生命科学技术是以
分子遗传学为核心的先进科学技术。认识种族、发育、遗传、活动、生殖、病变的科学。
研究生命现象的科学。既研究各种生命活动的现象和本质,又研究生物之间、
生物与环境之间的相互关系,以及生命科学原理和技术在人类经济、
社会活动中的应用。
生命科学是一门有很长历史的学科。在
人类文明的初期,人们已经注意到了生命与非生命的区别,并对生物进行观察、描述,收集整理了大量材料。17世纪前,由于科学技术水平的限制和神学的桎梏,古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。到18世纪,伴随
工业革命和自然科学的发展,对生物进行分门别类的研究成为主要课题,林奈总结了前人的成果,建立了
系统分类学。
19世纪,物理学和化学进一步发展,新技术不断地应用于生物研究。使生物学由描述性的学科转为实验性的学科。1838年和1839年,德国的
施莱登和
施旺分别通过对植物和
动物细胞的研究,提出了
细胞学说:一切生物的基本构造单位是细胞。英国科学家达尔文在1859年出版的巨著《
物种起源》中,提出了生物是由低级向高级不断进化的
进化论学说,他认为
生物的变异和
自然选择是推动
生物进化的根本原因。1865年,孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律,即
分离定律和
自由组合定律,开始了遗传学的研究。
20世纪初,摩尔根进一步提出了
基因定位于染色体上和基因学说。从而使生物学跃入了近代科学的行列。 从另一方面看,生命科学又是一门非常年轻的学科。它的一些基本概念和理论都是随着20世纪以来物理学、化学等有关学科的迅速发展而建立起来的。
1945年,
量子力学创始人之一薛定谔在《什么叫生命?》一书中预告,一个生物学研究的
新纪元电子显微镜、X-射线晶体衍射、
同位素等
先进技术在生物学中的应用,生物学研究取得了重大突破。美国科学家鲍林用X-线衍射
方法研究了
蛋白质的
分子结构,发现由
氨基酸构成的
肽链在一定条件下,可以形成
螺旋结构。
1953年,沃森和克里克通过对
脱氧核糖核酸(
DN-A)的X-射线衍射照片进行分析和计算,提出了
DNA的双螺旋
结构模型,并提出了
遗传信息就是以
核苷酸排列的顺序储存于
DNA分子之中。以此为突破口。诞生了
分子生物学。随后科学家们又破译了全部
遗传密码,指出蛋白质分子中的
氨基酸排列顺序是以DNA分子中核苷酸排列为模板翻译的,每三种核苷酸为一种氨基酸密码。不久克里克提出了遗传的
中心法则:遗传信息的表达,是以DNA为模板转录为MRNA,再以MRNA为模板,按遗传密码翻译为蛋白质。这样,构成生命的两大类最基本的生物大分子━━蛋白质和
核酸在生命过程中作用达到了统一,就能够从本质上解释
生命现象。
(1)从量子水平、原子分子水平、
亚细胞和细胞水平、
组织器官水平、个体水平、种群和群落、
生态系统、生物圈等不同层次上研究生命现象及其相互关系,与其相应,出现了
量子生物学、分子生物学、
细胞生物学、组织学和生理学、
微生物学和动植物学、
群体生物学、
生态学等学科、这些学科从微观到宏观的不同水平上,对生命科学的内在规律进行精细地研究。
(2)多学科相互渗透,使生物学出现了一系列的分支学科和
边缘学科。如研究基因及其
基因表达的
分子遗传学,研究
生物大分子的
结构与功能、生物体内化学变化的
生物化学,以及
生物物理学、
生物数学、
生物力学、
生物光学、
生物医学、农业
生物学环境生物等。
(3)应用生物学的形成。20世纪末,
现代生物技术(
生物工程)已经直接影响到人们的经济生活和
社会生活,兴起的
基因工程,它利用DNA的重组技术,将人们所需要的基因或基因片断组合在一起,从而创造出人们所希望的生物
大分子物质,甚至新的物种。又如利用
发酵工程,可以
大规模生产干扰素(一种
抗病毒的
活性蛋白质)。医学遗传学和分子生物学的研究,使人们能够从遗传的物质基础DNA的改变上找出某些疾病的原因。现已发现了十多种
癌基因人造器官的植入使得一些
生命垂危的人又获生机。此外,现代生物技术在农林、医药、食品、能源环境保护等领域中,正发挥着重要作用。
生命科学的研究,还为电子
计算机、人工智能、
工程控制论等的研究,提供许多新的启示。 此外,生命科学某些领域的研究,还影响到
社会科学和人们的社会生活,如
流行病与古代文化的关系,环境污染与环境保护,
心理疾病,人口、
计划生育与
社会发展,
行为科学与政治学,记忆、思维等高级
生命活动的机制,等等。生物体的高度
协调性和对物质和能量的精确利用方式,还为现代的
管理科学、
能源科学、
交通运输、通讯等,提供了很好的研究和模拟的对象。