现代自然科学从细胞水平向分子水平深入的生物学研究1、物种进化论、遗传定律和基因论是19世纪生物学的重要发现

20世纪初以来，农作．物优良品种的定向培育，生物激素的应用，遗传性疾病和肿瘤的诊断、防治与控制，病原菌的抗药性研究等，都要求从理论上作深入的说明和实践上提供有效的措施，要求生物学从宏观定性考察进入它的微观定量探索领域，从而查明生物进化、遗传和变异的内部机制

（1）1909年美国生物学家摩尔根(公元1866—1945)在孟德尔遗传学说的基础上，提出了基因说，把基因看做是位于染色体上的球状颗粒，基因在功能上是决定遗传性状的差别、突变和重组的三位一体的最小单位

（2）19世纪末20世纪初，在生物化学、生物物理、细菌学、病毒学等的相互渗透中，诞生了一门新的科学——分子生物学

（3）从19世纪发现了细胞并把它作为生命的基本单位之后，人们便开始了对细胞内部的结构与功能的研究

2、在分子水平上研究生命现象在分子水平上研究生命现象，并促成分子生物学诞生的主要是以下几个方面的发现：第一，用实验方法揭示了基因与酶的关系

他们用射线和紫外线照射红色面包霉菌，使它们的某些基因发生突变，然后探索基因的改变对霉菌营养需求的影响

红色面包霉可以在由糖、盐和一种生长素构成的培养基中生长，但是，通过照射得到的某些突变型红色面包霉却丧失生长能力

这是因为突变体把制造精氨酸的酶的基因破坏了，而没有这种霉，霉菌就不能自己制造所需要的精氨酸，因而不能生长

他们经过大量研究，在基因与性状发育的关系上得到了一个新的概念：一个基因不管影响什么性状，首先决定酶，酶决定代谢作用，代谢作用决定各种性状

比德尔据此提出了“一个基因，一个酶”的理论

它表明基因与遗传性状的关系并不是原先所认为的是直接对应的关系，每一基因都是通过一种特殊酶而起作用的，或者说基因是通过调节一定的化学过程而起作用的

“一个基因，一个酶”的理论描述了遗传与代谢过程之间的关系，从而使人们设想：基因是形成酶的一个模板

第二，关于DNA是携带遗传信息载体的发现

1944年美国的3名生化学家艾威瑞（公元1861-1955）和麦克劳德（公元1909-）麦卡蒂（公元1911-）合作，从一种肺炎球菌中提取DNA，并将它转移到另一种细菌中，证明一种细菌获得了前一种细菌的遗传特性，从而表明DNA可能是遗传性状的化学和物理的基础

这一发现具有深远的意义，它引起了更多人的兴趣，然而也引起了有些人的怀疑

美国的德尔伯吕克（公元1906-）从意大利来到美国的卢利亚以及郝尔希（公元1908-）等人也在40年代组成了噬菌体研究小组，他们发现单一的噬菌体进入大肠杆菌后，会在半小时内自我复制100次

1952年，郝尔希等用同位素标记方法发现，侵入寄生细菌并进行繁殖的只是噬菌体的DNA部分，而蛋白质外壳却留在大肠杆菌以外

这个实验更加明确地证明DNA携带了噬菌体自我复制的全部信息，DNA是遗传信息（遗传信息指的是DNA中的碱基序列）的载体

第三，DNA分子的双螺旋结构

关于DNA分子结构的研究在英国同时有几个人在分别进行，他们是伦敦金斯学院的维尔金斯（公元1916-）、女科学家弗兰克林（公元1920-）以及剑桥大学的沃森（公元1928-）和克里克（公元1916-）

沃森原始美国噬菌体研究小组的成员，后到英国学习用X射线衍射方法分析蛋白质的晶体结构；克里克原是学物理的，后来对生物学发生了兴趣，并与沃森一起从事同样的研究

沃森和克里克在分析研究X射线衍射所获得的资料的基础上，得到了一个非常重要的结论：DNA分子是由双螺旋构成的，两个磷酸糖链形成骨架，并通过一系列成对的核苷酸碱基（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C、鸟嘌呤G)上的氢键相联，其中A-T、G-C各自配对，每个单螺旋都形成自己的互补螺旋

遗传信息由核苷酸的序列表达出来，核苷酸序列的基本特征是A与T互补，G与C互补

由于这种互补特征，DNA能自行复制

双螺旋结构相互关系就像是锁和钥匙的关系一样，当分开以后，每一个都能形成自己的互补物，这样又重建了全部的双股DNA分子

人们早已知道细胞分裂的过程是将母细胞遗传基因传给子细胞，而现在却通过DNA的结构表示出来了

DNA双螺旋结构的发现被称为20世纪生物学最伟大的发现，是分子生物诞生的标志

第四，DNA和RNA的功能1955年，美籍西班牙人奥阿巧（公元1905-）和美国的孔勃（公元1918-）首先用酶促法人工合成了DNA和RNA

人们对基因如何控制细胞中一种特定的蛋白质合成的研究中，法国生物化学家雅各布（公元1902-）、乐沃夫(公元1902-）和莫诺(公元1910-1976）发现了在细胞核内一种使信使RNA（或称mRNA），进一步揭示了DNA和RNA的功能，认识了通过DNA分子的复制而把遗传信息传给下一代的具体过程

在这一过程中，DNA只作为一个模板，它决定了mRNA中核苷酸的顺序；当mRNA被合成时，即所谓转录完成时，mRNA就从细胞核进入细胞质中，mRNA宛如一个信使带来了合成蛋白质的密码

雅可布、莫诺等人根据对细菌（一般是大肠杆菌）的研究，已辨认出三种基因，并建立了一个转录水平上如何定量控制蛋白质合成的模型

开始人们认为DNA分子自我复制之后，把遗传信息转录给mRNA，mRNA再把遗传信息翻译为蛋白质，这个方向是不可逆的，称之为中心法则；后来人们发现，不能将这一法则绝对化，在某些情况下，RNA也可以是遗传信息的携带者，遗传信息也可以由RNA传递给DNA，称之为反中心法则

第五，遗传密码表的问世不同的核苷酸顺序决定不同氨基酸顺序的方式，被称之为遗传密码

美国生物化学家霍利（公元1922-）、克阿纳（公元1922-）等人首先在阐明遗传密码方面做出了重要贡献；而对于后来的发展具有重大意义的则是美国科学家尼伦伯格（公元1927-）和法国科学家马太，他们分别在实验室内测定了各种氨基酸的遗传密码

到1969年64种遗传密码的含义已全部测出，并列出了遗传密码表

3、综合进化论在分子层次上对生命现象的研究，进一步丰富了达尔文的进化论，出现了现代达尔文主义，或称综合进化论

1900年以后，孟德尔主义者开始对进化的某些事实进行实验研究，得出了与达尔文主义某些原则不同的结论，这时不但遗传学家反对达尔文主义，甚至持有进化沦观点的人也开始攻击达尔文主义

这种争论早已有之

在1859年达尔文的《物种起源》一书问世不久，1864年德国胚胎学家柯里克尔就提出了异源生殖说，反对缓慢进化、自然选择和生存斗争

他认为进化是在生物内部发展规律作用下，以飞跃方式进行的，以后又有人依据对月见草的实验和观察形成突变理论，认为遗传特性和性状可以突然发生变异，新种通过飞跃形式而产生，并不依赖于外界环境的影响

这些学说既与达尔文的“自然界没有飞跃”的缓慢进化理论相对立，又否认自然选择的作用

遗传学与进化论的对立只是暂时的现象，随着研究的深入又开始了遗传学与进化论结合的过程

 4、综合进化论的评价：综合进化论不但重新肯定了自然选择的巨大作用，而且用自然选择可以解释古典达尔文主义无法解释的许多事实，还彻底推翻了一切陈旧的进化假说(如获得性遗传、自体发生、外因发生、预选适应等)和一切用某种单因子(突变、遗传漂变、隔离等)解释进化的种种理论

从达尔文进化论到综合进化论的历史过程中，人们可以看到科学理论发展的一般过程

人们对突变和自然选择作用的认识也是按照肯定、否定、否定之否定的规律发展着

”科学本来就是一个发展着的概念，科学理论也在发展着

科学技术史表明，在人们对自然的认识上，并没有放之四海(空间)四时(时间)而皆准的真理，任何已有的科学理论都有需要进一步探索的余地

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