北大科学通史课件13生命新图景

第13讲

生命新图景上讲回顾与科学无关的第一次工业革命科学应用于工业的第二次工业革命本讲目录进化论遗传学实验生理学生物学概览1800年，biology一词刚刚出现，被赋与的含义是“关于生命体的构造、发育、功能的研究”，是对实验生理学（由人体向动植物）的一种扩展，但明显忽视了博物学传统。主要成就有：细胞学说胚胎学能量定律基础上的动物机器概念博物学—进化论进化思想博物学的成就：亚里士多德描述过500种植物到1600年，人们知道约6000种植物1700年，人们又发现12000个新种生物分类：人为分类法，以意大利的马尔比基为代表自然分类法，以英国约翰雷伊为代表林奈：生物分类学林奈（1705－1778），瑞典人建立人为分类体系和双名制命名法（属＋种）自然界的分类：动物界，6纲：哺乳、鸟、两栖、鱼、昆虫、蠕虫植物界，24纲、116目、1千多属、1万多种（按性器官来划分）矿物界“人为体系只有在自然体系尚未发现以前才用得着；人为体系只告诉我们辨识植物，自然体系却能把植物的本性告诉我们。”《自然系统》（1735－1768）12版，12－1327布丰（1）法国人布丰（1707－1788）曾留学英国，1732年回国翻译了牛顿的《流数术》，1739年任命为皇家植物园园长历时50年完成44卷本《自然史》第1－3卷（1749），讨论了地球、行星、动植物和矿物第4－14卷（1753－1769），四足动物的生活习性第15－24卷（1770－1783），鸟纲动物第25－31卷（1774－1789），各种自然现象的实验报告第32－36卷（1783－1788），矿物史及电磁现象布丰（2）反对林奈的人为分类体系，认为自然界万事万物基本上是连续分布的自然界发展的、演化的图景地球经历了七个发展阶段，历史应有7万5千年以上退化的物种发展观生物变异与环境的相关关系，物种可能共有相同的祖先教会的警告大革命拉马克拉马克（1744－1829）当过上尉，在皇家植物园结识卢梭1778年出版《法兰西植物志》布丰提议选拉马克为科学院院士（1779）、皇家植物学家（1781）1801年出版《无脊椎动物的分类系统》，提出生物进化的思想，首创生物学(biology)一词1809年出版《动物学哲学》，系统阐发拉马克主义的进化理论拉马克的进化论生物的进化：由低级到高级、由简单到复杂的阶梯发展序列，动物和植物分类均应遵循这种阶梯序列。进化图是一种树状谱系两种力量推动生物的进化：内部固有的进化倾向；外部环境对进化的影响。获得性遗传理论：用进废退达尔文的同代人（1）法国比较解剖学家居维叶（1769－1832），天才，神童，26岁出任国立自然博物馆比较解剖学教授依照部分动物化石神奇的复原整个动物体动物肢体和器官的系统性原则，由一部分可以推断另一部分类比性原则：相似动物的各器官的结构和功能有类同之处发现并证认出大量古生物，对化石进行分类，发现不同地层之间化石的不同1825年《地球表面的革命》，坚持神创物种观，佐之以灾变说达尔文的同代人（2）地质学中赫顿的火成论与巴克兰的水成论的对立，evolutionorrevolution?英国地质学家赖尔（1787－1875）早先由巴克兰影响是一个水成论者，后来受赫顿及拉马克影响转变成一个地质渐变论者1828年开始地质考察并写作《地质学原理》（1830年出版第1卷，1831年第2卷，1833年第3卷），将丰富的地质现象整合起来，构造了一个渐变论的体系。达尔文（1）查理·达尔文（1809－1882），祖父伊拉斯谟·达尔文（1731－1802）是著名的医生和博物学家，也是进化论的先驱之一，是当年伯明翰地区太阴学社的成员。达尔文的青少年时代的博物学兴趣1831年暑假跟随塞奇威克的地质考察1831年12月－1836年10月，英国海军的贝格尔号舰在南美进行科学考察，收集动植物标本，挖掘古生物化石，记录地层情况。发现了令人惊异的物种的丰富性和连续性达尔文（2）贝格尔号游历中，实地的博物考察，赖尔的《地质学原理》的影响，比较历史方法的运用，物种随地域分布而变化。神创论的不经济1838年，受到马尔萨斯的影响，人类社会中的生存竞争：人类的增殖（几何级数）远大于粮食的生产（算术级数）1842年写就35页的进化论提纲1844年写成230页的《物种起源问题的论著提纲》亲自动手研究人工选择，家鸽的育种1856年，开始写作《物种起源》1858年夏天，达尔文收到华莱士（1823－1913）的来信及论文“论变种无限地离开其原始模式的倾向”达尔文进化论1859年11月24日出版《论通过自然选择的物种起源，或生存斗争中最适者生存》自然选择作用下的物种进化规律人工培养下的进化现象，遗传与变异自然条件的多样性分布生物化石呈现的进化现象问题：宗教批评地球年龄问题。达尔文认为形成一个地层需要3亿年融合遗传理论，小的变异不起作用进化论的传播赫胥黎（1825－1895）提出人猿同祖。1860年6月牛津大学，与牛津大主教威尔伯福斯之间的论争。《进化论与伦理学》（1893）1871年，达尔文出版了《人类的由来及其性选择》海克尔（1834－1919）在德国为进化论辩护。生物重演律。斯宾塞（1820－1903）英国社会学家，创立社会达尔文主义，为维多利亚时期资本主义竞争精神辩护。1900年左右，社会达尔文主义很有市场。1925年，田纳西州的“猴子审判”，斯科普斯被控教授达尔文有罪1975年，威尔逊的《社会生物学》出版遗传学（1）遗传与变异，达尔文的遗传问题并没有解决奥地利修道士孟德尔（1822－1884），由修道院出资进维也纳大学学习，据说曾为多普勒的实验助手豌豆遗传研究，发现显性遗传、隐性遗传1865年，写出“植物杂交试验”，次年在布隆的博物学会宣读。提出“遗传因子”概念。德国著名的植物学家耐格里认为细胞中含有遗传物质，称细胞种质。但没有注意到孟德尔划时代的工作。回信让改用山柳菊做实验，但不太成功。遗传学（2）孟德尔的被遗忘。数学、植物学。植物学中的拉瓦锡。1882年，达尔文去世，不知道孟德尔已替他解决了一大难题1884年，孟德尔去世，不知道自己已经解决了达尔文进化论的一大难题1891年，耐格里去世，不知道自己犯了多大的错误直到1900年，达尔文的自然选择进化论并未成为一个公认的理论。达尔文的“自然选择”理论并未赢得胜利，不存在所谓“达尔文革命”魏斯曼（1834－1914）强调遗传的稳定性对于进化的意义，区分了种质与体质，通过割老鼠尾巴实验，证明了获得性不能遗传遗传学（3）1900年，孟德尔的再发现。荷兰的德弗里斯、德国的科林斯、奥地利的切马克不约而同地发现了孟德尔的工作1904年，美国萨顿提出遗传因子在染色体上。一条染色体上可以有多个遗传因子1909年，丹麦约翰逊提议用“基因”（Gene）代替“遗传因子”1910年代，美国的摩尔根系统证明和建立了染色体－基因理论1944年，美国的艾弗里证明了DNA（脱氧核糖核酸）就是基因载体1953年，美国的沃森和英国的克里克共同发现了DNA的双螺旋结构。细胞学说（1）胡克：细胞（cell）的发现1831年，英国植物学家布朗发现细胞核德国植物学家施莱登由法律改学植物学，认为植物学应该研究植物的结构而不是博物研究，1838年发表“植物发生论”，认为细胞核是植物中普遍存在的基本构造1839年，德国动物学家施旺发表“动植物结构和生长的相似性的显微研究”，认为一切动物组织均由细胞组成。“我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障，发现了基本结构的统一性。”细胞膜、细胞质、细胞核组织的发育在于细胞的增殖，但他们以为细胞的增殖是原始母液中一种类似结晶的过程细胞学说（2）德国生物学家微耳和（1821－1902）发现，疾病组织的细胞是由健康组织的细胞漫漫演变而来，于是建立细胞病理学。发现一切细胞均由细胞自身分裂而来。“一切细胞来自细胞”，意味着“一切生命来自生命”。实验医学（1）机械论的实验生理学：嘴－钳子、胃－曲颈瓶、静脉动脉－水压管、心脏－发条、肌肉骨骼－绳子、滑轮系统、肺－风箱、肾脏－筛子和过滤器机械论－活力论，物理学派－化学学派法国生理学家马让迪（1783－1855），高超的解剖技术，坚信物理化学原理足以解释生命现象，反对活力论。开创了实验药理学。实验医学（2）马让迪的学生伯纳尔（1813－1878），出身贫寒，在教会学校受过初等教育。在药店当学徒时，幻想当一名作家，并初获成功。成为马让迪的助手精巧的活体解剖技术发现胃并非唯一的消化器官，十二指肠实际更为重要。得自动物的人工造瘘发现肝脏中糖原的合成和分解的意义，它保持身体内血糖含量的稳定。得自狗的活体解剖实验医学（3）1865年出版《实验医学导论》。表明，所有的生命现象均有其物理和化学基础，神秘的活力是不存在的。活体解剖激起民愤。伯纳尔的妻子参加反活体解剖协会，并提供大量资金。伯纳尔：“只有通过实验才能建立生命的科学，我们只有在牺牲了某些生命之后，才有可能将生命从死亡中拯救出来。”微生物学（1）微生物学的划时代意义：确认微生物界的存在揭示了许多疾病的成因是微生物在作怪法国化学家和生物学家巴斯德（1822－1895），绘画天才通过显微镜发现酒石酸盐晶体可以分为两类，一类溶解后具有左旋光性，另一类溶解后具有右旋光性，它们混合在一起后旋光性就消失了微生物学（2）发现酒发酵和变酸是由于不同的酵母菌造成的发现为了防止酒变酸必须去掉酒中的乳酸杆菌，慢慢将酒加热到55度可以做到这一点。这就是巴斯德灭菌法。