浅谈生命科学及其运用

《枣庄师专学报》年第期
浅谈生命科学及其运用
魏希忍周磊
摘要本文论述了什么是生命科学和生命的本质以及生命科学的产生和发展的历史, 研究的范畴。同时阅明
宝命科学的发展对解决当今四大危机有着重要的作用。本文还问明了生物科学和技术的发展产生了具有划时代意义的
生物技术, 从而说明生命科学有着广阔的发展前景。
关键词生命科学、四大危机、生物技米, 基因工程, 蛋白质工程
一生物学是生命科学
生物学是研究生命的科学。什么是生命对这个问题, 人们都有一些体会和看法, 因为我们自己都是生
命的表现。今天的地球, 是一个瑰丽多姿的生命世界。地球上有多万种动物, 多万种植物和十几万种
微生物, 从高山到平原, 从沙漠到极地, 从空中到海洋, 几乎到处都有生命的踪迹。生命是活着的生物和人
类的共性。生命的本质是什么这是自然科学长期探索的问题, 也是哲学上的一个大间题。恩格斯指出
“ 生命是蛋体存在的方式。这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断自我更新。世
纪年代, 沃森和克里克提出脱氧核糠核酸的双螺旋模型, 宣告了一个具有生命力的新学科—
分子生物学的诞生。分子生物学的研究成果, 丰富和发展了恩格斯的预见, 使我们加深了对生命本质的认
识。
生命的特征就是新陈代谢、生长繁殖, 遗传变异, 激应性及运动等, 生命现象最本质的内容就是自我复
制可以自我繁殖和自组织。一个受精卵, 为什么能变成一朵鲜花, 一只果蝇或一头大象人也是从受精卵
开始逐渐发育成完整个体的, 而决定一个人将来长成什么样子的生命蓝图就存储在受精卵中的中。
携带着决定蛋白质结构的遗传信息我们可以把这种遗传信息看作生命发育过程中的指示或命令,
因此, 它是最重要的生物大分子。生物大分子体现生命或生命现象, 则细胞内的蛋白质, 核酸制造的各种循
环, 可能就是生命。从大分子及大分子循环体系的研究, 便成了生命科学研究的基础。有人从生物物理学角
度提出, 生命无非是自然界三个量综合运动的表现, 而在整个生命过程中, 贯串了物质, 能量, 信息这三者
的变化协调和统一。这三者有组织, 有秩序的活动是生命的基础。所以我们认为生物学是研究生命的科学。
它既研究各种生命活动的现象和本质, 又研究生物之间, 生物与环境间的相互关系。
二生命科学的历史及发展的新领域
生物学是一门有很长历史的学科。人类畜牧, 农耕等, 应用生物学方面的活动, 已有三、四千年或更长
的历史。我国诗经上就记载了大量的草木, 鸟兽虫鱼

的名称及其实际应用。古罗马名医盖论
一
是世界上的第一位实验生物学家, 他的《医经》是世纪以前西欧医学的权威巨著。在以后的
年的时期内始终占有首屈一指的领先地位。到了中世纪, 则编有“ 本草”及兽类目录, 分别对一些植物,
动物加以说明。在文艺复兴时期, 由于对自然历史的兴趣, 又修改和补充了无可数计的动植物及其构造, 功
能和生活习性。十九世纪在物理学、化学发展的基础上, 由德国植物学家施莱登, , 动物学
家施旺创立了细胞学说, 年达尔文物种起源》间世, 年, 孟德尔
发现了遗传定律, 到了二十世纪自年摩尔根的基因学说的创立, 生物学一跃进入
近代科学行列。由于分子生物学, 生物物理学与生物化学相结合, 生物学已经远远超越了传统生物学的领
域。所以人们认为, 从分子水平看, 当前生物学只有两个真正重要的仍然隐藏着的神秘莫测问题, 即生命起
源问题和心身问题。
分子生物学兴起的时间虽然不长, 但它的影响已经渗入到生物学的各个领域, 创立了一系列的新兴生
物学科。如分子遗传学, 分子细胞学, 分子病毒学等。这充分指出分子水平的研究已经对生物学产生了全面
的革新作用, 并为物理学和化学的研究开辟了一个新领域。
但是从另一方面说, 只研究它微观世界的生物结构和功能与环境关系是不够的, 必须也研究宏观的生
物群体体系的结构功能及其与环境的相互关系, 协调和适应, 即物质循环和能量交换, 力求保持地球上的
相对生态平衡, 否则便引起环境灾难。
三生命科学的重要性
自然科学概括为两大类, 即物理科学和生命科学, 或非生命科学和生命科学, 前者一般包括数学、物理
学、化学, 后者就是生物学。我国把生物科学列为六大基础学科之一, 其余为数学、物理、化学、天文及地理。
可见生物科学在自然科学中的地位是何等重要。
世纪是生物学的世纪。目前得到世界各国公认并将列入世纪重点研究开发的高技术领域有生物
技术, 信息技术, 航天技术, 新材料技术, 新能源技术和海洋技术等。生物技术也叫生物工程, 包括基因工
程, 细胞工程, 酶工程和发酵工程四个方面。它是世纪高技术的核心。不仅直接关系到农业, 医药卫生事
业的发展, 而且对环保、能源技术等都有很强的渗透力。因此世纪是生物学的世纪。生命起源之谜, 智力
之谜, 大脑功能之谜, 神经的功能之谜, 癌症之谜, 细胞分裂之谜, 人类衰老之谜等一系列间题都靠生物学
研究的进展来解决。有人称生物科学为自然科学的“ 女王” , 这是符合客观事实的。从人类的命运和前途的
战略地

位来看应把生物科学作为自然科学的重点中的重点来发展。
当今四大危机都和生
物学科有着关系。
环境危机
由于人口的增加, 工业的发展, 人为的污染大气, 影响了呼吸, 污染了水, 影响了饮料污染了土壤, 直
接影响植物的生长发育间接的影响着人类的食物和动物的饲料江河湖海被工厂三废污染, 影响着水产,
破坏了生态和水体平衡引起严重灾难。当前造成我国环境污染和破坏的原因一是任意排放三废二是工
业过度集中于大中城市, 因而造成环境恶化公害泛滥三是不合理开发利用自然资源, 破坏了生态平衡和
自然资源。因此, 我国当务之急不仅要坚决执行环境保护法而且要进行研究人类生产, 生活过程中有毒物
质污染的根源, 有毒物质在生态环境中和食物链中富集过程, 有毒物质在大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和
生物圈中的生态平衡, 以及有毒物质对生物和人类发生疾病, 死亡的防治保护过程等。现在环境生物学已
经越来越受到重视并正在迅速发展这对于保证繁荣富强, 国泰民安是有着直接意义的。
人口危机
据国外报导, 年世界人口为亿, 本世纪初, 全球人类约有亿人。年代初, 世界人口已达
亿, 比。年增长了倍多。人口迅速增长是当代人类面临的重大挑战。根据联合国预测, 如果能有效的
控制人口, 到下世纪末世界人口将达到亿, 如果不能有效的控制则可以达到亿。世界少、口增长主
要来源于发展中国家人口增长。人口增长过快已成为发展中国家沉重的负担。人口过快增长将产生一系列
深远影响。第一粮食供给不足。很多发展中国家, 粮食增长速度赶不上人口增长速度, 按人口平均的食物消
费水平低下, 而且呈下降趋势。粮食已成为不少发展中国家面临的一个共同难题。第二就业问题, 发展中国
家人口增长快, 与有限就业需求之间形成了尖锐的矛盾, 不仅存在大量公开失业人口, 还存在着难以计数
的隐蔽性失业大军。第三人民生活贫困化。这突出表现为人均生产总值水平低下, 与发达国家之间差距愈
拉愈大。在农村有大量赤贫农民, 在城市有大量贫困人口。第四妨碍人力资本形成。当今发达国家有
的妇女能够进入中等学校, 并享有接受教育培训, 医疗保健等机会。但是在不少发展中国家妇女入学率低,
就业无保障, 难以获得医疗卫生服务等。第五, 产生持久的环境压力。人口迅速增长, 以及人类不合理的行
为, 对环境造成严重损害, 包括森林面积减少, 水土流失范围越来越大, 水资源严重短缺, 生物多样性受到
破坏等。显然, 由于人口增长而在资源和环境方面付出的代价是十分巨大的

。人口迅速增长产生的一系列
经济、社会、环境的影响, 威胁着人与自然之间的平衡, 人民难以生存。因此对计划生育的研
究和教育在世
界不少国家都成了当务之急。
能源危机。地球上的化石能源不是无限的。从长远看, 若不开展能源研究, 如太阳能、核能的开发利
用, 终究会引起像在美国东部华盛顿那样, 汽车排成长蛇大队在加油站长期等候加油而不可得的危机。工
业高度发展的国家, 其工业发展主要靠廉价的能源和科技的发展, 从近几年来世界各国能源物质价格暴涨
和世界性的通货的贬值, 更看出能源危机的严重, 我国近年来也开始出现能源间题。按照当前生产发展对
能源的需求的增长, 估算到。。年时, 我国能源的供需缺口将达亿吨标准煤, 既使我国重视节能, 并逐
步建立节约型的国民经济体系, 但考虑到能源状况、运输条件和其他外部条件, 到时还亿吨标准煤的缺
口到年牟源需求形势可能略有好转。
粮食危机
根据联合国资料报道全世界每天有一万人死于饥饿或营养不足, 有三亿婴儿在饥饿中傲傲待哺。世
界范围的沙漠化在侵蚀着不久前的良田沃土, 正在与农业生产争地, 人类正面临着一场粮食危机。目前我
国每日每人食物消耗一。大卡的热量, 消耗蛋白质一克, 而人均每年占有公斤粮食, 大体
上可以满足这一标准。当然食物质量不高, 动物性蛋白不足, 仍属于低下消费型。然而, 近年来我国的粮食
生产仍然没有达到这一标准。而且考虑到我国人口继续增长和人民改善生活的要求以及我国农业自然资
源短缺状况, 特别是以耕地和水资源为中心的资源紧缺现状, 在本世纪内达到年人均公斤粮食对农业
仍是一项十分艰巨的任务。
四造福人类具有划时代意义的生物技术
生物技术和科学的发展, 使人类按自己的意愿设计新的生物物种成为可能。
生物技术是应用于有生命物质的技术, 其涵盖的内容非常广泛, 可以划分为传统的生物技术和现代的
生物技术两种。人类几千年来使用酿酒、制酱, 育种等技术是传统生物技术, 近年来, 随着与生物技术相
关的诸多基础理论和技术以及实验手段的发展, 传统的生物技术逐步走出被动、低效的状态, 而发展成为
主动、高效的现代化生物技术, 列入了高技术领域。
发酵工程, 细胞工程、酶工程, 遗传育种这些内容基本都属传统生物技术的范畴, 人类在这些生物技术
的应用和发展中的作用似乎总处于一种不能自主的被动状态, 盲目性较大。比如说传统细胞工程利用植物
生产医药, 我们得在寻找鉴定用什么植物生产什么药, 然后用于生产, 而不是我们希望

让植物生产什么药
就生产什么药再如传统的酶工程中各种酶的开发, 我们只能先从各种微生物中筛选, 鉴定书所生产我们
能需要的酶类的菌株, 然后进行工业化生
产和应用, 而不能按照我们的意愿让微生物来生产各种我们能需
要的酶类再比如传统的育种能够选择到的只能是自然状态下已经存在的品质, 筛选工作量大, 效率极低,
如果我们能够在按赋予作物以我们想要的优良性状, 甚至是作物中从未有过的性状, 如杀虫, 那我们的工
作就主动多了。所幸的是随着生物学特别是分子生物学理论的发展和当代各种尖端技术在生物领域里的
运用, 诞生了一种具有划时代意义和战略价值的高技术, 就是基因工程技术也叫重组技术。它的产
生彻底改变了传统生物技术的被动状态使我们按照自己的意愿改造生命的愿望成为可能。基因工程技术
以及再后一些产生的蛋白质工程技术迅速的渗透到传统生物技术的所有领域, 于是就产生了现代生物技
术。随着技术的发展, 基因调控研究的不断深入, 基因工程和蛋白质工程的操作领域不断拓宽, 人类可以设
计创造出各种全新的生命现象来为自身的发展服务。
五生物科学与其它学科的关系
生物科学对改善人类状态与某周围环境有着必不可少的作用。它的重要性不只限于学科本身, 而是体
现在人类生活的各个方面, 如怎样应用生物学知识改善营养, 控制人类疾病和动植物的病害, 把环境污染
减少到最低限度, 保护自然资源以及使人类逸于遭受因技术的发展而带来的生物学方面的不良后果的危
害。此外生物学同其它自然科学和社会科学的关系都有十分密切的关系。
综上所述, 生物科学的发展前景和客观作用以及在自然科学中的地位将不能以任何人的意志而转移
的。