如何认识生物学的研究成果与发展方向

Question

如题所述

Answer 1

1925年，摩尔根的“基因论”确立了基因作为遗传基本单位的概念，并指出基因存在于染色体上，决定生物体的性状。然而，基因的化学本质和其如何影响遗传性状的问题仍然悬而未决。这些问题推动了分子生物学的诞生，这是一门由信息学派、结构学派和生化遗传学派研究成果融合而成的学科，标志着科学史上一次成功的学科交叉融合的科学革命。
信息学派主要由一群对遗传信息传递感兴趣的物理学家组成，其中代表人物是德尔布吕克。他受到玻尔关于生命现象研究可能发现新物理学定律的启发，决定转向生物学研究，并认为基因是研究遗传信息的最佳切入点。德尔布吕克与遗传学家列索夫斯基和生物物理学家齐默尔合作，从量子理论的角度研究辐射与基因突变的关系，并于1935年发表了“基因的量子力学模型”。这个模型认为基因具有几个不同的稳定能级状态，突变是基因分子从一个能级稳态向另一个能级稳态的转变。
结构学派由英国卡文迪许实验室的布拉格父子创立，他们使用X射线衍射技术研究生物大分子的结构，如蛋白质和核酸。50年代初，佩鲁兹领导的研究小组正在进行血红蛋白和肌红蛋白的结构分析，而威尔金斯和富兰克林的研究小组正在用X射线衍射的方法研究核酸的结构。
生化遗传学派则关注基因如何控制特定的性状。1902年，伽罗德发现尿黑酸症与孟德尔遗传规律相符，并指出苯环断裂这一代谢步骤无法进行，从而将遗传性状与酶联系起来。1940年，比德尔和塔特姆开始用红色链孢菌研究基因与酶的关系，提出了“一个基因一个酶”的假说。1958年，伽罗德和塔特姆因这一理论获得诺贝尔奖。
1951年，沃森在意大利参加了一个生物大分子结构的学术会议，会上听了威尔金斯关于DNA的X射线晶体学的研究结果的报告，决定建立DNA的双链模型。1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋模型，这一结构符合已知的有关DNA的实验资料，并提示了DNA分子复制的可能方式，因而立即受到科学界的重视并很快被接受。
DNA双螺旋结构的发现标志着分子生物学的诞生。此后，分子生物学迅速发展，其中重要进展包括遗传信息的流向是DNA-RNA-蛋白质的“中心法则”的提出，遗传密码的破译，基因表达调控的“操纵子学说”的提出，以及基因工程技术的诞生。
进入21世纪以来，人类基因组计划的完成和各种“组学”的出现为从整体上认识遗传、变异及个体发育等基本生物学现象开辟了新方向。表观遗传学研究表明，基因组可以通过DNA甲基化、基因印记、母体效应、基因沉默、RNA编辑等方式改变基因表达的方式，为深入理解环境与遗传的关系提供了可能，对医学科学的发展产生深远影响。