生命科学研究

（一）：GTL计划分析 上个世纪分子生物学的突破性成果成为生命科学的生长点，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化；蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能和相互关系的揭示为研究生命现象的本质和活动规律奠定了理论基础。进入21世纪以后，美国能源部启动了新的战略计划—“基因组到生命”（Genomes to Life，GTL）计划，为生命科学在能源和环境领域的应用奠定了基础。 1 GTL计划的背景 为期五年、资助强度为1亿美元的后基因组计划“从基因组到生命（Genomes to Life）”是由美国能源部于2002年7月正式推出，其基础是在人类基因组计划和1994年开始实施的美国微生物计划。 2005年10月3日，美国能源部公布了新一期的生物研究综合计划——GTL计划路线图。GTL路线图以原有的GTL研究项目为基础并将之扩展，至今已经有800多名科学家和技术专家参与该项目。 2 GTL计划的目标 GTL计划的核心目标就是在未来的十到二十年时间里，了解几千种微生物的基因组及微生物系统是如何调控生命活动的，为使用生物手段解决环境问题铺平道路。GTL路线图将扩大基因组项目的投入，帮助国家解决能源和环境难题。此项研究需要填补知识空白点，发展生物技术，并在数据挖掘、计算和存储中应用生信息学。 GTL计划的基础是准确地刻画出生命系统的所有“分子机器”，认识“分子机器”在生命体中是如何协调工作的。这需要收集大量的基因组数据及其相关数据，尤其是基因组表达的数据，以及不同细胞内、不同条件下蛋白质组装和作用的数据。 GTL计划的具体目标包括：（1）鉴别“分子机器”，这些分子机器主要是蛋白质的复合物，并且执行生命系统的基本功能；（2）弄清控制“分子机器”行为的基因调控网络；（3）认识自然环境中的微生物群体；（4）发展建立和实现生物系统模型所需的计算机技术。 3 GTL计划的意义 21世纪人类面临健康、能源、环境等一系列迫切需要解决的问题，生物学的发展也许是解决这些问题的关键，基因组信息的研究则是理解生命体系的分子组成、调控机制的基础。这需要了解整个生物体系与环境相互作用的方式与机制，并利用这些信息来指导后续的生物学研究。 基因组中的基因按照一定的时间和空间规律被表达成蛋白质，而蛋白质需要和其它蛋白质或者核酸相互作用，结合起来形成有机的“分子机器”。GTL计划的实施将促进生物、物理、计算科学多学科的交叉与进步，促进实验设备、软件工具、分析方法、以及科学思想上的重大突破，为多角度的全面理解生物体打下基础，并将其应用到生物与环境相互影响与作用的问题探讨中。这些都是将生物技术应用于能源和环境问题解决的基础。 这一基于人类基因组计划的新计划的实施，将以整体理解和预测人体和微生物等生物系统为内容，为环境、能源等问题的解决提供生物技术手段。 （二）：GTL路线图 美国能源部于2002年开始了基因组到生命计划（Genomes to Life，GTL），为人类利用生物技术手段解决能源和环境问题提供了手段。2005年10月3日，美国能源部公布了新的GTL计划路线图，为GTL的具体实施提供了指导方向。 1 GTL计划实施的关键 GTL路线图对GTL计划实施的关键进行了阐述。在此之前实施的人类基因组计划着重于基因组表达的研究，但对于细胞内、不同条件下蛋白质表达和组装的研究很少。对于这些研究内容的了解与认识是GTL计划实现一个关键环节。GTL计划实现的另一个关键环节是高性能计算，利用先进的计算工具管理和集成研究获得的数据，建立细胞的系统模型，并进行计算机模拟，在此基础上深入分析，进而认识“分子机器”的工作机理。 在高性能计算的研究方面，建立基本的生物信息学算法和模拟过程的方法，确定数据标准，开发可视化工具是GTL计划的主要目标。GTL计划中的许多计算任务的计算量非常大，需要每秒万亿次浮点计算能力的超大型计算机。 2 GTL路线图的实施机构 美国能源部致力于为GTL计划的实施提供必要的科学平台，以支持科研和技术成果的应用。GTL计划将建四个前沿生物学机构，以支持相关的技术的发展、方法的研究、计算能力的提高，并设立公共科研平台。该平台的服务对象不仅包括科研团体，也包括产业界，以加速科研成果的转化或技术转移。GTL计划成功的核心是发展计算和信息技术，以克服基于基因组序列的生物学功能研究上的障碍。美国能源部将构建整合的计算环境，把各种实验数据、理论、模型和新观点融入到基本的生物学机制发现和系统生物学理论和试验的发展。 美国能源部的科学办公室是GTL路线图实施的主要协调机构，致力于提供非凡的科学发现和科研工具，改变人们对能源和物质的理解，提高美国经济和能源安全水平。办公室的主要任务包括：（1）为国家面临的能源安全提供解决方案，为国家能源与经济安全提供必要的科学基础；（2）国家物理科学最主要的支持，在280多所大学、15个国家实验室和许多国际研究机构进行科研投资；（3）为国家科学事业提供最主要的科研工具，从科学共享出发，建造和运行公用的科研设备；（4）在科学领域内最大限度地支持核心能力建设、理论建设以及实验和模拟，使美国保持在世界知识创新的领先地位。 GTL计划成功实施的关键要素是整合计算和技术平台，为科研和生物技术方案发展提供及时、便捷的平台。在生物学的新发展中，计算技术和生物学本身已经同等重要；因此，GTL由美国能源部科学办公室的两个部门——生物与环境研究办公室和前沿科学计算研究办公室合作完成。 3 GTL路线图战略 GTL战略目标是理解生物学系统，发展研究生物学机制的计算模型，并且利用这些模型来预测生命系统的行为，最终的目标是利用微生物的生物化学过程来为一系列的创新应用服务。这需要通过有效的研究、生产、成本和质量控制、效率提高来实现。 正如人类基因组计划能够刺激生物医药及生物技术工业的增长一样，GTL路线图中列出的研究也将加速新的生物工艺学的增长。与能源和环境相关的系统生物学是一项探测未知微生物世界的计划，以DNA序列编码信息为起点，目的是找到更加清洁和更加安全的生物资源、修复有毒废料，诠释微生物在全球气候变化中的作用，并发展与之相关的新兴科学。微生物可以用作驱动21世纪的综合经济力发展的工艺和新产品。 该路线图描绘了其具体的发展路径，包括新兴技术的利用、综合计算技术的发展和新研究设施的开发使用等。这些目标的实现，依赖于科学家对新型微生物的发现，对生命的起源和局限性以及对生命科学研究的新认识。微生物具有广阔地遗传性和多样性，因而它们的发展意味着地球环境的繁荣，包括极端温度，化学和压力下的环境。大多数时间，微生物生活在广泛的自然环境中，形成了各种各样的生物群落。这些生物群落已经演变成综合生物化学体系，要比任何工业领域的化学工艺体系具有高地选择性，能源利用效率和更少地污染。GTL路线图将利用这些微生物，为化学工艺体系的全面提升铺平道路。 （三）：GTL实施阶段 美国能源部于2002年开始了基因组到生命计划（Genomes to Life，GTL），为人类利用生物技术手段解决能源和环境问题提供了手段。2005年10月3日，美国能源部公布了新一代生物研究综合计划——GTL计划路线图，为GTL的具体实现提供了指导方向。 1 GTL计划实施的阶段 GTL计划的实现分三个阶段： 第一阶段：开展对有关对能源和环境相关的复杂系统试验关键问题的研究，开发新技术和新的计算技术，改进研究设施； 第二阶段：利用先进工具和新技术开展研究，快速了解生物学过程，提出能源和环境问题解决的新思路，收集全球气候与生物过程相互作用的信息； 第三阶段：将前期获得的知识和能力快速转化成革命性的新工艺和新产品，满足国家能源和环境的需要。 2 GTL计划第一阶段的目标 GTL第一阶段的主要目标主要是通过科学、技术和应用工艺三方面的起步为GTL计划的实施奠定基础。 科学基础：系统生物学的基因组学基础研究，分子、细胞和群落水平的研究，以及研究的关键目标与战略设定。 技术，计算与设施：高级技术发展与测试，前沿研究、计算与技术升级，机构/设施研究、发展、设计与建立。 目标应用：目标导向的关键系统选择，细胞与群落过程及相互作用的认识，系统数据与战略分析。 3 GTL计划第一阶段的目标 GTL第二阶段的主要目标则在通过科学、技术和应用过程三方面将科研成果工程化。 科学基础：关键系统和关键过程的高通量研究，比较分析、系统模型发展，整合实验与计算的系统。 技术，计算与设施：设施运行，整合数据与计算能力的运行，快速收集并应用完整的生物学系统数据的能力。 目标应用：开始目标模式系统分析，工程战略目标的理解，特定应用战略设定。 4 GTL计划第一阶段的目标 GTL第三阶段的将在科学、技术和应用工艺三方面进一步深入发展，并将其具体应用到各个领域。 科学基础：目标方案设计的知识整合，科学与技术发展与应用，科学创新与下一代概念发展。 技术，计算与设施：工程系统的设施应用、测试、评价、监控和鉴定，新功能与新概念的工程化。 目标应用：完整工程系统的设计与发展，工程系统试验与评价，下一代工程的发展。 （四）：GTL应用目标 美国于2002年提出的基因组到生命（Genomes to Life，GTL）计划目标是开展生命的分子机制及调控网络研究，在分子水平理解自然环境下微生物群体的功能特征、建立计算机模型理解复杂生物系统并预测其行为。在此基础上，2005年提出的GTL路线图对如何开展利用生物技术手段解决能源和环境问题进行了具体阐述。 1 GTL路线图的内容 GTL路线图是依据美国能源部的目标制定的。路线图战略整合了基因组、系统生物学、微生物、计算科学和主要机构目标，并对三个阶段中各个部分的计划制定了具体的时间表和逻辑构架。在对能源产出、环境修复和二氧化碳循环与吸收的具体目标中，路线图给出了生物科技可以支持的具体领域，以及实现这些目标所应应对的挑战。为实现这些目标，路线图给出了具体的研究计划和目标技术平台，以及相关的管理、培训、伦理和社会等问题的考虑。 GTL路线图的中心是整合的生物学计算平台。系统生物学的发展要求不断增加约束条件来缩小问题的解空间，解空间的缩小极大地帮助了分析、解释、甚至预测来自实验的结果。GTL路线图描述了模型、数据与数据分析、理论等相关内容，同时指出如何实现面向公众的应用和计算平台的建立，以形成GTL研究项目和实施的“中枢神经系统”。 此外，GTL路线图还指出了如何将不同机构进行有效管理，使其高水平、高通量、高效率、高质量、低成本地运行。 2 生物燃料方面的应用目标 GTL的科学计划与美国能源部的目标相统一，美国能源部研究在生物燃料方面的目标包括： （1）纤维素向燃料的转化，具体包括纤维素酶活性的认识与提高，糖利用与酒精发酵，以及流程的整合。 （2）太阳能向氢能燃料的微生物转化过程，具体包括光解循环生产，光合生物燃料系统的设计。 3 环境修复方面的应用目标 美国能源部研究在环境修复方面的目标包括以下： （1）利用微生物过程降低有毒金属含量，具体包括理解微生物－金属的相互作用，设计修复过程。 （2）地表微生物群落在污染物转移中的作用，具体包括理解污染物转移的结果与效应，支持修复过程。 4 二氧化碳循环与吸收 美国能源部研究在二氧化碳循环与吸收方面的目标包括： （1）海洋微生物群落在生物二氧化碳泵中的地位与作用，具体包括对C、N、P、O和S循环的认识，气候变化预测，二氧化碳吸收的影响评估； （2）陆地微生物群落在全球碳循环中的地位与作用，具体包括对C、N、P、O和S循环的认识，碳变化与气候变化预测，以及二氧化碳吸收的评估。 （五）：GTL科学路线图与系统生物学 上个世纪分子生物学的突破性成果成为生命科学的生长点，使生命科学在自然科学中的地位起了革命性的变化；蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能和相互关系的揭示为研究生命现象的本质和活动规律奠定了理论基础。2005年，美国能源部公布了基因组到生命（Genomes to Life，GTL）计划的路线图，指出了将系统生物学应用于能源和环境问题的解决。 1 GTL的科学路线图 GTL的科学路线图包括： （1） 基因、蛋白、生物分子、生物途径和系统的描述，具体包括基因组研究与比较、新功能的自然系统基础研究、蛋白的生产与定位，以及生命过程相互作用和复合体的分析。 （2）功能与调节的理解，具体包括分子反应的计量、功能试验的实现。 （3） 机制预测模型的发展，具体包括实验设计、分子设计和操纵、细胞系统的利用。 （4） 群体及其潜在功能分析，具体包括基因组测序和比较，过程的自然系统筛选，以及蛋白生产和定位。 （5） 理解群落反应和调节，具体包括二氧化碳、营养和生物地球化学循环的比较、细胞和群体分子调查以及群体功能试验。 （6） 预测反应及影响，具体包括建立相互作用和预测模型、自然和人工过程的应用。 这些计划的目标产出是： （1） 系统工程，包括系统设计展开的战略、生命系统和细胞外系统以及鉴定分析。 （2） 强大的政策和工程科学基础，包括自然事件的模式生态系统反应以及介入战略的效率和影响分析。 2从基因组到生物体的系统生物学研究 传统生物学主要基于还原论的研究，通过实验的方法解决问题。然而，生物体是一个复杂系统，它不仅仅是基因与蛋白质的集合，系统特性也不能仅仅通过勾画其相互联系而获得完全理解。系统生物学则基于大量的数据采集与分析，利用软件工具、分析方法、以及新的科学思想分析等研究生物系统动态行为，充分理解其稳定性、鲁棒性背后的机制。 从基因组到生命(GTL)计划，跨越分子、细胞、组织器官、系统到生命，是真正体现生命科学从分析到综合、从还原论到整体研究变革的研究计划。在人类基因组计划基础上GTL计划正体现了这一特点，是新的研究规划。系统生物学在分子、细胞、组织、器官和生物体整体水平上研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命全过程的研究；从对生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究，到对生物途径、分子网络、功能模块的研究，最终完成整个生命活动的路线图。GTL路线图的推出，则将这些具体计划应用到能源、环境问题的解决指出了具体道路，是将生物技术应用于人类所面临的资源、能源和环境瓶颈解决的范例。 生命复杂系统的最重要的特征不在于它非常复杂的个别组成成分，而在于组成成分之间的关系和这种关系形成的动力学，系统功能的综合要高于每一个子成份的分析。生命科学和生物技术的发展，是解决人类发展所面临的资源、能源、环境与健康等问题的有效途径。从GTL路线图的实施可以看出，通过系统生物学及其相关技术的发展，来实施这一目标，是生命科学和生物技术的发展方向。

生命科学是系统地阐述与自然生命特性有关的重大课题的科学，支配着无生命世3339666665界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋予生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来？”我们对单一神经元的活动了如指掌，但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。生命科学研究不但依赖物理、化学知识，也依靠后者提供的仪器，如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等，举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来，学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科，也是每年很受欢迎的一种专业。 生命科学概论这门课程主要学：生命科学的概念与研究内容、生命科学研究简史、生命科学研究热点与发展趋势、生命伦理学)、生命科学基础(生命的物质基础、生命的基本现象、生物的遗传与变异、生命的起源与进化、生物的多样性、生物与环境)和现代生命科学(生命科学与现代生物技术、生命科学与农业科学、生命科学与环境科学、生命科学与生物能源、生命科学与现代医学、生命科学与药物）等研究与开发，生命科学与海洋生物资源、生命科学与军事生物技术、生物信息学与生物芯片、生命组学与系统生物学。

把人类凌驾在自然之上，使生命问题成为不可解决的难题。在中国传统文化中，生命是专物质的一种内在本性属，万物都是生命之流的一种汇聚，根本不存在无中生有的生命问题。生物之所以与非生物不同，只是因为生物体内有着一种特殊的普遍联系方式，这使生物对外表现出了与众不同的生命力。即为什么人类（或所有的生物会）有“趋利避害”的本能意识或求生的本能！

实验来法、观察自法

试题分析：观察法是在自然状态下，研究者按照一定的目的和计划，用自己的感官外加辅助工具，对客观事物进行系统的感知、考察和描述，以发现和验证科学结论，在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的，这时就需要通过实验来探究，实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察，实验法是利用特定的器具和材料，通过有目的、有步骤的实验操作和观察、记录分析，发现或验证科学结论，观察法和实验法是人们研究生物学的基本方法。

　　生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来？”我们对单一神经元的活动了如指掌，但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。　　生命科学研究不但依赖物理、化学知识，也依靠后者提供的仪器，如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等，举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。　　生命科学研究或正在研究着的主要课题是：生物物质的化学本质是什么？这些化学物质在体内是如何相到转化并表现出生命特征的？生物大分子的组成和结构是怎样的？细胞是怎样工作的？形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能？基因作为遗传物质是怎样起作用的？什么机制促使细胞复制？一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息？多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织？物种是怎样形成的？什么因素引起进化？人类现在仍在进化吗？在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样？何种因素支配着此一生境中每一物种的数量？动物行为的生理学基础是什么？记忆是怎样形成的？记忆存贮在什么地方？哪些因素能够影响学习和记忆？智力由何而来？除了在地球上，宇宙空间还有其它有智慧的生物吗？生命是怎样起源的？等等。　　在上述问题的研究中积累起来的知识已经或正在应用于人类社会，并产生了巨大的效益如减少人类疾病和动植物病害、改善人类的营养状况，减少环境公害、保护自然资源等等。　　近年来，生物工程的兴起，使我们面临着重大的机遇与挑战。在这一关键时刻，我们必须有所作为，理解并参与做出决定。　　从别的知道上拿来的，其实你可以直接在已经解决的答案上查找啊，这样提问等答案很被动的。参考资料：http://tech.sina.com.cn/other/2004-07-07/0921384213.shtml

　　现代生命科学研究的真正起点是人类基因组计划”　　“人类基因组计划”是现代生命科学研究的真正起点，它不仅让人们初步了解了人类的基因信息，还让生命科学变成数据密集型学科，从而便利了随后的研究工作。

是2 观察法研究方法 生物学的一些基本研究方法——观察描述的方法、比较的方法和实验的方法等是在生物学发展进程中逐步形成的。在生物学的发展史上，这些方法依次兴起，成为一定时期的主要研究手段。现在，这些方法综合而成现代生物学研究方法体系。 观察描述的方法 在17世纪，近代自然科学发展的早期，生物学的研究方法同物理学研究方法大不相同。物理学研究的是物体可测量的性质，即时间、运动和质量。物理学把数学应用于研究物理现象，发现这些量之间存在着相互关系，并用演绎法推算出这些关系的后果。生物学的研究则是考察那些将不同生物区别开来的、往往是不可测量的性质。生物学用描述的方法来记录这些性质，再用归纳法，将这些不同性质的生物归并成不同的类群。18世纪，由于新大陆的开拓和许多探险家的活动，生物学记录的物种几倍、几十倍地增长，于是生物分类学首先发展起来。生物分类学者搜集物种进行鉴别、整理，描述的方法获得巨大发展。要明确地鉴别不同物种就必须用统一的、规范的术语为物种命名，这又需要对各种各样形态的器官作细致的分类，并制定规范的术语为器官命名。这一繁重的术语制定工作，主要是C.von林奈完成的。人们使用这些比较精确的描述方法收集了大量动、植物分类学材料及形态学和解剖学的材料。 比较的方法 18世纪下半叶，生物学不仅积累了大量分类学材料，而且积累了许多形态学、解剖学、生理学的材料。在这种情况下，仅仅作分类研究已经不够了，需要全面地考察物种的各种性状，分析不同物种之间的差异点和共同点，将它们归并成自然的类群。比较的方法便被应用于生物学。 运用比较的方法研究生物，是力求从物种之间的类似性找到生物的结构模式、原型甚至某种共同的结构单元。G.居维叶在动物学方面，J.W.von歌德在植物学方面，是用比较方法研究生物学问题的著名学者。用比较的方法研究生物，愈来愈深刻地揭示动物和植物结构上的统一性，势必触及各个不同类型生物的起源问题。19世纪中叶，达尔文的进化论战胜了特创论和物种不变论。进化论的胜利又给比较的方法以巨大的影响。早期的比较，还仅仅是静态的共时的比较，在进化论确立后，比较就成为动态的历史的比较了。现存的任何一个物种以及生物的任何一种形态，都是长期进化的产物，因而用比较的方法，从历史发展的角度去考察，是十分必要的。 早期的生物学仅仅是对生物的形态和结构作宏观的描述。1665年英国R.胡克用他自制的复式显微镜，观察软木片，看到软木是由他称为细胞的盒状小室组成的。从此，生物学的观察和描述进入了显微领域。但是在17世纪，人们还不能理解细胞这样的显微结构有何等重要意义。那时的显微镜未能消除使影像失真的色环，因而还不能清楚地辨认细胞结构。19世纪30年代，消色差显微镜问世，使人们得以观察到细胞的内部情况。1838～1839年施莱登和施万的细胞学说提出：细胞是一切动植物结构的基本单位。比较形态学者和比较解剖学者多年来苦心探求生物的基本结构单元，终于有了结果。细胞的发现和细胞学说的建立是观察和描述深入到显微领域所获得的成果，也是比较方法研究的一个重要成果。 实验的方法 前面提到的观察和描述的方法有时也要对研究对象作某些处理，但这只是为了更好地观察自然发生的现象，而不是要考察这种处理所引起的效应。实验方法则是人为地干预、控制所研究的对象，并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。实验的方法是自然科学研究中最重要的方法之一。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验，如英国生理学家W.哈维关于血液循环的实验，J.B.van黑尔蒙特关于柳树生长的实验等。然而在那时，生物学的实验并没有发展起来，这是因为物理学、化学还没有为生物学实验准备好条件，活力论还占统治地位。很多人甚至认为，用实验的方法研究生物学只能起很小的作用。 到了19世纪，物理学、化学比较成熟了，生物学实验就有了坚实的基础，因而首先是生理学，然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代，实验方法进一步被应用到了胚胎学，细胞学和遗传学等学科。到了20世纪30年代，除了古生物学等少数学科，大多数的生物学领域都因为应用了实验方法而取得新进展。 实验方法当然包含着对研究对象进行某种处理，然而更重要的则是它的思维方式。用实验的方法研究某一生命过程，要求根据已有事实提出假说，并根据假说推导出一个可以用实验检验的预测，然后进行实验，如果实验结果符合预测，就说明假说是正确的。在这里，假说必须是可以用实验加以验证的，而且只有经过实验的检验，假说才可能上升为学说或理论。实验方法的使用大大加强了研究工作的精确性。19世纪以来，实验方法成为生物学主要的研究方法后，生物学发生巨大变化，成为精确的实验科学。 20世纪，实验方法获得巨大发展，然而单纯观察或描述方法，仍然是生物学的基本研究方法。生物体具有多层次的复杂的形态结构。每一个历史时期都有形态描述的任务。20世纪30年代出现了电子显微镜，使观察和描述深入到超微世界。人们通过电子显微镜看到了枝原体和病毒，也看到了细胞器的超微结构。由于细胞是生命的最小单位，是生命活动的最小的系统，因而揭示它构造上的细节，对揭示生命的本质具有重大的意义。 比较的方法在20世纪也有新的进展，它已经不限于生物体的宏观形态结构的比较，而是深入到不同属种的蛋白质、核酸等生物大分子化学结构的比较，如不同物种的细胞色素 C的化学结构的测定和比较。根据其差异程度可以对物种的亲缘关系给出定量的估计。 生物学实验技术在20世纪突飞猛进。随着现代物理学、化学的发展，生物学新的实验方法纷纷出现。层析、分光光度法、电泳、超速离心、同位素示踪、X 射线衍射分析、示波器、激光、电子计算机等相继应用于生物学研究。细胞培养、细胞融合、基因操作、单克隆抗体、酶和细胞固定化以及连续发酵等新技术纷纷建立，使生物学实验中对条件的控制更为有效、严格，观察和测量更为精密，这就有可能详尽地探索生物体内物质的、能的和信息的动态过程。生物学实验技术的发展使生物学取得一系列辉煌的成就。由新型的实验技术发展而来的生物工程，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，已经成为当代新技术革命的重要内容。 实验研究往往带有分析的性质。生物学实验分析已经深入到分子的层次，生物大分子本身并不具有生命属性，只有这些生物大分子形成细胞这样复杂的系统，才表现出生命的活动。没有活的分子，只有活的系统。在每一个层次上，新的生物学规律总是作为系统的和整体的规律而出现的。对于生物学来说，既需要有精确的实验分析，又需要从整体和系统的角度来观察生命。1924～1928年L.von贝塔兰菲提出系统论思想，认为一切生物是时空上有限的具有复杂结构的一种自然系统。1932～1934年，他提出用数学和数学模型来研究生物学。半个世纪以来，系统论取得了很大发展，涌现出许多定量处理系统问题的数学理论。生物学也积累了大量关于各个层次生命系统及其组成成分的实验资料。今天，对生命系统的规律作出定量的理论研究已经提到日程上来，系统论方法将作为新的研究方法而受到人们的重视。专家提供：

21世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为，在未来的自然科学中，生命科学将要成为带头学科，甚至预言21世纪是生物学世纪，虽然目前对这些论断还有不同看法，但勿庸置疑，在21世纪生命科学将继续蓬勃发展，生命科学对自然科学所起的巨大推动作用，决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展，那么，未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候，一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题，如人口、地球环境、食物、资源与健康等重大问题的解决，莫不寄希望于生命科学与生物技术的进步。 2· 08·生命科学将成为21世纪自然科学的带头学科 20世纪50年代DNA双螺旋结构模型的发现，随后遗传信息传递“中心法则”的确立与DNA重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。分子生物学与遗传学的结合将用10一15年测定出人类基因组30亿个碱基对（遗传密码）的全序列，人体细胞约有10万个基因。人类基因组的“工作草图”迄今20％的测序已达99.99%的准确率和完成率，今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因，诸如控制记忆与行为的基因，控制细胞衰老与程序性死亡的基因，新的癌基因与抑癌基因，以及与大量疾病有关的基因。将利用这些成果去为人类健康服务。 70年代后，分子生物学的发展，以基因工程为代表的生物工程的出现，生物技术通过对DNA链的精确切割与有目的地重组，使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。迄今生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景，尽管还存在有不少争议的问题，但很有可能成为21世纪的新兴产业。 发育生物学将要快速地兴起，它将要回答无数科学家100多年来孜孜以求而未解决的重大课题，一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体，阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理，从而为人类彻底控制动植物生长、发育创造条件。 RNA分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现，为数十年踏步不前的难题“生命如何起源”的解决提供了新的契机。在21世纪，人们还要试图在实验室人工合成生命体。人们己有可能利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干的尸体的DNA扩增，揭示其遗传密码，建立已绝灭生物的基因库，研究生物的进化与分类问题。 神经科学的崛起，预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有1011细胞的无比复杂的高级结构体系，21世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破，在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制，这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭，很多生物在没有被人类认识以前就已消亡，这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境，否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。 顺应生命科学迅速发展的形势，发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》，一项预算就高达30亿美元。 由于生命科学的发展，人才的需求量激增，近年除越来越多的物理学家，化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外，以美国为例，近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占51％。优秀青年科学家流向生命科学前沿，这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。 2． 08． 2 21世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势 80年代有远见的生物学家把分子生物学（包括分子遗传学）、细胞生物学、神经生本回答被网友采纳

　　答案：现代生命科学研究的真正起点是“人类基因组计划”　　新生物学革命、新生命、生物与技术融合是发达国家科技创新的又一个重点。“人类基因组计划”是现代生命科学研究的真正起点，它不仅让人们初步了解了人类的基因信息，还让生命科学变成数据密集型学科，从而便利了随后的研究工作。从目前的趋势来看，科技界正努力将所有学科变成数据密集型学科，然后再推动这个学科相关知识的商业化。人类健康不仅与基因相关，还与基因所处的微观环境有关，提倡在分子水平上进行研究的“精准医疗”因此问世。