生物科學(xué)有哪些新進(jìn)展?

【專家解說(shuō)】：20世紀(jì)70年代以來(lái)，生物科學(xué)的新進(jìn)展，新成就如雨后春筍，層出不窮。從總體上看，當(dāng)代生物科學(xué)主要朝著微觀和宏觀兩個(gè)方面發(fā)展:在微觀方面，生物學(xué)已經(jīng)從細(xì)胞水平進(jìn)入到分子水平去探索生命的本質(zhì);在宏觀方面，生態(tài)學(xué)的發(fā)展正在為解決全球性的資源和環(huán)境等問(wèn)題發(fā)揮著重要作用。下面僅通過(guò)生物工程和生態(tài)學(xué)方面的幾個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明。 生物工程方面 生物工程(也叫生物技術(shù))是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門(mén)綜合性的科學(xué)技術(shù)。也就是說(shuō)，它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)原理和工程技術(shù)手段來(lái)加工或改造生物材料，如DNA、蛋白質(zhì)、染色體、細(xì)胞等，從而生產(chǎn)出人類所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年來(lái)迅猛發(fā)展，碩果累累。 生物工程在醫(yī)藥方面有著廣泛的應(yīng)用。例如，長(zhǎng)期以來(lái)，預(yù)防乙型肝炎的疫苗是從乙肝病毒攜帶者的血液中提取和研制的，這樣的疫苗生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴?，F(xiàn)在，采用生物工程的方法，將乙肝病毒中的有關(guān)基因分離出來(lái)，引人細(xì)菌的細(xì)胞中，再采用發(fā)酵的方法，或者引人哺乳動(dòng)物的細(xì)胞中，再采用細(xì)胞培養(yǎng)的方法，就能讓細(xì)菌或哺乳動(dòng)物的細(xì)胞生產(chǎn)出大量的疫苗。我國(guó)研制的生物工程乙肝疫苗已經(jīng)在1992年投放市場(chǎng)，在預(yù)防乙型肝炎中發(fā)揮了重要作用。除乙肝疫苗以外，還有抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖的干擾素等多種生物工程藥物已經(jīng)問(wèn)世。我們知道，人類的許多疾病都與基因有關(guān)。在基因水平上對(duì)人類的疾病進(jìn)行診斷和治療，是科學(xué)家們正在探求的另一個(gè)重大課題。為了弄清人類約10萬(wàn)個(gè)基因的結(jié)構(gòu)和功能，美國(guó)從1988年開(kāi)始實(shí)施“人類基因組計(jì)劃”，目前這項(xiàng)研究已經(jīng)成為國(guó)際間合作的一項(xiàng)重大科研課題。 生物工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景更為誘人，1988年，我國(guó)科學(xué)家人工合成了抗黃瓜花葉病毒的基因，并且將這種基因?qū)藷煵莸茸魑锏募?xì)胞中，得到了抵抗病毒能力很強(qiáng)的作物新系，1989年，我國(guó)科學(xué)家成功地將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)缩庺~(yú)的受精卵中，培育成轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。與非轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速度明顯加快，1993年，我國(guó)研制的兩系法雜交水稻開(kāi)始大面積試種，與原來(lái)普遍種植的三系法雜交水稻相比，平均每公頃增產(chǎn)15%，1995年，我國(guó)科學(xué)家將某種細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因?qū)嗣藁?，培育出了抗棉鈴蟲(chóng)效果明顯的棉花新品種。 生物工程在開(kāi)發(fā)能源和環(huán)境保護(hù)等方面同樣有著廣泛的應(yīng)用。我們知道，煤炭、石油等能源終將枯竭，目前全世界已經(jīng)面臨著能源危機(jī)。使用煤炭、石油等能源，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，科學(xué)家們正在努力探索開(kāi)發(fā)新的能源，其中很重要的一個(gè)方面就是用生物工程開(kāi)發(fā)生物能源。美國(guó)科學(xué)家在1978年成功地培育出能直接生產(chǎn)能源物質(zhì)的植物新品種--“石油草”，這種植物的莖稈被割開(kāi)后，就會(huì)流出白色乳狀的液體，經(jīng)提煉就得到石油。在利用細(xì)菌治理石油污染方面，由于石油中的不同組成成分往往需要用不同的細(xì)菌來(lái)分解，科學(xué)家就將不同細(xì)菌的基因分離出來(lái)，集中到一種細(xì)菌內(nèi)，從而得到了“超級(jí)菌”。這種“超級(jí)菌”分解石油的速度比普通細(xì)菌快得多，凈化石油污染的能力得到明顯的提高。 生態(tài)學(xué)方面 生態(tài)學(xué)是研究生物與其生存環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，人類社會(huì)面臨的人口爆炸、環(huán)境污染、資源匱乏、能源短缺和糧食危機(jī)等問(wèn)題日益突出。要解決這些問(wèn)題，都離不開(kāi)生態(tài)學(xué)。因此，生態(tài)學(xué)的研究受到高度重視，并且取得了顯著的進(jìn)展。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的基本原理，已經(jīng)成為人類謀求與大自然和諧共處、實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的理論基礎(chǔ);運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，我國(guó)推行生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，已經(jīng)取得了令人矚目的成就，涌現(xiàn)了一批生態(tài)村、生態(tài)農(nóng)場(chǎng)和生態(tài)林場(chǎng)，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)。例如，安徽省穎上縣小張莊，從前是個(gè)窮地方，生態(tài)環(huán)境惡劣，旱澇災(zāi)害頻繁，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，糧食產(chǎn)量很低。70年代中期，小張莊開(kāi)始進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，整治土地，興修水利，大力營(yíng)造防護(hù)林，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到了明顯改善。小張莊在大力發(fā)展種植業(yè)和林業(yè)的同時(shí)，還利用當(dāng)?shù)氐娘暡葙Y源和魚(yú)塘，大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)。養(yǎng)殖業(yè)為農(nóng)田提供了大量的有機(jī)肥，從而改良了土壤。這個(gè)村還利用人畜糞便生產(chǎn)沼氣，發(fā)展沼氣能源。沼氣池的渣液用來(lái)喂養(yǎng)魚(yú)，塘泥肥田，從而建立起了良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。 上面舉例說(shuō)明了20世紀(jì)70年代以來(lái)生物科學(xué)的新進(jìn)展。當(dāng)然，生物科學(xué)的新進(jìn)展遠(yuǎn)不止這些。除了在生物工程和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域以外，生物科學(xué)在其他許多領(lǐng)域也取得了令人鼓舞的進(jìn)展，向人們展示出美好的前景。例如，腦科學(xué)的研究已經(jīng)深入到分子水平，這不僅對(duì)腦病的防治和智力的開(kāi)發(fā)有重要意義，而且將為研究生物計(jì)算機(jī)提供理論基礎(chǔ)。光合作用和生物固氮的研究，細(xì)胞生物學(xué)的研究，等等，也都獲得一系列的成就，在21世紀(jì)將會(huì)有更大的發(fā)展。由于生物科學(xué)的迅猛發(fā)展和它對(duì)人類社會(huì)所產(chǎn)生的巨大影響，許多科學(xué)家都認(rèn)為，生物科學(xué)將是21世紀(jì)領(lǐng)先的學(xué)科之一。