现代生物科技发展专题讲座

《现代生物科技发展》专题讲座 上虞中学傅立娟 历史的脚步已迈进了 21 世纪，展望 21 世纪，可以说希望与挑战并存，一方面科技的发 展更加迅速，而生物科学作为自然科学领域的带头学科将会结出丰硕的果实。另一方面，人 类社会面临的人口、粮食、资源、环境和健康等问题更加突出。而这些问题的解决，都将在 很大程度上依赖于生物科学的进步。因此，了解生物科学发展的现状，努力研究生物科学， 对于我们适应 21 世纪的挑战具有极其深远的意义， 下面我主要介绍一下现代生物科技的发展， 以及研究生物科学的精神，对同学们的学习可能有一定的帮助。 一、生物科学发展的历史 生物学是一门具有悠久历史的学科，很久以前，人类在各种生产活动的过程中，就广泛 地应用各方面的生物学知识，我国《诗经》上就记载了生物知识的应用，所以说生物学的历 史已有三、四千年或更长的历史。但纵观生物学的发展，可以年看出它大体经历了三个阶段。 19 世纪以前，生物学主要研究生物的形态、结构和分类，并积累了大量的事实资料，进入19 世纪以后，科学技术水平不断提高，显微镜制造精良，促进了生物学的全面迅速发展，具体 表现在寻找各种生命现象之间的联系并对积累起来的资料做出理论的概括；在细胞学，古生 物学，胚胎学和比较解剖学等方面取得了新的进展。 19 世纪 30 年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说， 指出细胞是一切 动物和植物结构的基本单位，为研究生物的结构、生理、生殖和发育奠定的基础。 1859 年英国生物学家达尔文出版了《物种起源》一书，科学的阐述了以自然选择为中心 的生物进化论，给神创论和物种不变论以沉重打击，在推动现代生物学的发展上起了巨大的 作用，可以说在 20 世纪以前 这一漫长的历史岁月中生物科学的研究领域，到1900 年随着孟 德尔遗传规律被重新提出，生物科学的研究便 进入了第二个阶段—实验生物学阶段。在这个 阶段中生物学家更多地用实验手段和理化技术来考查生命过程，于是生物化学、细胞学、遗 传学等分支不断涌现，使生物科学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上来。 20 世纪 30 年代以后， 生物科学研究的主要目标逐渐转移到与生命本质密切相关的生物大 分子—蛋白质和核酸上来。 1944年美国生物学家艾弗里用细菌做实验材料， 第一次证明了DNA 是遗传物质， 1953 年， 美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA 分子的双螺旋结 构模型，标志着生物科学的发展进入了一个新的阶段—分子生物学阶段，这是第三个阶段。 随后，在分子生物学的带动下，生物科学的众多分支学科都在迅猛发展，取得了一系列 划时代的成就，使生物科学成为当代成果 最多最吸引人的学科之一。 二、生物科学研究的现状及展望 生物科学是一门迅猛发展的学科，它在当今世界科技领域中的地位越来越突出，可以说 科技成果显著，硕果累累，如“克隆技术” 、 “基因工程” 、 “试管婴儿” 、 “人类基因组计划” 等，下面我就介绍一下生物科学的现状及其发展： 1、人类基因组计划： 人类基因组计划被称为“生物学上的阿波罗登月计划”是从1990 年 10 月开始启动的， 主要由美、日、德、英、法等国的科学家共同参与，到20000 年 6 月 26 日宣布其工作草图绘 制成功，然后由中、美、日、德、英、法等国的科学家工同承担人类基因组的破译工作。今 年 2 月 11 日科学家小组又公布了对脱氧核苷酸（DNA）密码指令构成的人类基因组的初步解 析，从而开辟了人体生物学和医学研究的新纪元。 那么什么是“人类基因组计划”这需要从基因说起，基因是控制生物性状的基本单位， 1 是有遗传效应的 DNA 片段，基因位于染色体上，并呈线性排列。基因不仅可以通过DNA 的 复制把遗传信息传给下一代还可以使遗传信息在下一代得到表达，从而使子代表现出与亲代 相似的性状。正所谓“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞” ，所以说，人类的各种性状大都 是由基因控制的。如身高、肤色、色觉、面目、胖瘦及各种疾病大都与基因有关。而人类只 有一个基因组。人类基因组计划就是要弄清楚人类30 亿个碱基对的序列，弄清楚所有人类的 大约 3—4 万个基因，并搞清楚其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类在分子 水平上全面认识自我。 随着人类基因组的破译，人类的生活也将发生巨大的变化。这将预示着一场席卷全球的 生物技术革命正在起步。正如科学家们预言的那样，一个生命科学的新时代将在21 世纪这一 代人身边发生，下面我就对它的前景介绍一下。 （1）基因疗法 一提到癌症、艾滋病，就会令人胆颤心惊，为什么呢？因为这些疾病一直被认为是不治 之症；一旦患了这种病，就等于被判了死刑，但还不能立即执行，还要让你受尽人体痛苦的 折磨才算完事，你说谁不害怕？但是在座的同学们就不必害怕了，为什么呢？人类基因组很 快被破译，破译之后，我们就能够知道这些病是由一定的基因诱发而产生的，这些基因称为 “诱发疾病基因。 ”假如某人在几十年后可能得一种癌症，我们已经知道这种癌症是由哪些基 因诱发产生的，并且我们还知道这些基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，就可以采用基因疗法， 在发病之前或刚出生时对这种疾病做出预测并可以进行基因修改，使人类从根本上摆脱病痛 之苦。所以科学家宣布 2003 年以后癌症将不再是不治之症，所以同学们就不必再害怕了。 那么如何修正致病基因呢？这又涉及药物遗传学。药物遗传学它主要是研究基因如何与 药物相互作用。这将是 21 世纪的医学基础，这一点我就不多说了。总之，不久的将来，我们 每人手中都有一张“基因卡” ，到医院只需把“基因卡”往机器里一插，就能显示出你患病没 有，患有什么病或将要患什么病，以及用什么药物修改诱发疾病基因等，不过大批的疹所， 卫生室、医院就要关门大吉了。 （2）帮你变聪明 在座的每一位同学都愿让自己的头脑更聪明，比如说英语吧，是同学们的必修课，而且 费很大的力气也不一定学好。那么用什么省事的办法能使每一个同学都能学好英语呢？办法 有：不过不是现在，而是不久的将来，利用基因工程，科学家们可以把英语的语言信息下裁 到你的脑子里，也就是说可以把知识输入到一个经过遗传工程设计的与电脑中相似的芯片中， 然后把这个芯片装入你的大脑中。当然不是简单地打开颅腔插进去了。这样学习就不再是件 苦事了。当然这种做法你们是高兴了，可是我们这些以教书谋生的教师可要因此而下岗了。 （3）设计一个“优化基因”的婴儿 未来的基因技术不仅能诊断出胚胎有何遗传疾病，而且还可以设计未来婴儿的体态、面 目、智商、个性、健康状况等，现在科学家已经找到一些决定这些性状的基因并且研究出如 何控制基因遗传的方法。因此未来科学家预言：应用人类基因密码的全部说明书，将使科学 家对人类进行优化基因设计。因此未来的人们或许可以优化一定的基因，设计一个智商高、 体格壮、长相美的婴儿 ，比如，有的人想要一个儿子，他要自己的儿子有爱因斯坦一样的智 商，象李宁那样强壮，象刘德华那样英俊，还要象王杰那样会唱歌，并且还具有象警犬一样 敏锐的嗅觉，象家鸽一样的视觉等等，将这些优良性状整合在一起。这是一个很不错的理想， 但这个理想能够成为现实吗？现在还很难说，因为一方面，一个功能基因