毫无疑问,生命科学与化学有着密不可分的联系,我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。然而,仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的,结构才是其功能的基础。我们知道,构成元素相同的物质,由于结构不同,可能在功能上就相去甚远:左、右旋光物质的不同生理作用就是一个很好的例子。但是,我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系,也就是说不能把生命科学看成一块,再把结构化学看成另一块,然后再说明他们间千丝万缕的联系;我认为,结构化学与生命科学是揉合在一起的,很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者,他不仅进行了大分子研究,还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为,最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事,就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中,我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且,结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持,而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出,解决DNA结构这个世界性的生命科学课题,是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果,而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天,我们更不能仅仅只重视专业课的学习,必须同时汲取其他学科的知识,为将来的研究打下基础。
在一九二四年以前,没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年,科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮助下,科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年,科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明,发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。
于是,在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国,著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里,英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛,也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果,但我认为,这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比,确实从中学到了一些东西,希望和大家一起探讨。
一、双方的开端:
当时的鲍林已经是化学界的“权威”,他致力于蛋白质的研究。1951年夏天,鲍林开始深入研究有关DNA的材料,并常常找人讨论。他认为,与蛋白质相比,弄清DNA的结构不会很难,“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分,但蛋白质也一样。大多数学者认为,蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言,DNA似乎就比较简单了,它很可能只是一种结构性的成分,只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初,几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话:“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点,然而我没有接受这一论点。你们知道,那时我正热衷于蛋白质的研究,我认为蛋白质最有可能是遗传物质,不可能是核酸 当然,核酸也有作用。在我著述的有关核酸的文字材料中,我总会提到核蛋白的概念。当时,我考虑得更多的是蛋白质,而不是核酸。”虽然如此,鲍林还是着手研究DNA的结构。此时,他需要清晰的DNA X光照片,他曾先后写信给相片持有者物理学家威尔金斯(英国)及其上司,但均遭拒绝。1951年11月,《美国化学学会学报》上刊登了一篇论述DNA结构的文章。鲍林据其深厚的结构化学基础,一下子就看出这篇文章的结果是错的;同时,此事刺激了他开始思考DNA是如何构筑起来的问题。鲍林设想,如果碱基朝外,那么螺旋的内核就应当是由磷酸堆积起来的。磷酸聚集在中间,碱基朝外,这与X射线的资料是“吻合”的。在鲍林的头脑中,DNA结构的问题就已经转化为如何将磷酸堆积在一起的问题了。我们现在知道,鲍林的这一开端是错的,并最终使他败给了沃森和克里克。另外还必须一提的是,鲍林对DNA研究总是被各种事务打断,使他曾多次中断自己的思路。是否是因为鲍林没能看到威尔金斯的相片而导致他的失败呢?暂且不回答这个问题,我们先来看看沃森和克里克是如何开始的。
在战争期间,克里克原来是从事武器方面研究的。后来他决定研究生物。于是他到剑桥大学学习分子学。至于沃森,他本来就一直在研究DNA。他到剑桥大学是为了对此作进一步的研究。他们都是热心探索的人。“沃·克组合”相对于鲍林的地位可以说是“一个在天,一个在地”,他们并没有引起人们多大的重视,也没有引起鲍林的注意。他们就凭着一股劲和对目标的执着追求开始了他们的研究。还必须提到的是另外两位对他们的成功起着至关重要的作用的人:一位是上文提到的物理学家威尔金斯,另一位是青年女晶体学家罗莎琳德·富兰克林。他们拍出了非常漂亮的DNA X光照片,不仅启发了沃森和克里克,而且为他们的发现提供了佐证。
鲍林颇为自信,感到自己有能力解开DNA之谜。唯一的问题是,会不会有人抢先取得胜果,但是,他不会把这一点真正放在心上。他认为威尔金斯和富兰克林两人(更不用说沃森和克里克了),没有谁有足够的化学基础对鲍林产生严重的威胁。
二、对对手的不同看法:
鲍林是自负的,他不相信有人能够在他之前发现DNA的结构,特别是他认为没有人有他那样深厚的化学功底。他“知道”, 沃森是一个好学生,但因成绩还不够突出,因而他到加州理工学院当研究生的申请未被批准。克里克已经三十五六岁了,还在读研究生,年龄是大了一些。况且,卡迪文斯实验室的科学家们至今尚未在任何竞赛中打败过鲍林。甚至有人认为,沃森和克里克看上去就像是一对“杂耍演员”。
而沃森和克里克则不同。对于年方19的沃森来说,鲍林是一位值得仿效的榜样。在卢瓦蒙会议上,沃森就是围聚在鲍林身边的人之一,他十分用心地听了鲍林的讲话。克里克开始并不是鲍林的崇拜者,他是鲍林的竞争对手,因为鲍林曾用阿尔法螺旋表明他们的一篇关于蛋白质结构的论文漏洞百出,让克里克承受了由此而来的屈辱。从此,克里克借鉴了鲍林的研究方法。说实话,他们对鲍林这位怪杰都极为佩服。更重要的是,他们两人都互相倾慕,他们可谓是天生一对。相对于鲍林来说,沃森和克里克谦逊多了。
三、研究方法及进程:
鲍林首先想到DNA的结构可能是螺旋型,因为其他构型与他所看到和掌握的照片资料不相符合。但他认为,DNA是由三条链互相缠绕在一起,磷酸处于中央的位置。之后,他的工作重点就聚焦于找出磷酸分子在中央合理的排列方法。虽然他知道自己提出的构型不能完美地符合实验测算得出的数据和X光衍射照片,但他认为这些都只是细枝末节的东西,就像他发现蛋白质阿尔法螺旋一样 开始的时候也有难以解释的数据,他大胆地将之忽略,而其后的事实证明了他这种策略是明智的。另外,鲍林有些急于求成,他希望能够尽快地发表相关文章,抢在其他科学家之前,宣布自己再次成功地解决了又一世界性的难题。于是,他很快地发表了他“发现”的DNA结构。
鲍林将自己的论文也寄给了沃森和克里克。他们两人虚惊了一场,因为他们发现,鲍林设想的这种构型是他们最初设想的结果,当时他们将这一结果给晶体学家富兰克林看的时候,被她以充足的论据否认,因为水容量问题与这种构型严重不符。也正是因为这次错误,他们两人被认为不适合研究DNA构型问题,被拆散到不同的课题组,从事别的研究。但沃森和克里克并没有就此放弃,他们仍然私下坚持不懈地进行研究和探索。他们在研究方法上一直就有共识:与其推导出复杂的数学模型,直接而又明确地解释X光的衍射结果,还不如借助化学常识构筑结构的一个模型。正如沃森所说,他们决定“仿效鲍林,并在他本人发起的这场竞赛中将他击败”。富兰克林的批评已经促使他们将磷酸放到了分子的外侧;又受到奥地利生物化学家切加夫的启示,得知内侧各对碱基之间存在着一一对应的关系。他们开始设想,在螺旋中,嘌呤和嘧啶以某种方式挨次排列在分子中心下部。之后,他们看到了富兰克林最新的DNA照片,不仅使他们确认了DNA是一种螺旋,而且他们得到了几个主要参数。由此,他们开始着手制造模型,通过不懈的努力,最终获得了成功。
可以看出,不论是成功者还是失败者,他们都用了一种结构化学中重要的研究方法 建模。同时,沃森和克里克不仅受到了多学科领域的科学家的启示和帮助,而且他们自己都承认,他们的研究方法来源于伟大的化学家 鲍林。由此可见,生命科学是集多学科,特别是化学的大成所在,他与化学,乃至物理、数学的揉合可见一斑。
为什么鲍林会失败?
鲍林有着深厚的化学知识作为自己研究的基础。照常理而言,成功的应该是他,但他为什么输给了沃森和克里克呢?鲍林输在浮躁和自负上。他急于求成,因为DNA是当时最大的课题,他要去抢占这一高地。他没有把研究的准备工作做好就想碰碰自己的运气了。同时,他顺利解决阿尔法螺旋给他套上了成功的光环,他的确是世界上解决巨分子结构的最佳人选,但他也从此染上了自负的恶习,他以为自己不再需要做别人需要做的那些研究的准备工作了。他过于相信自己的直觉和运气,结果输掉了这场大比拼。
沃森和克里克为什么会成功?
其实这个问题的答案从前面的叙述中都可以看出,但我觉得最重要的一点是不懈的思索与踏实的努力。克里克不就是在因头疼而不得不休息,却又忍不住开始计算时找到了有关DNA结构的答案吗?他们虽然被拆散到两个不同的研究小组,但仍然踏实地合作与工作,正是这样,幸运之神才降临在他们的头上。另外还有一点,就是他们没有放过看似微不足道的东西。奥地利生物化学家切加夫将碱基一一对应的关系同样告诉了鲍林,但却没有得到鲍林的重视,而沃森和克里克并没有放过这一点,而最终获得启发,找到了DNA的正确结构。
结构化学与生命科学的揉合已无需多说,我相信这种相互融合在将来会愈演愈烈。最后我想总结的是有关鲍林的研究方法,毕竟沃森与克里克的成功也来源于此,相信它对所有的科研者都会有所帮助:
鲍林的研究方法
实验研究和理论探讨相结合
鲍林比一般的化学研究生掌握了更多的数学和物理学知识。他一方面是重视实验,强调经验知识;另一方面又深信化学结构问题可以通过应用现代物理学的理论来解决。他常采用半经验的方法:既有根据物理学基本原理进行的演绎推导或论证,又有对实验资料的归纳,二者互相补充。
量子力学与化学经验相结合
鲍林在总结过去对离子半径的研究时曾指出:“应用量子力学可以近似计算……但是,这种理论计算是十分复杂的,需要很大的工作量;因此,从化学方面考虑,最好有一套经验或半经验的离子半径数据……”
他的主要做法是:
不断提出新的概念,利用它来概括实验资料和总结化学结构规律。
发展简单的理论。
努力把量子力学的研究成果转译成化学家的习用语言。
采用移植方法 开拓边缘学科
鲍林不断把结构化学的理论和实验方法移植到生物学、医学以及核物理的研究中去。他按照自己的专长不断地把新的理论原理和新的实验方法移植于另一领域,解决新的研究课题,努力开拓新的边缘学科地带。这是他五十多年来研究成果绵绵不断的重要原因。
直觉和模型方法
在鲍林的研究工作中,直觉的运用占有非常突出的地位。无论是鲍林本人还是别人对他的评述都常常提到直觉。综合起来大致有以下表现:
1.是与数学计算不同的一种寻求答案的方式。
2.一种好奇心,它引起鲍林对某个科学课题的注意,并直接领悟到有可能用经验的方式来解答它。
3.和想象一样,“不能归结为仅仅采用通常的逻辑规则和过程”,它和某种“深邃的洞察力”有关。
4.鲍林对一个晶体的结构的确定,分为两步:一是推测,二是证实。这种“推测”,或者是鲍林本人自称的“随机方法”也在直觉之列。
5.“借助于对化学事实的非凡记忆”,是“经过实践”养成的。
从整体看待世界 从实践对待科学
鲍林作为一位自然科学家,物质世界的统一性对于他来说似乎是不言而喻的。鲍林重视理论思维,并不完全同意实证主义的见解。他强调自己“是纯粹从实践的方面对待科学;可以说是实用地对待科学。”贯穿鲍林研究方法中的极其宝贵的思想正是这种“从实践的方面对待科学”的态度。
科学的思维和科学发展观
思维不是玄意识的思考,思维是人体五酸六碱物化功能的反应,是以思维元素的相生与相克为标准的。产生思维元素的中医五行八卦的原子、分子、电子丰度标准,也是近代自然科学的三大发明:达尔文进化论、细胞学说、能量守恒定律。这三大发明是科学接力赛场的半道的产物,可以说是阻碍着自然科学的发展。纳甲科学是自然生命科学之纲,它区别于断层自然生命科学。
自然生命科学不追溯思维的基本元素,而是在思维已经产生之后在色谱中寻找思维是玄学论,不是唯物论!达尔文进化论是生命物形成之后生物自然进化的断层学说,如果把生物自然进化和达尔文发明联系起来,有一点牵强附会。如达尔文先生不论不写,生物也一样按生物的进化规律而进化。
在孟德尔发现黑白豌豆交配的色素之前是不是黑白豌豆就不交配了?否定蝴蝶、蜜蜂的传播功能是对生命自然科学不负责的态度。如果摩尔根不把黑白苍蝇进行交配的话,昆虫的雌雄关系就不能够成立了吗?如果在摩尔根几百万年前,地球昆虫的雌雄交配都是摩尔根发明创造的话,这摩尔根应该是百万年前的科学家了?
我们认可植物从萌芽到生长是随着环境及气候等元素而变异。植物从海洋生物进化到陆地生物的这数百万年中,难道都是达尔文近代发明之后才进化来的吗?自然规律和数理化专家人为的创作可是两码事!孩子的母亲与父亲的雌雄性交不是摩尔根近百年才发现创立的性学说吧?自然生命物的本能,不是某一个人的发明创造。中国明代的戳仙、唐代的药王都有养生保健的性知识。原始时代的母系社会的瓦解,早就确立了雌雄阴阳的性关系。把自然科学纳入政治的需求,不是进步的表现!
人类社会进入十八世纪后,欧洲人创立了细胞学说,认为是人类生命科学的发明。其实,中国华夏文化的研究者,对殷商以前华夏文化的纳音甲子文化的论述,确立了地球人类的五行学说,才是真正的开创了人类的生命科学,。这才是地球生物的纲领性学说!达尔文进化论,并没有解决地球生物的五酸、六碱内燃电解是一种物化反应问题,也没有因为达尔文的发明,就改变了所有地球动物的五脏六腑的结构。印度和中国佛家的千手千眼佛的诞生,也未改变地球人类的五官、五脏、五指、五志、五味、五性的性质和结构!我们不能把思维和物化混淆。
黑白豌豆到黑白苍蝇的交配,成了当今染色体色素的基因嘌呤嘧啶碱基对的高科技,显微镜及照相色素的进展,色素光谱的B超和X透视摄影并不能把死细胞摄活。我们不应把细胞活体和规范细胞活体的纳音天干地支的元素分割开来,直接从孤立的细胞体上寻找生命的碱基对是不理智的。
是什么规范着生命动物的五基元素?是什么规范着地球的五大基素的产生呢?回避人类动物的五脏六腑、十二经络,把太古宙、元古宙、古生宙撇开在把细胞分解组合上百万次,也只能是细胞的杂烩物,分子的水不是有单元素的氢或氧单独生存成为水的,这就是地球分子物的元素起点和生命物的分子起点问题。
单纯的碱基对是绝对不能产生生命的,纯碱和纯酸都不是生命物的产生因素。今天是高科技时代,但不能高到能把地球太古宙时期气团、形成地球的五大基素构造成一对碱基对的产物吧?地球上的任何生物都不能超越地球元素,从上帝那儿讨来生命的元素来组装细胞生命。我们不应当把地球物理、地球化学从我们生命研究讨论会上驱逐出去,由我们构造发明创作地球生命物。
达尔文是超出了常人的专门观察生命物的活性现象及规律,用文字把尾巴人到无尾巴人表达出来,但不是生命科学生命物的创造。二十世纪九十年代各门科学逐步走向统一,邹承鲁院士近年来一直强调迎接统一生物学的到来,第二遗传密码。但邹院士怎样统一生命学呢?如果邹院士真正掌握了纳甲的“天人合一”的理论,不是生命学统一理论,而是自然科学统一的理论那就好了。我国学者蔡文教授在1981年提出物元分析理论,但他们都始终未逃出细胞的杂烩圈。1981年朱丽兰发表了《发展与挑战,尝试用统一的观点来论述》,但是她还不够大胆,如果把自然科学全统一于五行八卦学说中,就会解开自然科学中的一切谜团。近年来,中国学者都在寻找系统论的依据,系统论是死人物化范畴不是生物范畴。虽然他们都知道系统可以指导金融事业,但不知道是什么规范系统论。全面的纳甲生命科学包括中医药战略研讨,都未找到统一的理论依据,也就是五行八卦的依据。如果不懂得统一论为前提,就不是真正的统一论者,把细胞蛋白作为统一论基础是相当危险的。我们为什么要回避五行论呢?无论是天文、地质、生物、气象、物理、化学、哲学还是医学,都未能够逃脱掉五行统一论。中国建国之初,有人喊出这样的一个口号:“五星中国一统”,这是正确的口号!
钱学森曾经把科学化分为哲学——基础科学——工程技术科学——应用科学等层次。我认为具体的层次科学应该是八卦科学的解析,从“统一”——“分为二”——“分四像”——“分八卦”!这是物质形成进化的规律,不是物化组成的规律。
中国近代的健康医学者,不学华夏中医的五行、八卦、六淫、七情、八纲,在西方断层短程文化上盲从。内——外是两个不同的概念,而是不能分割的理论。西方医学讲内呼吸,不讲外呼吸,认为内外是互不相干的,实质上,呼吸系统和外呼吸代谢是一个统一体的两个方面,内呼吸代谢的是CO2由内外呼吸、排出,这是统一体,是内燃电解的人体物化功能。
西方的细胞解剖学人体学定义,是违背科学的,任何离开地球再谈地球人类都是无稽之谈。地球人类的定义不能够离开地球物化结构的定义。中医从砭针开始就严格规定:信医不信巫,信巫不信医。而在现代哲学的传言下,宗教、占卜、唯心都统统进入到中医学中了。
人类要认识人类自己,要认识人类自己的奥秘,不能走断层文化研讨的道路。近年来,人类在认识人类自己上向着机器人发展的方向制造机械的人,机器人的进步不能代替治疗人类的疾病,如癌症,机器人和有机人体是两回事。
人类怎样才能够认识人类自己呢?中医讲的是精气神、天地人、酸碱盐,机器人是不会造精神意志和自我调节的,完全是人为反应。首先,要认识人类与猿猴的区别,聪明的猿猴不会解开捆绑线,猿猴没有五孚规律的约束(五代猿猴内不准发生性关系),所以猿猴失掉了四价音素和八价记忆素,记忆是回忆,回忆就是录像带(包括胶带录音和磁带录音),在一定电感条件下,回忆以前的事情。
国际上把生物大分子的结构,赌注式的压在复制、转录、翻译上,在细胞水平上转圈儿。在国际生物医学研讨上,把生命系统定义为:由于化学元素不稳定性呈现一种耗散结构,这种开放系统的提法,都是错觉论。
认识人类,五官的五行下,还有一个五行阴阳元素的对称问题,国际上承认为手性,是直筒伽利略望远镜的产物,这是模糊的论点。手性是怎样产生的?鱼的对称的鳃、刺,动物对称的手、爪,这些对称必须在一个先决条件下进行:这就是五行元素下的阴阳。阴阳是太阳五行和月球五行,产生作用于地球五基的产物,也是手性的产生。
西方生命科学的细胞、蛋白质的论述,是解不开思维是怎么产生的这个问题的。色、味、行、性的四价录音、一价录像、二价录运、三价录性、四价录音,这都是依据元素而定的,而且,还有声光磁电,这就是物化的最起码的标准,这是五行原子标准,也是电子标准,还有一个分子标准。地球上的所有的有机分子物的标准是:必须按照五行八卦元素为标准,这是地球起源五大基素,而这五大基素是五大行星的全息物形成的,而五大基素并不是终止运行的,而是在不停地运行的,不停地接受太阳系的金属和非金属分子元素物的。五大行星的木星本身带着16个卫星,火星和土星也都带着卫星,这样就产生了木星的全息物人体肝胆相照,火星全息的是心与心包相一体的结构,土星全息的脾胃相合的磷内燃结构,这就形成了地球人的鲜为人知的数。
国际生物人类科学研讨上,都从半道上起步,不追本溯源,寻根问底,自然科学要解开人类思维是什么?必须是首先解开星辰地球的基本元素和本元素。因为你所探讨的是地球上生存的人的思维,是物化内燃电解的反应,不能凭空捏造思维。
巴甫洛夫的条件反射,是阴阳交会,独阴不射,独阳不反。这是太阳与月球的阴阳物理。中国知识界称,学习西医生化的人骂阴阳是迷信,是落后的,学中医的人说阴道阳、鹦鹉学舌数千年之久了,还是个阴阳未知的。实质上,古人早就已经告诫了学者们:善言天者,必有验于人。这解说多么清楚!而应用呢?就不然了。科学是数据,是实践。五千年的中国古代科举制度首先是纳音。不懂纳音,就不是秀才,秀才上边才是举子,举子上边才是考进士,前三甲探花、榜眼,最高者为状元。现代博导的某些阶层和封建科举有什么两样呢?
现在中国的某些知识阶层,喜欢新闻新鲜事,正确与不正确,他不管,只要是洋文,就认为是高科技。其实到目前为止,西方哥伦比亚号航天飞机还未上火星,而中国的五星位置早已经确定下来了!有些知识分子,把五星和五行不会分了。形是动,星是物,这是两个概念。但形成地球的是五行五星元素,也是太古宙地球内燃的基素。
生物是由碳水组成的生物,是碳水物的酸碱盐为中心的五酸六碱演化的生物,也是天地人,天产五酸,地产六碱,碱化十一,这是物,而不是论行,“行”是阴阳为条件下的“行”,阴是月球,阳是太阳,太阳与月球的磁场及地球内燃迫使地球旋转,这是运行。中国中医讲五运六气,五运是五酸运动,五酸气液固循环转化,是结合了弥散在太空的金属和非金属物。地球气液固转化成地壳,有了地壳,又有水,地心中又有火,火在内燃又转动中气运,这就是地球旋转运动的原理。人类是地球上的人类,脱离地球和地球元素,好像细胞就是从凭空捏造出来的,有说是天外飞来的。这类鬼话竟然成了科学。不懂科学,不懂地球形成和结构,怎么能够探涉地球生命物。不懂得元素结构和生命物体,怎么能够探求人类思维呢?所以,国际上把物质反应的思维推进抽象和无元素的乱论之中去了。
电脑、机器人是四八价,镍钛物化产物的机理,不是生化思维的机理,电脑机器人是四价钛和八价镍的电化学反应,和胶带磁带录音可是一个原理。而地球人类的思维,虽说是四八价和五酸六碱的思维,却是活体思维为条件,肝左三右四元素进入心左三右四电解后入大脑产生七情思维,这些元素虽然存在,但是一个星运,一个星静!
要解开人类思维之迷,首先要认识人类的五脏六腑和十二经络,这与西方大脑思维是两个概念了。
国际上有许多科学刊物(包括社会科学刊物)和研究机构以及中国科学院、中医研究院等科学研究部门,没有按自然规律去研讨科学,没有按中国政府提出科学发展观看问题。
国际上各个科学研究部门真正是在科学格局的规律中研究科学吗?非也。他们都没有在科学的基础上研讨科学,都是在断层面上的研讨,所以才要提出科学发展观。真正的科学是规律,规律不是人为改变的,也不是按个人意志为转移的,任何科学,都是在规律中发展的。地球上的任何科学,都是地球规律的产物,这是不可否认的事实,不论国际上任何高科技国家科学,都不能离开地球规律去研讨。当今,拿星际探测数据来否定地球上的五行八卦科学规律,放弃地球是五大行星的全息产物的地球规律,去做星际星球的研讨,包括火星探测及月球探测,就星际分子元素的标准及名称,也是按地球元素基础标准的。
地球人类只有先研究地球科学的规律,才能探研星际科学。研究地球科学规律,首先要从地球元素物源上去研讨,才能研究自然科学、生命科学及社会科学,不能离开地球科学规律,凭空的在作科学幻想,包括数学猜论,信息学、占卜学、运筹学、逻辑学等等,一切科学都是从地球科学规律范畴中进取的,就神学、鬼学、占卜、幻想,包括梦幻,都是地球物质元素的反映,思维、意识、鬼影、鬼火,都是从物质磷燃电解物的反应,磷酸转成白磷、氟化物等等荧光,不能说是无物质的反应,固体的钴、铜、镁等金属燃烧后,产生不同的色彩光芒,包括神光、鬼光及一切光物质的光,都是从物质反应中产生的。
当今的科学是在门、类、科、目的分类中作断层的认识,没有从地球上的所有学科的关系上去研讨,没有从中国纳音甲子的科学之中去探究。宇宙星际包括地球,都是在纳音甲子学之内,而今国际上研究地球科学者,不懂天文、纳音、甲子的内涵,不知道纳甲元素产生地球的机理,不知星际行星固燃气化物,五大星际的气化物产生的太古宙气燃团的地球,撇开气团地球的太古代、元古代,在古生代寒武纪上开始论述和凭空控造出来的地球的基础上研讨地球生命物及人类奥秘。这是伪科学。
霍金从元素周期表中,氢氦元素源上,设想了大爆炸论,撇开元古代和古生代,从太古代前的氢爆炸上的猜想设想中钻进去了。东方的瑰宝杨槐的地球板块学,又放弃气液地球的太古代,在元古代的气液转固的地壳半道上论述地球板块学说。西方的哈勃、迪克之辈,从天文望远镜及近代人造卫星的天文探测,认为地球在宇宙星际中无关重要,把科学幻想化。科学发展观是自然科学向高科技发展的指导观点,是按五千年文化为起点的科学发展观。
从近代国际科技发展的进程来看,美国在十九世纪初,应用科学发展观促使美国科技奔向世界的前列。日本在二战后,工业全面倒闭,农业到了破产崩溃边缘,日本采取了科学发展观的措施,从两个方向前进,在垃圾废墟中寻找无本取利的科学发展观。如,从氯碱海水中摄取无本的氯碱,发展取代钢材塑料工业,又从氯气中发展军事工业,包括毒气工业及氯化医药产品。前苏联是从氯碱工业起了家,中国在第一个五年计划是以重工业为重心,到了1980年,开始了转入轻工业市场经济的转化。美国是从爱迪生时代,发展了美国的电器工业,应用科学发展观兴盛的。英国在十八世纪科学发展观下的蒸汽机,开创了大英帝国的复兴。日本不但在工业上兴旺,而且,为了解决土地不足的农业,日本开始发展水稻的产业。总产水稻的30%是稻壳,稻壳称糠,一般都被抛在废池垃圾中,但日本人利用稻壳作食用油、健康油、保健油、快餐油,它的浸出油率高达22%。这样解决了日本的土地不足问题。
中国历史上,凡是重视科学发展的王朝,如唐代贞观年代、清康乾盛世,都是重视科技发展的。前苏联在化学工业兴盛之时,对它的发展起了极大的作用。中国科技发展在中共执政时,前苏联146限额建设,是有条件的。中国人民的裤腰带也勒过,由于政治指导的失误,也走了许多弯路,但并不是中国无人才。邓小平批评:“中国中医后继乏人”。拥有十多亿人口的国家,真的无中医人才吗?非也!中国科技发展必须走科学发展观的道路才有出路。
科学是进步的,要按发展眼光审视科学,中国政府提出科学发展观是一个着陆发展的观点,就是务真求实的指导观,科学不能永远凭空的设想,中国、印度、印尼、日本这几块市场,是关系世界经济的市场。过去,提出过许多不着陆的口号策略观点,是不切合实际的。中国与西方建立中外文化交流是正确的,但不能喧宾夺主,让断层二音文化取代五音五行文化,应平等互利互惠发展。
中国如不改变文化、科研、教育上的两个极端之路线,所形成的后果是严酷的。从门户封闭到开放,封闭是求主权稳定,开放是求发展。发展是平等的文化科研教育的发展,不是本末倒置的发展。正确认识科学发展观,是影响中国二十一世纪经济强国的关键,特别是中医文化上的科学发展观的贯彻执行。
人胚胎干细胞研究进程
对于生命科学大家早已不陌生,在高中生物课本上就讲过很多关于生物制药、基因工程、蛋白质、酶、抗生素、干扰素等知识。生命科学前沿与人类健康主要研究现在比较前沿的科学,即尚处于研究阶段的科学。现实生活中我们存在很多的无赖,比如:我们眼睁睁的看着亲人朋友的离去却没有任何办法,我们无法摆脱对抗生素的依赖,因此我们就要去寻找更加安全,更加人性化的治疗方法和关键技术的突破! 这就是生命科学前沿技术研究要带给人类的。
对于这门课程我有很多感兴趣的地方,由于不能面面俱到,这次主要针对人胚胎干细胞研究发展表达一下自己的看法。
定义: 胚胎干细胞是指当受精卵分裂发育成囊胚时内团细胞的细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。 一般认为全能性干细胞所应具有的特征如下:(1)来源于一个全能性的细胞群体;(2)具有正常的细胞核型;(3)具永生性,在胚胎状态下能无限制的分裂;(4)培养的细胞株在体外或在畸胎瘤中能自发分化成胚胎外组织和分属所有3种胚层的体细胞。
干细胞的神奇之处在哪里呢? 我们都知道,我们100多斤的身体最初其实仅仅是父母共同制造的一个细胞——一个精子进入一个卵子结合而成的受精卵而已。之后一个细胞变成两个细胞,两个变成4个,4个变成8个,在该长眼睛的地方分化成组成眼睛的所有细胞,在该长胳膊的地方分化成组成胳膊的所有细胞。当一个完整的人形成后,组成他身体的绝大部分细胞不再具有分化的能力。 无论在体外还是体内环境,胚胎干细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。
现在我们听到最多的就是关于白血病的治疗用到胚胎干细胞,一般白血病患者必须要找到与之相适应的骨髓才能进行移植,现在多数为独生子女,而两个不相干的人骨髓相配的概率几乎为十万分之一,所以这时就产生了麻烦。如果当初婴儿出生时就预留脐带血,医院给每个人都建立一个胚胎干细胞库,那么今后一旦得这种病就可直接从中提取自己的干细胞,经过组织培养分化成造血干细胞,然后移植到患者体内,这样就可避免发生排斥,治疗这些并就不是什么麻烦了。其实胚胎干细胞的应用并不只是局限在此,还有治疗帕金森病疾病,像中风、心率不齐、心肌梗塞、视网膜、糖尿病、肝功能不齐,还有关节炎等等这些疾病。 人类胚胎干细胞也可以分化为滋养层细胞、神经细胞、神经胶质细胞、造血细胞、心肌细胞等,所以其医学应用领域前景重大。
胚胎干细胞移植最大的好处就是避免发生排斥反应,但是成体干细胞却不如胚胎干细胞。 从骨髓中提取的干细胞能够分化成原始细胞,如骨髓组织细胞,直至生长成所需要的其他组织或器官。结果是,骨髓干细胞起初分化顺利,但最终并没有分化成原始细胞,却产生了奇怪的类似人体肿瘤的细胞。虽然胚胎干细胞用途很多,但它的分离,纯化却有很大难度。 我们在分离干细胞之前,也就是在这些细胞进行分化之前就把它们从内细胞团里面分离出来,然后放到培养机里面进行培养,其实这完全是一个骗局,就是我们把细胞从内细胞团习以为常的微环境里面提取出来放在培养机里,培养机里放了许多的物质,让这些细胞以为它们其实还是在它们原先的位置,还是在内细胞团里,因此这完全是一个骗局,那些细胞它们以为它们依然在细胞团里面,因此它他们继续在等待信号让它们进行下一步的分裂,当然除了让它们分离以外,还可以运用一些技术阻止这些细胞进行分离,那么细胞就可以继续养下去,继续培养,而且这些细胞因为我们采取的技术,它不会老化,也不会死去,它们一天不停地在我们的培养机里发育。
1. 如何保持细胞全能性并控制向特别类型细胞转化? 即我们如何让胚胎干细胞发育成造血干细胞而不是发育成神经细胞或一个完整的个体。 而事实上在我们人类身体里面的干细胞会进行分化,不断分化成为我们身体所有的细胞类型,大约一个干细胞倾向分化为200多种身体里面的细胞类型,我们的问题就是如何来使这一种干细胞仅仅像我们所需要的细胞类型分化,仅仅分化为我们所需要的细胞类型,像脑细胞、心肌细胞或者是组合细胞。 现在的研究结果是采用不同的培养基培养胚胎干细胞,那么他将发育成特定功能的细胞。 如:
胚胎干细胞---------胎牛血清 骨髓基质细胞共培养--------造血细胞
胚胎干细胞---------基因转染-------------胰岛素分泌细胞
胚胎干细胞---------RA--------------神经细胞
虽然实现部分定向转化,但这些培养基的配置,更多关于定向分化的问题有待解决,这是我们目前正在研究的问题,需要我们这一代或下一代不断地研究下去。
2.下一个待解决的问题就是:分化后的细胞是否具有致癌性。体外培养胚胎干细胞的培养基里面含有很多化学物质,虽然里面的环境类似人体但又不完全于人体内环境相同,因此,培养基里的物质是否会导致胚胎干细胞癌变,激活原癌基因,发展成癌细胞。这也是有待解决的,在今后的发展中需进一步深入研究。
3.伦理问题:用于肝细胞研究的胚胎来源困难。胚胎是一个未来的生命,不能因为进行科学研究而扼杀生命。再者说,对胚胎干细胞的研究现在还只是停留在最初阶段,距离临床试验还有很长一段路要走,更不用说用于治疗疾病了。“我们不能仅仅因为有的胚胎不能发育成生命就残忍地在它们上面做试验。 支持者,他们指出,根据自愿的原则,利用一些废弃的胚胎扩大干细胞研究是正确的事情。干细胞研究被认为是找到老年性痴呆症、帕金森症等神经和大脑疾病新疗法的希望。 还有就是关于克隆问题,克隆羊‘多利’的诞生让更多人参与到这场争论中。如果用人体干细胞克隆出人,到底该不该,都涉及到伦理问题和人们道德承受的底线。
胚胎干细胞的研究趋势:
改善ES细胞的体外培养条件,建立更有效更简便的获得ES细胞的方法。
定向诱导分化成特定类型细胞,用于临床疾病的治疗,并解决免疫排斥和潜在的致肿瘤的问题。
成体干细胞的横向分化的能力以及与胚胎干细胞的比较,成体干细胞能否替代胚胎干细胞?
对于人胚胎干细胞的研究前景 :
未来的再生医疗 《科技日报》2004年12月31日讯:通过显微镜人们发现,人体内有一种神秘的东西,他们宛如银河系中闪闪浮动的美妙“星体”,释放出神秘的光辉。这些令人心驰神往的“星体”,就是人类胚胎干细胞。 尽管目前的医术尚无法使有些病人起死回生,但采用再生医疗的手段或许能使人的生命得以延续或再生,进而达到不使物种彻底灭绝的目的。虽然这是一项造福生命的好事,但从人类受精卵中提取胚胎干细胞的尝试,却使科学界与宗教界和政治界卷入一场无休止的争执之中,并在全球范围掀起了轩然大波。
独特的控制机制 1998年,美国威斯康星大学Thomson等率先成功分离、克隆了人胚胎干细胞,并建立了细胞系,这一研究成果立刻在国际上引起轰动,成为世界关注的焦点.由于人ES细胞具有其它哺乳动物ES细胞的一般特性,能够在适宜条件下分化成构成人体的任何一种组织.因此,人ES细胞能够为组织工程研究提供可靠的细胞来源,同时能够在人早期胚胎发生、细胞组织分化以及基因调控等研究领域发挥重要作用.
对于人胚胎干细胞研究的意义:
ES细胞的应用前景十分令人鼓舞。胚胎干细胞可以作为研究人类胚胎发育、出生缺陷及胚胎瘤等疾病的新的手段;可以用于至今为止尚未进行的关于的方法;制造人类疾病模型以利用于基础研究、药物开发和毒理学研究,如果克隆技术可以从患者自体组织中获得干细胞,则它们可解决用于治疗退行性疾病的组织短缺以及结束在移植治疗中使用免疫抑制剂;另外干细胞还可以用来作为基因治疗的一种新的基因运载系统。总之,其前景十分广泛。
结论:由于胚胎干细胞在揭示生命的奥秘、攻克各种疑难杂症等方面具有极为诱人的前景,尽管目前还有许多困难,还存在争议,如果能够正确引导,建立相应完善的监管机制,人胚胎干细胞研究领域的每个进步都将对人类自身发展做出重大贡献。
我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础,早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究,目前研究和应用得最多的是造血干细胞。1992年,我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”也正式接受捐赠。2002年,北京建立了脐带血干细胞库。关于胚胎干细胞的研究,我国目前还没有明确的法律规定。
我国干细胞研究与国际之间还纯在一些差距,这需要我们一代又一代的中国人为之奋斗。 同时国际上干细胞研究还纯在很多“黑洞”区域,如何合理应用干细胞研究成果,而不至于违背伦理也是国际上一直争论的话题。 因此,人胚胎干细胞的研究还有很长的路要走。
生物学是 自然 科学中的一门基础学科,学科的特点不仅具有理论的严密性,同时更具有应用的广泛性。下面是我为大家精心推荐的关于生物的科技论文范文,希望能够对您有所帮助。
关于生物的科技论文范文篇一
如何学好高中生物
生物学是 自然 科学中的一门基础学科,学科的特点不仅具有理论的严密性,同时更具有应用的广泛性。高中生物更侧重于生物科学理论的学习和其应用方面,它研究的内容包括生物的结构,生理,分布,遗传和变异,进化,生态及稳态等。它与人类生存息息相关,大到发明创造,小到衣食住行,人类片刻也离不开生物科学。所以学好高中生物非常重要,如何学好高中生物,我认为可以尝试以下的措施。
一、学会预习的方法
预习是学生正式听课学习之前所做的知识准备,是一种初步的自我学习行为。通过预习可以有效地提高课堂学习质量,这己是许多优秀学生取得好成绩的必由之路。那么,预习有哪些步骤,如何掌握良好的预习方法呢?
(1)初步了解教材内容,对即将学习的基本内容先作一个初步的了解,并记下要点。如在预习阅读过程中可对一些生物学概念、 规律等结论性内容用笔勾勾划划。
(2)加强新旧知识联系。预习过程中,学生会发现前面所学的知识若掌握不牢,就会影响新知识的学习。因此,预习时可以及时复习旧知识,使新旧知联系起来。
(3)生物教材中的图表较多,预习应做到看书与思考相结合,看书与看图表相结合,看书与解题相结合,看书与质疑问难相结合,然后带着问题听课,有的放矢,提高听课效率。
二、学会课堂学习的方法
(1)学会记笔记
学习生物时还要学会记笔记,笔记是一项技巧性的活动。学习记笔记不但要求学生具有一定的书写、绘图能力,而且要求学生具有一定的学科知识和提炼笔记内容的能力。刚一开始学生可能跟不上,可每节课后找适量时间整理补充笔记。但要避免将笔记记为教师上课的流水账,不加选择地全部记下,也要避免将笔记记成教师板书的翻版。上课是紧张的脑力劳动过程。生物课是理科课程,理解思维是上课的关键所在,因此要教学生处理好听课、思考和记笔记的关系。如果思考与记笔记发生矛盾,要先跟随老师思路思考,避免因记笔记而使后继内容无法理解,对于笔记可采用写标题留空白课后补充的方法。笔记可以使课后复习的效率得以提高,并丰富完善知识体系。 (2)学会理论联系实际
生物知识内容十分丰富,实践性强,应用性广,学习时要紧密结合,密切联系周围的事物和现象、国内外新的生物技术等热点,让学习更贴近生活实际,更为鲜活有趣。例如,糖尿病患者是因为吃得糖太多吗?还可以调查或观察环境污染对周围生物的影响等。学生要尽可能地走进大 自然,亲身感受生活中的生物知识和现象,将书本、课堂上学到的知识和能力在现实生活中得到应用,培养观察分析、活学活用、理论联系实际、解决具体问题的能力以及交流合作、实践创新的能力。
(3)学会思考生物问题
学习生物不仅要认识和记住一些必要的知识,还要善于通过分析综合、对比判断,研究生命现象的特征与成因,思考它们之间的相互关系,这就要懂得学会思考分析生物问题。如运用综合的观点观察现象、分析联系、找出 规律,如DNA和RNA的区别、物质循环和能量流动的异同及联系等,形成鲜明而准确的印象。学生学习时要善于观察、勇于探索、敢于思考质疑,做生活和学习的有心人。
三、学会收集处理信息
现代社会是信息社会,生活中处处蕴含着信息。如电视新闻、报纸杂志、媒体 网络、 旅游科技、综艺 体育等,经常为人们提供大量的知识信息。这些信息中很多是人们普遍关心的鲜活生动的生物知识和敏感具体的生物问题,要善于收集和处理,不断补充丰富的生物知识。学生课外要注意博览群书,养成良好的信息素养,如走进图书馆,访问互联网站,参加社会实践调查等,及时查阅收集、检索处理生物信息。这不仅是生物课堂教学的重要延伸,也是学生收集资料、获取信息、充实知识、丰富阅历的有效途径。信息就是资源,信息就是知识,要使自己成为生活和学习的主人,不断提高学生搜集和处理信息的能力和培养勇于实践、创新学习的意识。
此外,学生还要学会复习,学会归纳 总结、学会图文转换、学会知识迁移等。当然,学有法而无定法。学生力求形成行之有效的学习方法。培养自己的非智力因素,提高自己的生物学兴趣,增强学习的信心,从而更好的学好高中生物这门课程。
关于生物的科技论文范文篇二
浅谈初中生物教学
摘要:如何提高学生学习生物的兴趣,如何组织和设计好每一堂课,努力提高生物教学质量,是每一位生物教师在新课程理念下必须探讨的问题。
关键词:生物;教学;兴趣;热情
新课标明确规定,在实施素质教育的今天,教师不仅要教学生学会,更重要的是教学生会学。然而,在当前中学生物学教学中,培养学生自学能力不是被忽视就是束手无策。那么,如何在生物学教学中培养学生的自学能力呢?下面就把我在这方面的一些探索介绍如下,以抛砖引玉。
1.掌握方法,增强自学效果。自学的主要形式是阅读。阅读有预习阅读、课中阅读、复习阅读和课外阅读等形式,不论哪种形式的阅读,教师都必须在方法上给予正确指导,才能收到良好的自学效果。
课中阅读是教师随教学进程提出问题让学生阅读一个或几个重点的相关段落。为了使学生对所阅读的重点段落做到字斟句酌,我常变换形式提出问题让学生阅读思考。如阅读减数分裂概念时,我提出的问题是:①进行减数分裂的生物对象是什么?②什么数被减?③数被减了多少?④在第几次分裂发生减数?⑤全过程染色体数的变化规律是什么?我指导学生在阅读容易混淆的概念时,要运用对比法加以区分,找出异同点,从而掌握概念的实质。如呼吸作用和光合作用,有氧呼吸和无氧呼吸,无性生殖和有性生殖,DNA和RNA,无籽西瓜和无籽番茄等。
复习阅读是在教师授完一个单元或全部课程后,要求学生进行系统的阅读。为了使学生对所学知识融会贯通、强化记忆,我指导学生运用分析综合法进行专题阅读,对不同章节出现的同类知识进行归纳、整理,组合成完整的知识体系。如在复习高中《生物》时,我要求以染色体为线索,整理出以下几个方面的知识:①染色体的形态、数目;②染色体的化学成分——染色体与DNA的关系;③染色体的存在部位及存在形态;④染色体的复制(时期与方式);⑤染色体的传递规律:有丝分裂的传递与减数分裂的传递的比较;⑥染色体在减数分裂中的行为与3个遗传规律的关系;⑦染色体变异与单倍体育种、多倍体育种。
课外阅读通常是学生在参加课外科技活动实践中,为解决所遇到的问题去查阅课外参考书。由于生物学课外参考书种类很多,为了遵循可读性、实用性和科学性原则,我都主动帮助学生选好课外书。我在指导学生阅读时,要求做到:①有所侧重;②弃粗取精;③做好笔记。为了促进学生积极参与课外读,我要求每位学生每学期根据自己课外科技活动实践写一篇生物小论文。课外阅读不仅可扩大学生的知识眼界、激发学习生物学的兴趣,还能加深对课内知识的理解,有助于培养学生的自学能力。
2.检查评价,激发自学热情。不论是让学生阅读还是让学生参加实践,单有布置而没有检查无法落实,而有检查没有评价无法激发自学热情。我的做法是:每节新课前,都要利用预习提纲中的问题先提问学生。在教学进程中,对一些较易混淆的概念和较难懂的问题先让学生讨论,再由学习基础较好的学生进行回答。对学生的作答,我都是当场给予评价,肯定正确,指出错误,对回答好的打成绩予以鼓励。对学生的生物学小论文和生物学小报,组织全教研组教师进行评选,这些做法使学生感受到获得自学成就的喜悦,进而增强自学的信心。
3.养成习惯,提高自学能力。无数事实证明,大凡学习成绩优异的学生都掌握了较好的自学方法和养成良好的自学习惯。因此,我在平时教学中就有意培养学生以下4种自学习惯:
(1)养成不先预习不听课、不先复习不做作业的自学习惯。课前预习可使学生对新课有大概了解,哪些难懂的地方需要在课堂上问老师也心中有数,这既提高了学生听课的效率,也提高了教师授课的针对性。课后及时复习不仅有利于对新知识的消化吸收和强化记忆,也有利于提高完成作业的效率。
(2)养成勤查工具书的自学习惯。中学生物学教材中涉及到许多生物学理论、学说和定律,生物学现象,动植物和微生物名称、名词,生物学著作和生物学家等知识,由于在教材中没有做详细的注解,学生在自学中必然会遇到许多疑惑不解的名词术语,那么解决的最好办法就是查阅工具书。
(3)养成爱思考、爱质疑的自学习惯。“学源于思,思源于疑。”我启发学生在自学过程中要善于发现疑点,敢于提出自己独立的见解。教会学生质疑不仅可调动学生自学的兴趣,还可以培养学生的发散思维、激发学生的智慧潜力。边阅读边思考也有利于知识迁移。
(4)养成博览群书的自学习惯。中学生单从课本中获取知识是很有限的,因此我引导学生要多读一些与生物 科学有关的报刊和课外书籍,通过摘录、剪贴建立自己的“生物学资料库”。这不仅可扩大学生的科学视野,还能吸取更多的课外知识、提高自身的综合素质。
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自然科学论文——遗传学论文
论文概要:介绍遗传,变异,生物物种多样性的概念及它们之间的关系,还有人类对生物资源的创造和利用状况。并且,在论述中强调了对这些生物资源的利用要合理适当,要保护自然界生物多样性。
首先,让我们来看看遗传,变异及生物多样性的概念及其所包含的一些内容:
1.遗传:是指生物亲代与子代之间、子代个体之间相似的现象,一般是指亲代的性状又在下一代表现的现象。但在遗传学上,是指遗传物质从上代传给后代的现象。
2.变异:生物有机体的属性之一,它表现为亲代与子代之间的差别。变异有两类,即可遗传的变异与不遗传的变异。现代遗传学表明,不遗传的变异与进化无关,与进化有关的是可遗传的变异,后一变异是由于遗传物质的改变所致,其方式有突变与重组。
突变可分为基因突变与染色体畸变。基因突变是指染色体某一位点上发生的改变,又称点突变。发生在生殖细胞中的基因突变所产生的子代将出现遗传性改变。发生在体细胞的基因突变,只在体细胞上发生效应,而在有性生殖的有机体中不会造成遗传后果。染色体畸变包括染色体数目的变化和染色体结构的改变,前者的后果是形成多倍体,后者有缺失、重复、倒立和易位等方式。突变在自然状态下可以产生,也可以人为地实现。前者称为自发突变,后者称为诱发突变。但是自发突变通常频率很低,诱发突变是指用诱变剂(X射线,γ射线、中子流及其他高能射线,5-嗅尿嘧啶、2-氨基嘌呤、亚硝酸等化学物质,以及超高温、超低温等)所产生的人工突变。
3.生物多样性:指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。 这种多样性包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中,物种的多样性是生物多样性的关键,它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性。
另外,遗传(基因)多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式,可分为区域物种多样性和群落物种(生态)多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。(1)
知道了遗传,变异及自然界生物物种多样性的概念,下面让我们来看看它们之间的关系:
首先来看遗传与变异的关系:遗传与变异是矛盾的但又对立统一的关系。由于遗传而确保了生物的稳定性和世代延续性,是相对“不变”的;而变异是绝对的“变”,它使生物原有的特性发生改变,从而产生出新的生物性状或类型,为生物的进化与发展提供动力。没有变异,遗传只能是简单的重复,生物就无法进化。因此,在维持物种的稳定性上,遗传与变异是对立的。然而,没有遗传,变异就不能积累,新的变异就失去了意义,生物同样也不能进化。所以,在进化方面,遗传和变异又是统一的。
理清了遗传与变异的关系,现在再来看遗传和变异与自然界生物物种多样性的关系:
遗传与变异是自然界生物多样性的基础,是遗传和变异为生物的发展、进化提供了原材料。具体来说,遗传是生物稳定性的基础,变异是生物多样性的前提,两者是对立统一的关系。在遗传和变异的共同作用下,自然界生物存在着多样性,同时各种生物又具有其自身的特点,能够与其它生物种类加以区分。总之,没有变异,自然界就不会多姿多彩,就不会有自然界的多样性;没有遗传,自然界就会处于无序状态,也不会有自然界的多样性。 (2)
现在,我们已经知道了遗传和变异与自然界生物物种多样性的关系,那么生物多样性有什么价值,人类又是怎样利用的呢?让我们来看看下面的资料:
一.1993年,联合国环境署组织专家编写的《生物多样性国情研究指南》中,将生物多样性价值划分为5种类型:
1.具显著实物形式的直接价值;
2.无显著实物形式的直接价值;
3.间接价值;
4.选择价值;
5.消极价值。(3)
二.表一:
中国生物多样性国情研究报告的价值分类系统
主要价值类型 直接使用价值 间接价值 选择价值或潜在价值 存在价值或内在价值
产品及加工品直接使用价值 服务价值
对人们提供效益的典型用途 林业,农业,畜牧业,渔业,医药业,工业,餐饮业,消费性利用价值 旅游观光价值,科学文化价值,畜力使役价值 有机物生产,维持大气平衡,物质平衡,水土保持,净化环境 潜在使用价值,潜在保留价值 确保自己或别人将来能利用某种资源或某种效益
从资料中可以看出:生物多样性是全人类共有的宝贵财富。生物多样性为人类的生存与发展提供了丰富的食物、药物、燃料等生活必需品以及大量的工业原料。生物多样性维护了自然界的生态平衡,并为人类的生存提供了良好的环境条件。生物多样性是生态系统不可缺少的组成部分,人们依靠生态系统净化空气、水,并充腴土壤。此外,科学实验证明,生态系统中物种越丰富,它的创造力就越大。自然界的所有生物都是互相依存,互相制约的。每一种物种的绝迹,都预示着很多物种即将面临死亡。
生物多样性还具有重要的科学研究价值。每一个物种都具有独特的作用,例如利用野生稻与农田里的水稻杂交,培育出的水稻新品种可以大面积提高稻谷的产量。在一些人类没有研究过的植物中,可能含有对抗人类疾病的成分。这些野生动植物如果绝迹,是人类的重大损失。另外,生物物种资源是国民经济持续发展的基础,是人类生存和社会可持续发展的战略性资源,也是农业发展的基石。每个生物物种都包含丰富的优良基因,基因资源的挖掘可以给国家带来财富,给人类带来文明。一个基因甚至可以影响一个国家的经济,乃至一个民族的兴衰。矮秆基因的发现导致了全世界粮食生产的“绿色革命”;水稻雄性不育基因的利用,创造了中国杂交稻的奇迹;优质羊毛基因的育种应用直接繁荣了澳大利亚的畜牧业生产。过去数十年来,全世界植物新品种不断推新,粮食亩产快速提高,正是得益于生物物种及其遗传多样性的贡献。生物物种资源的拥有和开发利用程度已成为衡量一个国家综合国力和可持续发展能力的重要指标之一 。(4)
因此,我们可以毫不夸张的说:生物多样性是人类赖以生存和社会可持续发展的物质基础,对于人类的生活起着极其重要的作用!
因为生物多样性如此重要,而生物多样性保护不仅能对当代产生最大的持续利益,而且还能造福子孙后代。因此,开展生物多样性的研究,保护和可持续利用成为各国政府及社会各界有识之士共同关注的主要问题。下面就让我们来谈谈这个问题:
保护生物多样性的措施主要有三条:(1)建立自然保护区。建立自然公园和自然保护区已成为世界各国保护自然生态和野生动植物免于灭绝并得以繁衍的主要手段。我国的神农架、卧龙等自然保护区,对金丝猴、熊猫等珍稀、濒危物种的保护和繁殖起到了重要的作用。(2)建立珍稀动物养殖场。由于栖息繁殖条件遭到破坏,有些野生动物的自然种群,将来势必会灭绝。为此,从现在起就必须着手建立某些珍稀动物的养殖场,进行保护和繁殖,或划定区域实行天然放养。如泰国对鲜鱼的养殖。(3)建立全球性的基因库。如为了保护作物的栽培种及其它可能会灭绝的野生亲缘种,建立全球性的基因库网。现在大多数基因库贮藏着谷类、薯类和豆类等主要农作物的种子。(5)
在保护生物多样性的基础上,人类可以通过一些方法(比如说诱变,基因合成,转基因等)创造出更多人类生活所需的物种,从而满足人类各种各样的需求。另外还有一些方法可产生新物种,如利用激素处理,植物的组织培养技术,但它们要么无法产生新的品种,要么把产生的变异遗传下去,这样在一定程度上影响了效率。
19世纪初,孟德尔的遗传定律被重新提出;
20年代,美国人将杂交原理运用到玉米育种上,取得了显著效果;
40年代,育种的手段中又增加了杂交转导,转化的技术;
50年代,美国人发现了DNA分子的双螺旋结构模型,分子生物学开始发展;
70年代,中国将杂交原理应用于水稻增产,获得了巨大的成功;
现在,只要我们作好当下的生物资源的保护工作,当我们展望未来时,我们有理由相信:到那时,生物资源的研究和利用将带给人类更多的财富!
参考资料:(1),(2),(5)百度论坛
(3)联合国环境署中相关材料
(4)中国食品产业网
(6)图片来源:百度图片库