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第四章 生命科学中的物理问题 §4 - 1 生命科学与物理学 一 近代生命科学的发展 生命是一种极其复杂的运动形式。即使是像细菌这样最简单的生物，也都具有高度有序和复杂的结构。至今，有科学记载的生物已有170 多万种，最保守的估计全球也有500 ~ 1000 万种生物。生物的功能，则更是多姿多彩的。生命科学的研究对象就是这些形形色色的生物体及其复杂的生命活动的规律。多少世纪以来，生命科学研究的主体一直是观察和认识生命世界的多样性。 20 世纪数理科学广泛而深刻地渗入生命科学的结果，全面地改变了生命科学的面貌①，开辟了在分子水平上研究生命现象的新学科分子生物学。分子生物学的兴起首先建立在对组成生物体的基本物质蛋白质和核酸的认识上。50 年代，DNA 双螺旋结构的确定和用 X 射线衍射方法对蛋白质晶体空间结构的测定，使生物学研究进入分子水平，奠定了分子生物学的基础。分子生物学的研究涉及了生命现象最核心最本质的内容，使生命科学得以从本质上去探讨生命活动的规律，并把各个层次的生命活动有机地联系了起来，从而在新的高度上揭示出生命的奥秘。分子生物学的发展揭示了生命本质的高度一致性，这是人类认识自然和认识自己的极大飞跃。 分子生物学渗入生命科学每一分支的结果，全面推动了生命科学的发展。作为生命基本单位的细胞以及作为生命活动最高形式的神经活动，是现代生物学研究最活跃的领域。今天，细胞生物学和神经生物学由于采用了分子生物学的新思想和新手段而获得了新的生命力，与分子生物学一起已发展成为当代生命科学领域中的三大热点。 即使是最古老的生物分类学和进化论，也因分享了分子生物学的成果而焕发了青春。人们发现，不同生物体中担负相同功能的蛋白质和核酸在序列上的相似性，与它们在亲缘关系上的远近有直接的联系。由于生物体适应环境的能力及其形态和生理受它们所生活的环境影响很大，而蛋白质和核酸序列则反映了不同生物体进化演变中更为根本的性质，较少受环境影响，因此 ① 生命科学发展最明显的特点是生物学正改变着自己以描述性为主的面貌，逐步发展成为一门实验性和分析性的学科。 第一部分 物理学和高技术前沿 66 更为可靠。 有人预言，21 世纪将是统一生物学的世纪，并将形成崭新的生命观。 1973 年科恩(S.N.Cohen)和博耶(H.Boy er)重组 DNA 获得成功，打破了传统的种间遗传物质不能交换的重重壁垒，开创了基因工程或遗传工程。以此为基础，生物...