生命科学发展史

1. 生命科学发展史 孟 和 上海交通大学农业与生物学院 menghe@sjtu.edu.cn

2. 2009年《科学》十大进展 • 始祖种地猿化石－“阿尔迪”研究 • Fermi所探测到的脉冲星：发现了过去所未知的脉冲星（它们是具有高度磁性并快速旋转的中子星），并对它们所发射出的独特的伽马射线有所理解。 • 雷帕霉素：研究人员发现，对一种关键性的信号通路进行调节可在小鼠身上产生延年益寿的裨益。 • 石墨烯：在一连串的快速发生的进展中，材料科学家对石墨烯的性质进行了探索，并开始将该材料制作成为实验性的电子装置。 • 植物的ABA受体：清华大学生科院兼职教授颜宁博士等搞清楚帮助植物在干旱的时候存活下来的某一关键性分子的结构。 • 世界首个X射线激光：斯坦福线性加速中心披露了世界上第一个X射线激光。它能够对进行中的化学反应拍摄快照、改变材料的电子结构以及改变在范围广泛的科学领域中的其它无数种实验。

3. 2009年《科学》十大进展 • 基因疗法的卷土重来：法国、德国和美国的研究人员发现了一种将基因疗法与血液干细胞疗法相结合的策略。它可能成为治疗某种致命性脑病的有用工具。 • 单极子：在一次巧妙的试验中，对自旋冰进行研究的物理学家创制了可模仿“磁单极子”预测行为的磁涟漪，磁单极子是只有一个磁极的基本粒子。 • 月球探测器在月球上发现了水：今年10月，NASA的一艘太空船上的传感器在一节失效的火箭残骸中发现了水蒸气和冰。 • 对Hubble的修复：今年5月，由航天飞机宇航员对哈勃望远镜所做的最后修复使命使得该望远镜具有更为锐利的视觉及新的生命，并获得了来自它的迄今最为壮观的画面。

4. “阿尔迪”属于地猿始祖种，该原始人种居住在距今440万年前如今埃塞俄比亚所处的地区。这一重大的发现比“Lucy”的年代还要早1百多万年（“Lucy”是先前记录在案的最古老的原始人遗存的部分骨架）。 这一研究使得研究人员更加接近了人类与黑猩猩所拥有的最后的共同祖先。在经历最后的共同祖先阶段之后，人和黑猩猩在各自的进化道路上都出现了与共同祖先差异很大的特征。

5. 2009诺贝尔生理学或医学奖 2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白-布莱克本(Elizabeth Blackburn)、美国巴尔的摩约翰-霍普金斯医学院的卡罗尔-格雷德(Carol Greider)、美国哈佛医学院的杰克-绍斯塔克(Jack Szostak)。他（她）们发现了由染色体根冠制造的端粒酶 (telomerase)，这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症。

6. 2009诺贝尔化学奖 2009年诺贝尔化学奖授予美国的英国剑桥MRC分子生物学实验室资深科学家 Venkatraman Ramakrishnan、耶鲁大学分子生物物理学和生物化学教授 Thomas A. Steitz及以色列的魏茨曼科学研究所结构生物学教授 Ada E. Yonath。他们利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置，在原子水平上显示了核糖体的形态和功能。

7. 中国科学家在世界上首次证实iPS细胞具有与胚胎干细胞相似的全能性 2009年7月23日，国际权威科学杂志《自然》（Nature）在线刊发了上海交通大学医学院医学科学研究院研究员、国家重大科学研究计划首席科学家曾凡一和中国科学院动物所研究员周琪等的合作研究成果，首次利用iPS细胞通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS细胞的全能性。第一个出生的iPS小鼠被命名为“小小”（Tiny）。

9. 第一个出生的iPS小鼠“小小”（Tiny）。 iPS细胞全称为诱导性多能干细胞，是由体细胞诱导而成的干细胞，具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性。

10. 一、什么是科学？ 科学--拉丁语 Scientia是学问和知识的意思; 英语里Science 等同于 natural science; 德语 Wissenschaft，则包括了一切有系统的学问，包括历史、语言学 及哲学。 科学是涉及对物质世界及其各种现象并需要无偏见的观察和系统实验的 所有各种智力活动，一般说来，科学涉及一种对知识的追求，包括追求各种 普遍真理或各种基本规律的作用 。—《大英百科全书》 “科学始于迷茫，终于更高的迷茫。 ”——这是看到了科学具有发现问题、 提出问题的功能，把科学看作一个不断解决问题的过程，而且这个过程永无 止境。 “科学技术是第一生产力”——这是注重了科学具有的实用性。人们从物 质世界得来的知识，反过来可以改造这个世界。

11. 宗教、哲学和科学均来源于对自然现象的解释。宗教、哲学和科学均来源于对自然现象的解释。 宗教：将一切自然现象归结为神造的并受神的意志所支配，相信并崇 拜超自然的神灵。宗教虽然从根本上是错误和唯心的，但它也 是人类早期观察和探索自然现象的产物。 哲学和科学：在观察和思维的基础上对自然现象进行合理解释。 科学来源于哲学。科学与哲学最大的区别是强调一切知 识需要实验证明。 科学材料是哲学理论的基础，随着科学的发展，哲学依赖于科学；哲 学是科学发展的总结，对科学的发展有指导作用。 例如：牛顿的绝对论和爱因斯坦的相对论同哲学的关系。 马克思：“科学的发生和发展一开始就是由生产决定”， “离开了思维便不能前进一步”。

12. 宗教 人类认识自然的三个阶段 哲学 科学 科学不是在广阔肥沃的草原上自由生长，而是在充满迷信巫术的灌木丛中披荆斩棘成长起来的。

13. 哲学是建立在推理想象的基础上，而科学是用科学方法使哲学推论得以验证。哲学是建立在推理想象的基础上，而科学是用科学方法使哲学推论得以验证。 实验、观察、归纳、分析、比较。 实验是科学的灵魂！！ 弗兰西斯·培根被誉为“现代实验科学的始祖”。 技术是科学的物化形态。 简单的技术往往先于科学，如古人制造的简单工具和武器。而高技术必须有正确理论的指导。如DNA结构和功能，基因工程，生物技术。 弗兰西斯·培根 （Francis Bacon,1561-1626）

14. 二、科学史概述 科学史之父 1911年博士论文《牛顿力学原理》； 1912年创办科学史杂志-ISIS； 1915年在哈佛大学讲授科学史； 1924年美国成立科学史学会； 掌握14种语言，完成专著15部，论文札记300篇。 目标：写作1900年以前的全部科学史。 George Sarton （1884-1955,比利时） “科学—人类的真正有积累性和进步性的唯一活动”。—萨顿（Sarton）

15. 研究内容 科学史研究的内容就是科学技术发展的历史及其与社会各方面之 间的相互影响。从学科来分类，科学史可以分为天文学史、物理学史 、化学史、生物学史等等。 研究方法 1.实证主义编年史方法：以年代为线索，对史事进行梳理考证，力图勾画出历史的准确面貌。 2.思想史学派概念分析方法：主张研究原始文献，不是为了发现其中有多少成就，而是为了研究这些文献的作者当时究竟是怎么想的，重视的是思想概念的发展和演化。 3.社会学方法 ：注重科学的社会、文化功能。

16. 科学史有什么用途？ • 科学史可以帮助人们理解科学本身、认识应如何应用科学，带来对于科学本身以及与其内外相关因素更全面、更深刻的认识。 • 人文学科之基础，也即作为像科学哲学、科学社会学等相关学科的知识背景、研究基础或者说认识平台。 • 教育功能，包括对人类自身的认识和对两种文化之分裂的弥合（沟通文科、理科；缓冲科学与人文大战）。 • 科学决策之基础的功能，在这方面，国外近年来逐渐兴起科技政策史的研究。 无用之用 方为大用！！

17. 三、关于《生命科学发展史》 • 21世纪是生命科学世纪； • 现代科学发展主要特征是多学科交叉渗透； • 研究型大学与通识教育； • 通识教育与创新（专业知识和思维方法）。 如果说科学的产生和发展是个故事，那么生命科学是其中最为重要和精彩的一篇。 我们既要知道发生了什么事，更应该知道这些事情的来龙去脉，知道此间人类思维方式的变化发展以及其所起的重要作用。

18. 课程目标 1. 系统地了解生命科学产生和发展全貌和规律。 2. 通过介绍生命科学中重要学科、重要人物和重要发现， 分析当时的社会和自然背景以及在这个过程中思维方 式的变化，培养学生独立分析问题的能力。

19. 教学内容 第一章 人类文明与生命科学（4学时）（人类起源与科学萌芽） 第二章 生物分类系统（4学时）（林耐分类系统；现代分类系统） 第三章 细胞学和胚胎学（4学时）（细胞学说；胚胎学发展） 第四章 生命进化（4学时）（达尔文与物种进化；现代物种进化理论） 第五章 生理学（2学时）（生理学中的机械论；从动物化学到生物化学） 第六章 神经生物学（2学时）（神经系统的构造；神经信号传递和脑科学） 第七章 微生物学（4学时）（生命自发产生论；巴斯德与微生物；免疫学） 第八章 遗传学（4学时）（孟德尔与经典遗传学；遗传学的发展） 第九章 分子生物学（4学时）（遗传学与生物化学；现代分子生物学） 第十章 系统生物学（4学时）（生物组学；系统生物学；生理或医学诺贝尔奖）

20. 教学方法 • 课堂讲授（多媒体） 1.强调大背景（社会和自然） 2.细化个体特征（科学家生平） 3.剖析思维变化（重大发现前的所思所想） 4.凝练规律性（偶然？必然？） 5.充实新知识（最新发现）

21. 课堂讨论 课程进行中开展专题讨论，题目老师指定或学生自选。 • 课程作业 课程进行中安排3次作业，按老师指定题目撰写课程论文，主要包括问题综述和个人观点，每个作业要求3000－5000字。 • 课程考核 作业30%、课堂讨论20%、期末考试（开卷）50%。 • 从自然和社会环境、宗教和哲学等方面比较中国和西方文明。列举3件/个你认为我国生命科学发展中起重要作用的事件、人物或学说。 • 主要的生物进化学说有哪些，它们的内容和特点是什么？你更接受和赞同哪一个，为什么？ • 分子生物学是如何产生和发展可分为哪几个重要的阶段？主要人物和功绩是什么？

22. 主要参考书目 《生命科学史》Lois N. Magner,李难等译，百花文艺出版社 2002.1 《20世纪的生命科学史》(剑桥科学史丛书)[美]加兰·Ｅ·艾伦，田洺译, 复旦大学出版社. 2000 《生物学思想发展的历史》Ernst Mayr, 涂长晟 等译, 四川教育出版社，1990 《生物科学发展史》尹淑媛 陈麟书 编著，成都科技出版社 1989.10 《生命科学发展史》杨学仁 主编，武汉大学出版社，1990.11.01 《寻找生命的逻辑》 方舟子 著，上海交通大学出版社 2005.10 《双螺旋：发现DNA结构的故事 》J.D.沃森，科学出版社 ，2006 . 2 《创世纪的第八天》霍勒斯·贾德森著 李晓丹译 , 上海科技出版社 2005.1 《生命科学哲学概论》曾健 编著 科学出版社 ，2007 . 8 《生命是什么》埃尔温·薛定谔，湖南科学技术出版社，2005. 3 《基因论》摩尔根 著，北京大学出版社，2007 《物种起源》达尔文，新世界出版社，2007 《解码生命》贺林，科学出版社，2000

24. 教学基本信息 教师信息： 电话：34206145，手机：15801798349 E－mail: menghe@sjtu.edu.cn MSN: menghe2003@hotmail.com FTP信箱：ftp://public.sjtu.edu.cn, user：menghe; pass：public。 教学网站： 交大主页 课程中心 通识核心或课程资源。