人们在相互交往过程中词语使用不当而产生的假相。批判：人们相互往来，如同市场上交际一样。如果对名称和概念的规定和理解不当，就会以假冒真，名实不符，造成错误的观念，形成假相。重点揭露经院哲学家玩弄词藻进行诡辩的手法。D.“剧场的假相”含义：人们盲目崇拜各种传统的哲学体系和所谓权威的证明法则，并把它们移植到人们的心中，由此造成了各种偏见和错误。批判：哲学家精心制造的理论体系，都不过是许多舞台上的戏剧，是根据一种不真实的布景方式来表现它们所创造的世界。批判传统的权威和教条。克服假象：首先彻底地弄清错误或假相产生的各种原因和根源；其次依靠人的理智能力找到正确的方法。该学说意义：揭露了经院哲学产生错误的各种根源，揭示了导致人们主观性和片面性的认识论根源；启发人们消除错误的根源并获得正确的知识。经验归纳法经验归纳法的三大步骤：收集材料。准备一部充足、完善的自然的和实验的历史:基础。运用“三表法”来整理材料。“具有表”。“接近中的缺乏表”。“程度表”或称“比较表”。进行真正的归纳。排除反面事件及其性质。正面解释自然并得出正面的结论。纠正解释偏差。核心思想：尽力收集某些特定的例子或事实，剔除并同普遍理论矛盾的因素。原则：积极主动提出问题；“如同机器一样”分析经验；可重复的观察及实验。笛卡尔生平：1596-1650，生于法国；1619-29年在欧洲游历、在巴黎生活，研究数学和物理，建立了解析几何；1629年起移居荷兰。著名格言：我思故我在！主要著作：1630年写作《论世界》：部分被毁（怕像伽利略一样遭宗教法庭审查、迫害）；1637年发表《论方法》：法语现代哲学著作；1641年出版《第一哲学沉思》；1644年出版《哲学原理》。40年代后期写作《灵魂的激情》。推动科学发展的思想：《论方法》，副标题：为了正确运用推理来寻求科学真理。规则：不要把任何事情当做真理，除非不言而喻；把最复杂的问题分解成最简单的部分；由简单到复杂的解决问题；重新评估前面的步骤。核心思想：怀疑-推翻所有基于权威、感觉和推理上的知识：有助于解决问题，发现有用的哲学知识。培根与笛卡尔的比较培根忽视数学，认为实验比论证方法更重要；笛卡尔提倡演绎法和数学法，但把原则放首位，观察和试验结果服从原则。克里斯蒂安·惠更斯（1629-1687）：两者应该结合起来，没有任何一种方法可以提出和解决所有的问题。二科学社团（一）相关背景介绍1.成立基础：培根、笛卡尔为科学社团（学会）提供了哲学的基本原理；哈维、伽利略、胡克等提供了试验方法（望远镜、温度计、气泵、显微镜）。2.目的：追求共同兴趣。3.背景（1）中世纪的大学有波伦那亚大学（意）（1150前后）、巴黎大学（1200前后）、牛津大学（1220前后）、剑桥大学（1225前后）等，到15世纪，整个欧洲大学有80多所。教学内容：文法、修辞、逻辑（辩论）、算术、几何、天文学、音乐，亚里士多德自然哲学、欧几里得几何学、托勒密天文学、阿拉伯数学等基础教育；神学、医学、法学、文学等专业教育。教学特点：重视教授书本知识而不注重创新，注重抽象理论而忽视实践及应用。（2）教学改革：格雷山姆学院（1598，非神职教师）为代表的新型大学诞生，授课以科学教育为主。老牌大学逐渐开设科学课程，爱丁堡大学1583年增设数学和自然哲学，牛津大学1619年增设几何学，1621年自然哲学和天文学，1669年增设植物学；剑桥大学1663年增设数学，1702年增设化学，1704年增设天文学。（二）意大利科学社团1560年：波尔塔（1535－1615）创立“自然秘密研究会”，不久被指为巫术团体被取缔；1603年：罗马成立林琴（Lincei，山猫、猞猁）学院，伽利略为重要成员，1630年因赞助人去世而解散；1657年：托里拆利和维维安尼（伽利略学生）在佛罗伦萨成立“齐曼托（Cimento,实验）学社。1667年美第奇家族不再赞助，遂解散。（三）英国皇家学会的发展1.皇家学会的成立过程1644年，一批崇尚培根实验哲学的人，开始每周在伦敦聚会讨论自然问题和实验知识（排除神学和政治在他们讨论的范围之外，称为“新哲学或实验哲学”活动，主要中心是格雷山姆学院，此外还在牛津活动。该组织成为“哲学学会”。1660年11月：格雷山姆学院，克里斯托弗·雷恩召集，“促进物理-数学实验知识”，确立第一批会员（41），约翰·威尔金斯被推选为主席；1662年：罗伯特·莫雷宣布英王查理二世的特许口谕；1663年：公布会章；1664年：建立了各种专门的委员会，“以促进自然知识为宗旨”，布隆克尔勋爵任会长；1665年出版了直属刊物——《哲学会刊》。2．初期学会成员的组成与局限性成员：业余科学家、推崇科学的上层人士、诗人、文学家、社会活动家、政治家。局限性：属于相对封闭的上层社会的圈子；科研活动为业余活动，经费为自费，不能保障科研活动的持续性；成员混杂。3.皇家学会的发展（1）经费状况1644-1849年：自费；1850年：1000英镑/年；1876年：5000英镑/年；2008年：2500万英镑/年（79%）。（2）评选规则1644-1730年：选举，规则模糊，半数非科学家；1731年：确立选举规则，由院士举荐并签名支持；1847年：根据科学成就评定。目前状况目前主要职责国内和国际上的英国国家科学院代表。科学组织活动的服务者：对国家的科学技术发展、科研经费和人事任免等事项给政府提供咨询服务；资助科学考察和调查，组织与国外高级科技人员的交往；举办科学会议，出版科学刊物；授予称号，出资举办讲座以及颁发奖金、奖章等。组织和会员组成理事会：领导作用，21个理事，任期2年；会长、外事秘书，任期5年。皇家会员：皇族（荣誉）；英籍会员：44人/年（科学家、工程师和科技人员）；外籍会员：1-6人/年。据统计，2006年有1316位英籍院士（20位诺贝尔奖获得者）；135位外籍院士（46位诺贝尔奖获得者）。（3）补充材料（知名会员与华裔会员）早期有物理学家牛顿、博物学家达尔文；当代有物理学家、数学家霍金；胚胎移植及肝细胞研究权威安妮·麦克莱伦；互联网发明人蒂姆·伯纳斯-李。华裔会员有1992年评选的杨振宁；2006年评选的山西师范大学杨子恒“研究开发新的分析方法，比较不同生物种类的基因差异”；2007年评选的澳籍数学家陶哲轩、美籍分子生物学家沈华智。（四）法兰西科学院1.成立背景意大利科学团体、英国皇家学会的影响；也有许多由个人组织的各种学术性团体；但其活动常常因为赞助人的死亡或离去而中断。索比埃尔：要有一个由国王和富人建立的专门机构（自然科学院），保障科学家开展经常的实验活动，并雇用专门的人员；仪器、原料、规模大的科学考察和探险：需要钱财，而其金额私人难以提供。法国国王和首相想通过科学为王权争光，加强统治力量。2.成立过程及其成员组成1666年，有21名院士，王室发放薪金；科学活动：周三讨论数学，周六讨论物理；在皇家图书馆举行，所有的成员都要参加。1699年，路易十四赐名为“皇家科学院”，并制订出章程。规定院士为70人，其中名誉院士10人（贵族），院士和准院士各20人，每位院士各带一名学员（学徒/助理院士，20人）；名誉院士担任院长和副院长，控制院士会议；名誉院士和院士才有权投票选举新院士。法国科学院则是专家的政府科学机构，其成员是一小批声望很高的科学家。职责：承担行政与管理职务，对国家的工业、教育、军事方面的科学问题展开研究，为国家提供政策。区别于英国皇家学会的特点：职业科学家组成；负责解决国家的难题，有行政色彩；最早的“研究生导师制”雏形；内部的不平等。意义：预示了科学可以作为一种职业；开创了独立研究机构的先例。该模式影响了德国（巴斯德研究所）（1700年成立柏林科学院，莱布尼兹任第一任院长）、俄国—前苏联—中国的体制。2.法国科学的崛起与衰落（1）崛起成为世界科学中心科学院成立、院士制度建立促进科学活动体制化和科学家社会角色形成，从人员上保证科学活动的持续性；有经济保障的岗位从资金上促进科学活动的持续性，推动科学的发展，逐渐肚带英国科学中心的地位；1850-1930年，法国取代英国成为世界的科学中心。法国科学的繁荣时期：1900-1930年。（2）世界科学中心地位的衰落高等教育和科学研究组织等新型科研组织首先出现在德国，对英国和法国等老的科学大国提出了挑战；1850-1900年期间科学工作的规模逐渐增大，需要合作和分工；而在法国，科学家继续以个人身份工作，并以个人学徒的方式培养继承人，或者根本不培养任何继承人。3.目前的法兰西科学院组成：数理科学及其应用学部、化学-自然-生物-医学及其应用学部；成员：管理人员20名；80岁以下院士110名，其中至少有30名院士的年龄在60岁以下，还有外国合作院士120名，70岁以下通讯院士180名。职责：组织院士、通讯院士或邀请外界专家包括路过巴黎的外国专家学者作学术讲演或介绍重大科技事件；发放奖金。（五）德国的科研团体1.研究型大学1810年10月：柏林大学校长威廉·洪堡提出“独立+自由”的大学理念，要求教师必须进行科学研究以及训练研究生。该新型大学的特色：提升了哲学部地位、讨论班教学、讲座制、重视研究业绩、教学+科研。1810-：布雷斯劳大学、波恩大学、哥廷根大学、慕尼黑大学、海德堡大学、莱比锡大学等模仿柏林大学进行改革。改革的倡导者和引领者：洪堡、费希特、谢林（人文主义者）和黑格尔（哲学家）等。改革的目的及原则：建立一种促进学生的道德完善的高等教育机构，把德国的大学建成一种哲学大学。强调理论的、一般教育和独立思考的习惯，而把专业训练放在这种一般训练之下。办学模式：研究与教学相结合。影响：新型研究型大学的建立，是使大学教师成为现代科学家角色的重要前提；德国的洪堡大学被尊称为“现代大学之母”；洪堡被称为“现代大学之父”。1826年吉森大学建立李比希教学实验室，通过三个步骤培养研究生：1）试验训练：使用已知化合物进行定性分析和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物以及进行无机合成和有机合成；2）学完理论课程和试验训练后后，在导师指导下进行独立的研究作为毕业论文项目；3）通过学术委员会鉴定获得硕士或者博士学位。李比希教学实验室特色：实验室研究与讨论相结合；实验室直接依附于教授。李比希教学改革的影响：国内1833年缪勒在柏林大学建立解剖与生理实验室；1836年维勒在哥廷根大学建立化学实验室；本生于1838年、1855年分别在马堡大学、海德堡大学建立化学实验室；1865年路德维希在莱比锡大学建立解剖学、化学、生理学实验室；1875年冯特在莱比锡大学建立心理学实验室。国外吸引大量欧洲其他国家前来留学；1830-1900年期间英国大学化学、物理、生物、生理、医学、数学几乎全由获得德国博士学位者把持；美国许多大学的生命科学领域教授是李比希、缪勒、维勒、路德维希的门徒；心理学领域1903年冯特学生占全美50个教授席位的18个。2.企业实验室及私人实验室19世纪60年代德国染料（有机化学）工业兴起并建立实验室（英国青年珀金（W.H.Purkin）于1856年发现了第一个合成染料——苯胺紫并建立了生产染料的公司）。1865年建立的巴迪苯胺和苏打工厂（简称BASF），在1898年拥有化学家116人，到1975年已拥有化学家大约2500人。1897年，有4000名化学家在企业工作。3．德国大学的弊端与挑战科学研究日益依赖于仪器设备，需耗费大量资金和使用昂贵仪器，个人研究很难继续，于是私人讲师被迫受雇于拥有实验室及设备的教授成为研究助手。德国大学中的教授教席制度，把教授的权力置于支配一切的地位，以致于整个科学研究组织就好像是教授的私人财产，教授与研究助手及研究生的关系就好像企业主与雇佣工人的关系。—韦伯《作为一种职业的科学》正教授的绝对权力导致新人难以获得承认。科学发展出许多新的分支，需要专门的人员从事研究；不同的分支领域中出现了较高学术水平的新专家，但是由于正教授的绝对权力限制新教授席位的增加，他们难以获得教授席位，导致大量人才出走。（六）美国的科研团体1.美国大学的兴起19世纪中叶：大多数学校只能授予学士学位；美国大量留学生前往欧洲尤其德国求学，获得博士学位后回国任教或从事科研；大量欧洲尤其是德国的新专家前往美国寻求发展。1860-1910年：根据德国大学的优缺点进行改革，建立了系一级组织、研究生院、独立于教授的研究组织。系的建制不受教席的限制：系代表一个大学科，在系内可以有许多水平相当的教授，各自在不同领域具有权威地位。其他的各种科学研究中心、科研组织，多数以课题为纽带，形成流动的具有灵活性的科研团队，既有教授、副教授，还有不同系的教师、研究生，甚至外国的访问学者。学习制度：基础课程+讨论班训练（沿用德国的优秀经验）。2.企业实验室1876年：发明家爱迪生（T.A.Edison）建立工业实验室，最早进行了研究与开发。90年代，贝尔电话公司实验室建立。稍后，通用电气公司实验室建立。一战期间杜邦公司、国际商用机器公司（IBM），其他主要石油及橡胶公司等相继建立了自己的实验室。例如电报电话公司的贝尔实验室：1912年50名科学家；1919年200名科学家；1925年350名科学家；1934年：500名科学家（经济危机）；1947年5000名科学家；2001年30000名科学家，遍布30个国家和地区。1992年研究开发经费高达31.14亿美元，获得20000多项专利，发明了晶体管、激光、太阳能电池、第一颗通信卫星，创立了射电天文学。7人获得诺贝尔奖。例如国际商业机器公司(IBM)：在纽约设有中央实验室，研究人员3000多人，其中诺贝尔奖获得者4人；1992年，研究开发经费高达66.44亿美元，占其销售额的10％。1992年美国其他公司的研究开发经费：杜邦公司(19亿美元)；数字设备公司(17.54亿)；惠普公司(16．2亿)；伊斯曼柯达公司(15．87亿)；道氏化学公司(11．59亿)；联合技术公司(11．4亿)；默克公司(11．12亿)；施贵宝公司(9．93亿)。3.国家或政府管理的大型科学实验室美国政府的行政机构大约由80个部、局和委员会构成，其中约有半数以上都有科学研究事业。美国原子能委员会5大研究基地：加利福尼亚的伯克利(朱棣文）；西南部的洛斯阿尔莫斯(奥本海默)；东南部的奥克瑞奇；东北部的布洛克海文；芝加哥地区的阿尔贡。1958年建立的国家航空航天局（简称NASA）：共有5000多名科学家、工程师和技术专家，1/3为农业科学家。1968年美国完成重要工作的人员分布情况大学和学院研究所和政府实验室工业非任务研究76%14%10%定向任务研究31%15%54%开发与应用研究7%10%83%4.美国的国家级科学院组织美国国家科学院：学术荣誉机构，联邦政府的科学咨询机构，约1500多名院士，下设23个专业部门。美国国家工程科学院：学术荣誉机构，约1500多名院士。美国国家医学科学院：学术荣誉机构，约700多名院士。三显微镜下的微生物显微镜的历史尼尼微、庞贝、赫克拉宁：镜片状的宝石；古罗马国王尼禄：刻面珠宝（观看竞赛）；古罗马普林尼记载：绿宝石看事物缓解疲劳，水晶球烧灼治疗疾病；古罗马哲学家塞内卡：装满水的球体可以放大字迹；埃尔海森（962-1038）：《阿拉伯人埃尔海森的光学宝藏》“凸镜能够产生放大的图像”，试图联系眼睛的解剖学特征和视觉物理学；罗吉尔-培根（1214-1292）：《展望》，发明取火镜、镜子、放大镜；眼镜的发明：佛罗伦萨贵族阿玛蒂、比萨人史宾那；戴拉-波尔塔：1589年《自然魔法》，凹凸镜；望远镜的发明：1590年，荷兰眼镜制造商詹森父子；2.显微镜下的微小世界斯泰卢蒂：蜜蜂，意大利猞猁学院发表蜜蜂详尽图解；博雷利（1608-1679）：血管、线虫类、纺织品纤维、蜘蛛卵等，主要研究肌肉解剖学和生理学；基谢尔（1602-1680）：研究疾病和腐败物；列文虎克（1632-1723）：出生于荷兰代夫特，父亲编织匠，母亲啤酒酿造师，6岁丧父，曾就读语法学校。16岁，在阿姆斯特丹任记账员和出纳员；22岁，回代夫特开店；28岁，参加市政工作。1671-1674年，重复罗伯特虎克实验；1674年起，超越。发明、改进：单筒显微镜、短焦距双凸透镜，去世时留给皇家学会26副显微镜及镜片（一生500多幅，50-200倍）；复显微镜，20-50倍。观察对象:细胞、精子、细胞核、霉菌、细菌、纤毛虫、孢子、花粉粒；重大成果：微生物、精子细胞核、毛细血管；昆虫生活史、动植物组织结构研究、寄生虫学——即使是最小的微生物也和人类一样，都由父母繁衍而来；哺乳动物、鱼类、鸟类、青蛙等观察：证实“存在血细胞和毛细血管，并且动脉血由毛细血管连接静脉血，完成血液循环”（马尔比基也有类似发现）；精子：不是反映疾病的征兆，精液中的水汽不是受精的关键，精子渗透到卵子……经生理学家格拉芙推荐，观察结果由皇家学会整理发表在《哲学学报》；1680年，被选为会员，颁发荷兰文证书。精确定量观察：“生物学的计量单位”，头发、沙子、虱子的眼睛……施旺麦丹（1637-1680）：1667年毕业于荷兰莱顿医科学校。研究领域：现代比较解剖学、昆虫学、显微镜学的奠基人，昆虫、动物、植物、人类的微细结构。1669年：昆虫通史；然后研究形态学和飞蝼蛄博物学。1737年：《自然圣经》（化学家柏罕夫整理），昆虫、海洋无脊椎动物、两栖动物的变形研究。马尔比基（1628-1694）：21岁父母去世，照顾7个弟弟妹妹；25岁，博洛尼亚大学医学博士学位。33岁：肺脏研究，证实毛细血管。生理学、胚胎学、植物解剖学、比较解剖学、组织学；染色:水银、蜡、墨水。罗伯特-虎克：《显微镜图谱》。纳西比阿-格鲁：《胃部和内脏的比较解剖学初探》、《植物解剖学》。植物微管组织；开花植物可能经过有性生殖，有的雌雄同花，有的雌雄异花。发育学：预成论和渐成论一预成论和渐成论之争研究的先贤与相关著作公元前5世纪，希腊人希波克拉底（Hippocrates）；公元前5世纪，中国古医书《黄帝内经》；公元前4世纪，希腊人亚里士多德（Aristotle）；希波克拉底(Hippcrates，前460-前377年)：《幼体的特性》：观察孵化的鸡蛋。预成论及其支持者德谟克利特Democritus（前460-370）提出，兴盛于公元17世纪后期和18世纪，胚胎是成体的雏形，包括精源学说和卵源学说，也就是说微型的个体存在于卵或精液中，经适当的刺激发育为成体。主要支持者：马尔比基（M．Malpighi）、列文虎克（A．Leeuwenhoek）、J．Swammerdam、C．Bonnet。17世纪，意大利胚胎学家MarcelloMalpighi观察到的鸡胚；17世纪NicholasHartsoeker提出精原学说，认为精子中有微型人；法国科学家Bonnet(1745)提出胚胎发育套装论。渐成论及其支持者亚里士多德Aristotle(公元前384～前322)：Aristotle在公元前第4世纪在对鸡胚和一些无脊椎动物胚胎观察后提出胚胎发育的Epigenesis:，即在胚胎的发育过程中，各种结构是逐渐形成的。WilliamHarvey(1578～1657)：医生、生理学家、解剖学家和胚胎学家。1616年：开始胚胎学研究；1651年发表《动物生殖的研究》，包括了对家禽（卵生动物）和鹿（胎生动物）等动物生殖方面的观察。较前人更正确地逐日描述了鸡胚的发育，并在交配和怀胎的不同时期，解剖了大量雌鹿的子宫，取得了前所未有的资料。主张渐成论，认为卵是动物的原基，血液、心脏是胚胎最初形成的部分。此外，还有C．F．Woff(研究鸡胚肠等器官的发生)、冯·贝尔（K·E·VonBaer比较胚胎学。4.预成论与渐成论的统一德国生物学家W.鲁和德国生物学家H.A.E.德里施。鲁在研究青蛙的发育过程时发现既存在先天决定也存在后天影响。二细胞学说、分子生物学及遗传学对发育学的影响19c30s末：MathiasSchleiden和TheodorSchwann提出细胞学说。1840年，AugustWeismann提出了生殖细胞论，认为后代个体是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息；卵子是一个细胞，其分裂产生的细胞可分化出不同组织，从而否定了preformation论。19世纪对SeaUrchin受精卵的观察发现，受精卵含有两个细胞核，并最终合并为一个细胞核，表明细胞核含有遗传的物质基础。19世纪末，染色体的发现和发现染色体数目在发育中的变化规律，使孟德尔遗传定律有了物质基础。1909年荷兰植物学家WilhelmJohannsen提出基因型和表现型的概念，首次使遗传学和胚胎发育学发生关系。20世纪40年代证明：DNA是遗传物质，控制蛋白质的合成。20世纪50年代发现：DNA为双螺旋结构。20世纪60年代：三联体密码被破解。20世纪70年代：DNA重组技术出现。20世纪80年代：转基因技术出现。科学家经过多年的努力，终于在20世纪70年代创立了一种能够定向改造生物的新技术――基因工程。20世纪80年代以后，随着DNA核苷酸序列分析技术的发展，DNA序列自动测序仪已经产生，并且可以通过一种扩增DNA的新技术（即PCR技术也叫多聚酶链式反应），使目的基因片断在短时间内成百万倍地扩增。1971年美国的一位科学家在体外做了一个实验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖。20世纪90年代：动物克隆技术出现。哺乳动物的胚胎移植技术能加快优良种畜的繁殖速度。以优良种牛为例，科学家们首先用激素促进良种母牛多排卵，然后将卵细胞在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的、可以接受胚胎植入的母牛子宫内，孕成小牛产出，这就是试管牛。许多国家都已成立了商业性牛胚胎移植公司，开展牛胚胎国际贸易。世纪之交：HGP。20世纪90年代由美国科学家首先提出“人类基因组计划”，2000年6月26日，美国、英国、法国、德国、日本和中国的科学家宣布：“人类基因组框架草图”的绘制工作已全部完成。我国是在1999年9月参加到这项研究计划的，承担了其中1％的测序工作，也就是3号染色体上3000万个碱基对的测序工作。新的突破：stemcells,proteomics,conditionalgene。三发育学的研究内容及基本概念生物发育的过程受精卵或干细胞的定型；细胞分化；组织分化；个体生长；细胞的衰老、程序性死亡。研究内容细胞定型：细胞在分化之前，发生一些隐蔽的变化，使细胞朝特定方向发展的过程。定型细胞与未定型细胞的表型相近，但前者发育命运限制。定型分为特化和决定两个类型。特化：当细胞或组织放在中性环境如培养皿中可以自主分化时，该细胞或组织已经特化。已特化的细胞或组织的命运是可逆的。决定：当一个细胞或者组织放在胚胎另一部位可以自主分化时，该细胞或组织已经决定。已决定的细胞或组织的发育命运是不可逆的。在细胞发育过程中，定型和分化是两个相互关联的过程。在早期发育过程中，某一组织或器官原基必须首先定型，然后才能向预定方向发育（分化）。特化：自主特化和有条件特化。自主特化：细胞命运完全由内部细胞质决定。胞质隔离：卵裂时，受精卵内特定的细胞质分离到特定的卵裂球中，卵裂球中所含的特定细胞质决定它发育成哪一类细胞，而与邻近细胞无关。其实质是形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受精后发生运动，被分隔到一定区域，并在卵裂时分配到特定的卵裂球中，决定裂球的发育命运。形态发生决定子(成形素、胞质决定子）：细胞质中具有的决定细胞分化的特定物质。镶嵌型发育：以细胞自主特化为特点的胚胎发育方式…有条件特化（渐进特化、依赖型特化）：细胞的发育命运完全取决与其相邻的细胞或组织。胚胎诱导：胚胎发育过程中，相邻细胞或组织之间通过相互作用，决定其中一方或双方细胞的分化方向。相互作用之前，细胞具有多种分化潜能，但和邻近细胞或组织相互作用后逐渐限制了它们的发育命运，使之朝某一特定方向分化。调整型发育：以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模式………例如海胆：1924年，HansSpemann和Hildemangold的移植实验表明，胚胎的一种组织可以指导另一种相邻组织的发育。事实上，任何动物的胚胎发育过程，细胞定型的两种特化方式在一定程度上都发生作用。（1）无脊椎动物：在胚胎发育过程中，细胞自主特化为主，细胞有条件特化次之；（2）脊椎动物：在胚胎发育过程中，细胞有条件特化为主，细胞自主特化次之。细胞分化：从单个全能的细胞（受精卵）产生各种类型分化细胞的发育过程。已分化细胞不仅具有一定形态和合成的特异性产物，而且行使特定的功能。个体发育的中心问题是细胞分化。细胞基因型:细胞含有的全套遗传基因信息.细胞表型：细胞特定基因型在一定的环境条件下的表现。从表型特征上，将可细胞分为3种类型：全能细胞：能够产生有机体所有细胞表型，或者一个完整的有机体。全套基因信息都可以表达。多潜能细胞：发育潜能受到一定的限定，仅能分化形成特定范围内的细胞。部分限制、部分表达。分化细胞：由多潜能细胞通过一系列分裂和分化发育成的特殊细胞表型。大部分限制、5-10%的信息表达例如：人由1个受精卵发育为个体要分化出250多种不同类型的细胞。生理学生理学(physiology)：研究生物体及其各组成部分（器官、组织、细胞）正常功能活动规律的一门科学。分支学科：人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学等。生理学的任务：阐明机体及其各组成部分所表现的各种正常的生命现象、活动规律及其产生机制，机体内外环境变化对这些功能性活动的影响和机体所进行的相应调节，揭示各种生理功能在整体生命活动中的意义。一生理学发展简史（一）人体及动物生理学发展简史古代：《黄帝内经》“心主血脉”、“肺主气”、“肾主水”、“肝藏血”；盖仑（Galen）“灵气说”。近现代：1628年哈维出版《论心脏和血液的运动》，标志开始成为一门独立的科学；同时引入实验方法。马尔比基（Malpighi,1628-1694）：对血细胞由动脉-毛细血管-静脉的微循环观察。笛卡儿（Descartes,1596-1650）：提出反射的概念。加万尼（Galvani,1737-1798）：发现生物电活动。克劳德·伯尔纳（ClaudeBernard，1813~1878）：法国生理学家。提出内环境(internalenvironment)概念，即体内各种组织细胞直接生存的环境，即细胞外液（1852年）。并指出，内环境理化性质的恒定是保持生命活动的必要条件。伊万·П·巴甫洛夫（1849-1936）：俄国、苏联伟大的生理学家。1900年出版《消化腺工作讲义》，获1904年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪初用慢性动物实验探讨了当时生物科学的“禁区”—大脑的功能，并创立了高级神经活动学说。对医学、心理学、生理学以及哲学产生了深远的影响。美国生理学家坎农（WalterBradfordCannon，1871~1945）：自主神经系统生理。指出稳态（1929年）即“内环境恒定”（伯尔纳）的机理是：自主神经系统和某些相关内分泌激素的经常性调节，可以使内环境理化因素在狭小范围内波动而始终保持相对稳定状态。美国数学家诺伯特·维纳（NorbertWiener，1894~1964）：控制论：运用数学和物理学的原理和方法，分析研究机器和动物（包括人）体内的控制和通信一般规律的学科。研究内容：人体及动物体内的反馈调控机理。中国人体及动物生理学的发展：1926年中国生理学会成立，发起主持人为林可胜及吴宪等。1927年1月《中国生理学杂志》创刊。蔡翘，发现研究运动中枢“蔡氏区”。（二）植物生理学发展简史1.植物生理学的孕育时期（16--17世纪）：从研究植物的营养问题开始。VanHelment的柳树枝条试验：将2.3公斤的柳枝插在盛有136.1公斤土壤的桶中，置于庭院当中，不施肥不浇水，5年间仅借雨水浇灌，5年后却发现柳树增长到169kg，土壤却只减少0.76kg，认为植物营养来源于雨水而与土壤无关。1699年，英国人伍德沃特（J•Woodward）用雨水、河水、山泉水、混有花园泥土的水培养薄荷。1779年，英国化学家普利斯特利（J•Priest）发现了氧气。同时，荷兰人印根浩兹（J•Ingenhousz）进一步发现，植物只有在阳光下才能净化空气，而且只局限于绿色部分，初步建立起空气营养的观念。2.植物生理学的成长与奠基时期（18世纪-19世纪）德国化学家李比希（J•vonLiebig）：1840年出版《化学在农学和生理学上的应用》，施加矿质肥料可以补充土壤营养的消耗-成为利用化学肥料理论的创始人。法国学者布森格（G•Boussingault，1802--1899）用砂培法证明，植物不能利用空气中的氮素。1859年，克诺普（Knop）和费弗尔（Pfeffer）的植物溶液培养成功，即用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法，探索土壤中的矿质元素是否都是植物生活所必需的。1864年德国科学家萨克斯的实验证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉；1880年美国科学家恩格尔曼的一个实验证明O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所；20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门的同位素标记法实验证明了光合作用释放的氧来自水。19世纪后半期，自然科学的三大发现—细胞学说、进化论和能量守恒学说为植物生理学的发展奠定了基础。费弗尔和凡特•霍夫（VontHoff）提出渗透理论。19世纪60年代，俄国科学家季米里亚捷夫证明光合作用遵从能量守恒与转换定律；巴赫、巴拉琴和科斯梯切夫提出呼吸作用是一种“生物燃烧”。19世纪末，达尔文关于植物运动的研究；对植物向性的研究导致生长素的发现。1880年达尔文向光性实验推想胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单测光下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。1882年，Sachs《植物生理学讲义》。1904年，费弗尔《植物生理学》。3.植物生理学迅速发展的时期（20世纪至今）1928年荷兰科学家温特的实验得出胚芽鞘的尖端确实产生了某种物质，这种物质从尖端运输到下部促使胚芽鞘下面某些部分的生长；1934年荷兰科学家郭葛等人从一些植物中分离出了这种物质，经鉴定为吲哚乙酸。1962年科学家李斯和普兰特等用电子显微镜观察衣藻、玉米等植物叶绿体的超薄切片，发现在叶绿体的基质中有长度为20.5nm左右的细纤维存在。用DNA酶处理，这种细纤维就消失。由此证明这种细纤维结构就是叶绿体DNA。光合作用中C3、C4、CAM途径和光呼吸的发现。组织培养和细胞培养技术获得成功。植物光周期现象和光敏色素的发现。中国近现代植物生理学发展史：钱崇澍（1917）在《植物学公报》发表《钡锶和铈对水绵的特殊作用》。罗宗洛，李继侗，汤佩松，娄成后：1953年，中国科学院上海植物生理研究所成立。当代在植物生理学研究卓有成绩的中国科学家有：邓兴旺（美国耶鲁大学，北京生命科学研究所所长，植物分子生物学）。王晓东（美国国家科学院院士，霍华德-休斯医学研究所，北京生命科学研究所所长，细胞凋亡及调控）。马红（美国宾州州立大学，植物发育生物学）。栾升（美国加州大学，植物信号传导）。王志勇（美国斯坦福大学，植物激素作用机理和蛋白组学）。杨贞标（美国加州大学，植物信号传导）。许智宏(北京大学植物发育生物学)；李家洋(中国科学院植物分子遗传学)；薛勇彪(中科院遗传与发育所植物分子遗传学）；朱玉贤(北京大学植物分子生物学)；陈晓亚(中科院上海植物生理生态所，植物次生代谢与分子生物学)种康(中科院植物所植物发育生物学)；左建儒(中科院遗传与发育所植物分子遗传)；武维华(中国农业大学植物抗逆生物学)；薛红卫（植物分子生物学中科院植生生态所）；张启发（植物分子生物学华中农业大学）；孙大业（植