一、 生命科学概述

　　生物学（又称生命科学）是在分子、细胞、个体和群体等各种层次上研究一切生物体的结构、功能、发生和发展的规律，以及生物体与环境间相互作用（或关联）规律的科学。生物学的基本任务是：1，阐明生命的本质，即阐明实现生命的生物体必须具有的功能和特性；阐明为实现生命功能和特性所必须具有的结构，以及为时下生命功能在结构中物质、能量和信息的转移、传播规律。2，生物体与环境间的相互关联、相互作用的规律。进而能有效地控制生命活动和能动地对它进行改造、利用，使之能更好地为人类服务。

　　生命是极其奥妙的，生物体又是极其复杂的。人类对它的认识经历了漫长的岁月，开始只能对生物体进行分类描述，从汇集大量生物标本资料中进行合理的分类，探寻正确分类的规律。在这方面我国人民在长期实践中很早就积累了丰富的生物分类资源。例如远在2000多年前的《诗经》中记载了200多种动植物；汉朝《神农本草》中记载了365种动植物；公元6世纪，贾思勰的《齐民要术》中记载了极其丰富的农业和生物学知识；11世纪是沈括在《梦溪笔谈》中对化石古生物作过考证；16世纪（明朝）李时珍的《本草纲目》，记载了1892种药材，附图1126幅，为积累丰富的生物分类资料做出了极为重要的贡献。西方生物学家的兴起，迟至15世纪文艺复兴时代后，才有了较快的发展。如16世纪比利时的维萨留斯奠定了人体解剖基础；17世纪上半叶，英国的哈维发现血液循环；荷兰的列文虎克发现了微生物世界；直到18世纪，瑞典的生物学家林奈才建立了生物学的科学分类法，创立了双命名法。19世纪至20世纪初叶，生物学有了较快的发展。其中能够最突出的有三大发现，这三大发现是：1.由施莱登和施旺对细胞的发现，建立了细胞生物学。2，由达尔文提出的《物种起源》论，奠定了科学的进化论基础。3，有孟德尔对遗传定律的发现，奠定了遗传学基础。此外还有微尔和的病理说的提出都是这一时期生物学发展中重要的里程碑。值得注意的是，这一时期生物学的发展有一个最重要 的特征，即实验、试验的方法，从而使生物学由原来描述性的科学发展成为了一门实验性的科学。自本世纪50年代以来，由于自然科学和技术，尤其是物理、化学的理论和技术的发展，许多新成就广泛地应用于生物学中，使生物学的研究进入到大分子的结构与功能水平上。生物学开始从静态观察、定性描述式的科学发展成为对生命过程进行动态分析和定量测定。在这里最值得注意的是著名物理学家薛定谔的贡献。1944年薛定谔的《生命是什么——活细胞的物理观》这部对人类认识和科学发展有深远影响的专著发表了，这是人类揭开生命之迷的宣言书，是开创生物大分子研究的分子生物科学的新纪元，薛定谔的这部巨著阐述了他的三个著名论点，即：

　　（一）生命靠负熵维持进行。

　　（二）遗传是靠密码的形式通过染色体来传递的 。

　　遗传密码存在的物质基础是染色体中的有机分子。因此遗传的物质基础是有机分 子。
　　（三）生命中存在量子跃迁过程

　　X-射线照射可以引起遗传的突变就是证据。因此，生命以量子规律为基础。
　　［案例22］ 　　　　　　　　　　　　　　　　返回　

　　薛定谔的这（三）个论点为人类揭示生命本质建立了三块基石。他的第(一)个论点为现代理论生物学中，把生命视为原理平衡的、非线性的耗散结构系统，并为阐明生命运动的新陈代谢过程的研究奠定了基础。第（二）个论点提出遗传密码概 念。它为孟德尔、沙顿、摩根等人所建立的遗传基因理论以及遗传信息论的形式得到了长足发展。第（三）个论点确认了生命过程，尤其是遗传过程具有量子形式。把生命过程，特别是分子生物过程与量子理论直接联系起来，为当今创立量子生物学理论，在分子和亚分子层次上应用量子力学奠定了基础。在薛定谔影响下，1953年由沃森和克里克两人发现了遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构模型，从此就将生物学推到分子结构层次的研究阶段。到了20世纪70年代，一方面在生物学中，一门由分子生物学与实验紧密联系的学科——生物工程学脱颖而出，它标志着生物学与物理、化学严格实验相结合的最新成果。另一方面在物理学中，由普里高津提出的描述远离平衡的高度有序结构的理论——耗散结构问世，使物理学从原来只能描述趋向平衡的消极的耗散过程进入到有能力研究在新陈代谢过程或生态循环过程中形成高度有序的组织结构。由于20世纪力学从牛顿力学向非牛顿力学发展，产生了新兴的流变学，使生物力学和生物流体力学由简单的低层次力学描述上升到了高层次解析地定量描述。计算机科学的迅速发展，使复杂的生物工程设计进入到了现实的新阶段。

　　总之，20世纪生命科学的巨大发展，已使生物学基本实现了从对生命现象进行外观的分类描述阶段进入到了在分子结构的层次上认识生命现象本质的阶段，这是人类认识自然和认识自我的大飞跃。这一飞跃是数理学科，尤其是物理、化学学科渗入生物学的结果，为21世纪成为生物学的世纪奠定了现实基础。