生物学现状跟未来简介

《生物学》现状与未来简介

有人说：20世纪是物理的世纪，21世纪是生物的世纪，你相信吗？

也许你曾经听说过，也许你不以为然。

那么，请随我们一起来领略21世纪生物学的风采和魅力吧！

1．美国著名的《科学》杂志评出1995~2000年各年度的十大科学成就，生物学科技成果连续

六年均占一半以上！

2．1999年美国科学院院士和外籍院士共2217名，与生物学密切相关的院士1112名，占总人数50.2%，其中1999年4月新增加的63名院士中有37名与生物学相关，占新增院士总数的59%。

3．以美国为例，近年统计了48万博士学位获得者中，从事生物学的占51%……

近年来，世界上越来越多的数、理、化等科学家被吸引到生物科学研究的领域中，在发达国家，优秀青年科学家流向生物科学，在发达国家已成明显趋势，学习生物、农学、医学的青年增加很快。

我国的情况令人担忧，统计了我国12所重点大学生物系1066名教师，教授:讲师:助教＝4.8:3:1,原因是年轻的教师大批流失(出国)，这是因为生物学在发达国家倍受重视而在国内受冷遇的反差特别大。

现代生物技术越来越为各国政府和企业界所关注，与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。

幸运的是，我国也开始认识到了这一点。生物学科的地位越来越受到了重视，由于生物学的发展，不久的将来，生物方面的人才需求量激增,生物学科的面貌必将不断改变。

我们相信：纵然21世纪不能说是生物的世纪，生物学科也必将有极大的发展，成为带头学科的之一！

因为：人是最高级的生物——自然科学的发展最终要为我们人类自身服务！

据称：今年中山大学录取分数线最高的也就是生物专业！

让我们共同来关心、发展我们的生物事业，了解它对我们生活的4方方面面，努力学好生物这门课程。

现代生物学与未来

2、1现代生物学＆粮食与人口

思考： 1.你有没有感受到粮食短缺的问题?

2.农民职业即意味着脏、累、差吗？

随着人口的增长，粮食需求量越来越大；

随着生活水平的提高，人们要求吃得越来越好；

随着现代工业的发展，工业用地、道路建设、环境破坏，可供种植粮食的土地面积却越来越少。

粮食危机是客观存在的，造成我们一定错觉的原因在于：

1.依靠现代生物科技的发展，增加世界粮食总产量；

2.贫富分布不均匀，不少贫穷地区与国家普遍缺粮。

解决办法：发展生物科技，提高作物产量，控制人口增长，提高人口素质

绿色农业（动、植物资源）应用诸如组织培养、无土栽培、杂交育种、转基

因等现代生物技术，提高传统动植物的品质和产量。

白色农业（微生物资源）据计算，如果用世界石油产量的1%，生产单细胞

蛋白，就可供10亿人吃一年。

蓝色农业（海洋生物资源）如果把海洋藻类植物和浮游生物均纳入人类食物

范围，则海洋可养活300亿人。

工厂化农业（人工合成粮食）工厂里模拟光合作用

思考：发展生物科技对解决粮食与人口问题起能起到什么作用？

2．2现代生物学＆医疗与健康

思考：

1.下列疾病你听说过吗？

癌症、艾兹病、埃博拉病毒、禽流感、大肠杆菌O－157、疯牛病……

2.下列保健品你听说过吗？红桃K、三株口服液、螺旋藻……

生物与医疗保健：

.常规医疗、保健事业无一不与

生物息息相关

.生物科技为生物制药、保健事

业带来了巨大的经济效益

.现代医学的发展使越来越多的疑难杂症治愈的同时，又出现了众多新的疑难绝症，急待生物医学科技的发展。

知道疯牛病病毒有多厉害吗？

疯牛病在英国几次大爆发，给政治、经济带来严重的影响，疯牛脑组织呈海绵状，经分析发现一种致病因子，具有极强的生命力与和感染力，比任何细菌、病毒都耐热，90℃情况下30分钟，感染力丝毫不减，120~130℃情况下加热4个小时仍有一定的感染力，连褔尔马林也不能将它们消灭，这一切引起了医学界的恐慌，经分析这是一种不含核酸的蛋白侵染因子！

美国总统里根晚年得了老年性痴呆，生活不能自理，甚至连自己的名字也回忆不起来，而这种病人脑组织同样布满空洞，呈海绵状。

预测，1980年至1996年可能高达13万人感染疯牛病。（南方日报）

埃博拉病毒是人类所知最恐怖、最致命的病毒之一，有“超级爱兹病”之说。自1996年以来经由WHO确认的1100个埃博拉病毒感染者中，死亡者多达793人。

思考：现代生物科技对医疗、保健事业能起到什么作用？

2．3现代生物学＆工业与国防

常规应用工业：制药、酿酒、食品等。

新型生物工业：生物冶金、生物反应器等。

近年来，化学工业有20％被生物反应器所取代，其设备投资减少80％，能耗降低50％。一般说来，生物酶催化比化学催化效率高10＾7～10＾13倍。

在重工业中，已有40个矿山用细菌冶金。日本用还原菌炼铜；加拿大用氧化铁硫杆菌从黄铁矿中提金，其滤析率近100％。

在轻工业中，科学家正努力使蚕的丝心蛋白基因在大肠杆菌中表达，以求在发酵罐中生产蚕丝。又如治疗糖尿病的重要药物胰岛素，以往由猪的胰脏分离提取的，450公斤的胰脏才能得到10克胰岛素。而基因工程技术用大肠杆菌发酵生产，一只200升的发酵罐即可生产相同产量。而1977年应用基因工程生产生长激素释放抑制激素（抑长素）成功，用这种方法10升发酵液可生产5mg抑长素，与过去用50万头绵羊的下丘脑提取的产量相等。

国防工业：生物武器、仿生学等的应用

2．4现代生物学＆资源与环境

现代工业社会的发展，消耗了大量的煤、石油、天燃气、矿石等不可再生性自然资源，能源危机已成为一个热门的话题。

生物资源是一种可再生性的资源，合理的开发和利用将让我们取之不尽，最终解决能源危机。不合理的开发和利用自然资源却导致了现代生态环境的破坏——臭氧空洞、温室效应、沙尘暴、水旱灾害、水土流失、生物灭绝、赤潮、酸雨、光化学烟雾等等接踵而来……

这一切多数是人为破坏自然环境的恶果，历史上黄土高原高原森林覆盖率曾经高达50%以上，长江、黄河也不是今天的浊流……

发展生物科技，重视生态平衡与环境保护势在必行。

学科联系

20世纪物理学、化学高度发展，为生物的研究提供了基础知识和新的实验手段，作为一门应用基础学科，各学科衍生出了相关的一门重要的分支学科如：

化学——————→生物化学

物理——————→生物物理（仿生学是生物物理的一门分支学科）

计算机—————→生物计算机

作为一门刚刚腾飞的基础学科，它的起步较晚，发展却异常迅速，在物理、化学等基础自然科学走向巅峰的时候，生物学正借助物理、化学的知识与实验方法，飞速发展。

美国研究院之所以有50%以上的院士研究生物方向，其中很多是从物理学、化学等学科转向研究生物的。

由此：21世纪生物人的世纪必将到来！

学好生物有着非常重要的意义。

热点追踪

生物前景综述、克隆专题、人类基因组计划、生物计算机、纳米生物工程、仿生学·埃博拉病毒·干细胞研究·疯牛病·基因组计划·生物芯片

·致病基因和基因治疗·艾滋病·生物制药·人类起源大探秘

·纷纷扰扰克隆人·物种克隆与转基因生物·干细胞移植进展与争论等

附录资料

5．1美国科学院各大类学科的院士名额

根据1999年7月1日美国科学院发布的资料，美国科学院院士和外籍院士共2217名，其中名誉院士89名，外籍院士313名。按学科分类的各学科院士人数如下：

*动物科学和人类营养学46 *人类学75

应用数学62

应用物理科学88

天文学77

*生物化学201

*细胞和发育生物学91 化学202

经济科学58

工程科学98

*遗传学82

数学111

*医学遗传学、血液学和肿瘤学90

*医学生理学和新陈代谢53

*微生物学和免疫学88

*神经生物学68

物理学180

*生理学和药理学55

*植物生物学59

*植物、土壤和微生物科学55

*群体生物学、进化和生态学74

*心理学75

地质学77

地球物理学95

社会和政治科学57

带“*”的14类学科都与生物学密切相关，院士总数为1112名，占全部院士人数的50.2%。

1999年4月份新增加的63名院士中有37名与生物学相关，占新增院士总数的59%。

5．2未来农业的四种模式——彻底摆脱脏、累、差

传统绿色农业，是以太阳光为直接能源，以水、土为主要养料，靠绿色植物光合作用转换

能量进行生产的农业。应用诸如组织培养、无土栽培、杂交育种、转基因等现代生物技术，提高

传统动植物的品质和产量。

世界上首次获得抗病毒转基因小麦植株。也已成功育成转基因大豆，其蛋白质含量高达48％，又

能抗病毒，产量也比一般大豆高12％。又如超级水稻的培养，产量较普通水稻数倍增长。

白色农业亦即微生物农业。它是以蛋白质工程、细胞工程、酶工程为基础，以基因工程等高科

技开发微生物资源的工程农业。它通过优化配置微生物资源，利用微生物惊人的繁殖生产能力，在工

厂化条件下生产人类及动植物所需营养品及保健品的新型农业。白色农业的发展，将促进以动物植物

生产为主的传统二维农业结构，向动物、植物、微生物并重的三维结构发展。

应用实例：

据计算，如果用世界石油产量的1%，生产单细胞蛋白，就可供10亿人吃一年。

蓝色农业是指海洋生物资源农业，即是以海洋水生生物和浮游生物为资源，进行利用加工

的海洋农业。目前主要是指人工养殖、栽培生物的海水养殖业和在自然水体中放养生物的海水增

殖业。

实例：海洋占地球表面71％，在近海海域自然生长的藻类植物，若加工成人类食物，其年产

量相当于目前世界小麦总产量的15倍以上。如果把海洋藻类植物和浮游生物均纳入人类食物范

围，则海洋可养活300亿人。

未来工厂化农业:

工厂化农业是指人工合成粮食。生物技术专家们利用示踪原子等方法已经证明，在植物的光

合作用过程中，经过电子传递，不仅能生产碳水化合物，而且能生产蛋白质、脂肪、淀粉、葡萄

糖、维生素等物质。同时发现，有10多种酶参与其中的催化活动乙经过实验，已成功地用一种金

属铬合物催化二氧化碳，使其变成极简单的有机化合物。科学家们预言，在未来的人工合成粮食

工厂里，中央控制室只有几位工作人员，他们只须观察各自屏幕上显示的符号和数据，根据需要，

随时可通过电脑准确地向正在运转的各种装置发出监控指令，让它分秒不停地合成各种“粮食”。

5．3沙尘暴的警示及近50年我国的强沙尘暴

1998年4月15日。雷雨携风将一层泥浆遍洒北京的大街小巷！当晚，狂风掠过华北平原，济

南笼罩黄色在沙尘之中，16日掠过江苏徐州，中午进犯南京，空气质量指数达到了极限值……

特大沙尘暴起于内蒙西部的阿拉善盟额济纳旗。阿拉善地区的地表土层被刮去十余厘米，14

万亩农田防护林被沙尘压埋1米深……

半个世纪前还是“芨芨芦苇入望迷，红柳胡杨阔天边”的额济纳旗，如今已经极度地沙化了。

全旗有87.2％的草场沙化，沦为盐漠戈壁……

北京目前距离最近的沙漠仅有70公里,如果不赶快采取措施保护环境,我们不由疑问:若干年后

的北京会不会成为第二个古国"楼兰",内蒙古大草原会不会成为第二个塔克拉玛干……

20世纪下半叶我国呈急速上升趋势：

50年代共发生过5次；