心臟因何跳動(dòng)?
生物史上的五大滅絕事件是什么?
入侵物種到底對(duì)環(huán)境有什么危害?
可以永生的海拉細(xì)胞到底是什么?
這些只是這本插圖精美的書中涉及到眾多引人深思的問題的一小部分。作者邁克爾·C。杰拉爾德與格洛麗亞·E.杰拉爾德探討了生物學(xué)發(fā)展歷史上250個(gè)令人著迷的里程碑事件,從史前期到21世紀(jì)。從生命的起源到實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué),各個(gè)條目涵蓋廣泛的主題,包括細(xì)胞理論、遺傳學(xué)、進(jìn)化學(xué)、生理學(xué)、熱學(xué)、分子生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等等。同時(shí),這些里程碑所涉及到的著名人物也是本書的特色,包括亞里士多德、泰奧弗拉斯托斯、希波克拉底、查爾斯·達(dá)爾文、卡爾·林奈等等。
本書采用編年體結(jié)構(gòu),每個(gè)條目包含一篇簡要的文字和精美的彩色插圖。在“注釋與延伸閱讀”部分列出每個(gè)條目下可以進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的資源。
從生命的起源到實(shí)驗(yàn)胚胎,生物學(xué)史上的250個(gè)里程碑。
我們尚無文字的祖先開始清楚意識(shí)到生命與非生命物體間的差別時(shí),無疑便是生物學(xué)歷史的第一頁被“寫下”的時(shí)候。為競(jìng)賽及收集食物而獵殺時(shí),他們?cè)诋?dāng)?shù)丨h(huán)境中遇見各種生物體,便漸漸認(rèn)識(shí)到這些生物間的相同與不同之處—至少在膚淺的層面上認(rèn)識(shí)到了。在用動(dòng)物準(zhǔn)備飯食的過程中,它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被展露出來,但是我們沒有什么理由認(rèn)為這些動(dòng)物的不同之處能激發(fā)聰明獵人們的好奇心。在先人們的生活中,超自然力量重要得多,這種力量使他們能夠生存,并有好運(yùn)和后代作為獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)隱藏食物來源并傳播疾病作為懲罰;而他們指望能通過人祭和畜祭來影響這種力量的決定。大約12 000 年前,人類才開始種植植物以得到食物,馴養(yǎng)動(dòng)物—尤其是狗—以得到它們的輔助和陪伴,從而更好地掌控自己的生存環(huán)境。
最早的生物學(xué)學(xué)徒是醫(yī)療者,他們被稱為巫醫(yī)、藥師/ 女藥師,又或是薩滿,等等,他們是應(yīng)對(duì)疾病的專家。他們的“治療”結(jié)合了草藥、對(duì)超自然力量的祝禱和祈求,以及自己長年的治療經(jīng)驗(yàn)—其中并不包括系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)。亞里士多德(公元前384—前322年)是最早且最偉大的生物學(xué)者之一,他系統(tǒng)性地考察動(dòng)植物和它們的特征;在一絲不茍的觀察、推論和解讀的基礎(chǔ)上為它們分類,并不采用超自然力的解釋;他還創(chuàng)作了至少四本書來分享這方面的知識(shí)。
到了17 世紀(jì)后期,列文虎克(Leeuwenhoek)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)前人未知的微觀世界,居住于其中的生命既不是植物也不是動(dòng)物。他接受的訓(xùn)練是如何做一個(gè)麻布商人,卻自學(xué)成為了透鏡研磨的業(yè)余愛好者,而他寫給各個(gè)歐洲科學(xué)學(xué)會(huì)的信件用的都是母語荷蘭語。有了顯微鏡,施耐德(Schneider)和施萬(Schwann)才能在19 世紀(jì)30 年代確定細(xì)胞為生物—包括動(dòng)植物在內(nèi)的所有生物—的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,就如原子是化學(xué)基本單位一樣。
在19 世紀(jì)之前,對(duì)生物體的研究—之后這個(gè)專業(yè)被稱為自然史—主要注重于動(dòng)植物的差異與分類,以及動(dòng)物的解剖和生理機(jī)能。這些自然學(xué)家更傾向于采用觀察法,而實(shí)驗(yàn)研究。到了19 世紀(jì),這種狀況戲劇性地改變了,對(duì)生物的系統(tǒng)研究和對(duì)有機(jī)體功能的描述爆發(fā)性地發(fā)展起來!白匀豢茖W(xué)”被新名詞“生物學(xué)”取代。在對(duì)生物有機(jī)體化學(xué)反應(yīng)的研究中,克洛德· 貝爾納(Claude Bernard)等生物化學(xué)先驅(qū)運(yùn)用了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展新成果;這些研究一直延續(xù)到今天,漸趨成熟。
生物學(xué)領(lǐng)域最重要的一些發(fā)現(xiàn)也許是出現(xiàn)在1859 年至1868 年的十年中。1859 年,查爾斯· 達(dá)爾文完善了他的自然選擇理論,它是進(jìn)化論的基礎(chǔ)。進(jìn)化論如今已是生物學(xué)的主流觀點(diǎn),它被用來解釋所有生物體的統(tǒng)一性和多樣性?茖W(xué)界對(duì)于達(dá)爾文的《論借助自然選擇的方法的物種起源》反響熱烈,但幾乎沒有注意到格里哥· 孟德爾的成就,這位籍籍無名的捷克牧師在修道院花園中種植研究豌豆,并發(fā)表了關(guān)于其植株高度的研究成果。三十多年后,孟德爾的論文被重新發(fā)現(xiàn),他的理論成為新學(xué)科遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。它也為引起自然選擇的突變現(xiàn)象提供了理論基礎(chǔ),這個(gè)解釋使達(dá)爾文及其追捧者十分困擾,并挑戰(zhàn)了后者的進(jìn)化論。自遠(yuǎn)古時(shí)起,人們就相信生物都源自非生命體,即自然發(fā)生說。路易· 巴斯德以一個(gè)簡單卻精妙的實(shí)驗(yàn)提供了令人信服的證據(jù),證明生物體是源自更早期的生命形式。但是問題依然存在,生命最原始的來源是什么?
20 世紀(jì)至今最至關(guān)重要的研究包括探索個(gè)體細(xì)胞成分的作用,以及它們對(duì)細(xì)胞功能的獨(dú)特貢獻(xiàn)。詹姆斯· 沃森(James Watson)和弗朗西斯· 克里克(Frances Crick)于1953 年提出的DNA 結(jié)構(gòu)引發(fā)了生物學(xué)研究領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,并使大眾對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了源源不斷的興趣。后續(xù)研究注重于解釋—通過DNA 結(jié)構(gòu),基因如何擔(dān)任遺傳的分子基礎(chǔ),指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成,并影響我們的健康。在發(fā)展與修正藥物及實(shí)用性動(dòng)植物創(chuàng)新的領(lǐng)域中,DNA 操控技術(shù)與生物科技成為當(dāng)代寶貴的科學(xué)工具。
不同于熱衷并試圖理解他那個(gè)時(shí)代所有知識(shí)的亞里士多德,19 世紀(jì)晚期的生物研究漸漸變得精細(xì)、多元化且專業(yè)化,衍生出了各種分支學(xué)科,而受過專門訓(xùn)練的專業(yè)人員則越來越側(cè)重于積極的實(shí)驗(yàn)。普通生物學(xué),或動(dòng)/ 植物學(xué)課程與動(dòng)/ 植物學(xué)科分化成了生物化學(xué)、分子與細(xì)胞生物學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)、微生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、遺傳學(xué)以及生態(tài)學(xué)等學(xué)科。在《生物學(xué)之書》中,你能找到上述每個(gè)專業(yè)學(xué)科的里程碑事件。
我們編寫《生物學(xué)之書》的目的,是想以深入淺出、令人愉悅的方式,為讀者提供途徑來領(lǐng)略生物學(xué)領(lǐng)域250 個(gè)最意義重大的事件。我們希望每一章節(jié)都能讓所有讀者輕松地理解,并獲得科學(xué)系統(tǒng)的新信息和新見解。我們會(huì)在一些篇章的適當(dāng)位置提供基本的背景資料,以搭建入門的階梯,使讀者免于吃力地理解艱深晦澀的技術(shù)辯題與理論。簡言之,這些按年代順序陳列的事件意在合乎科學(xué)邏輯,又同時(shí)易于閱讀且引人入勝,并且每一章都能獨(dú)立存在,無須按順序閱讀。我們提供對(duì)照檢索,使讀者可以找到與某一主題相關(guān)的同章節(jié),以及更詳細(xì)的資料來源。某些事件的相關(guān)時(shí)間略有參差,我們相信您一定可以理解這一點(diǎn):專家們對(duì)于某個(gè)日期未必會(huì)意見一致,就此而言,甚至對(duì)于哪位研究者對(duì)事件最有功勞也各執(zhí)一詞。
一流的大學(xué)生物教科書都超過了1 000 頁,我們又是如何僅僅選出250 個(gè)重要事件呢?首先,每個(gè)里程碑事件都必須代表當(dāng)時(shí)的一項(xiàng)重大科學(xué)發(fā)展,它在數(shù)百年里,甚至可能直至今天都意義深遠(yuǎn)。其中一些事件漸次建立在早期的發(fā)現(xiàn)上,并延續(xù)這些發(fā)現(xiàn),當(dāng)代人毫無困難地接受了它們。其他事件則并非如此,尤其是那些實(shí)質(zhì)上為革命性的主題—即科學(xué)哲學(xué)家托馬斯· 庫恩(Thomas Kuhn)所描述的思考模式的根本變化—它們極其不同于當(dāng)時(shí)流行的“真理”,因此全都被大肆抨擊,遭到暴風(fēng)驟雨般的嘲笑、批評(píng),甚至是徹底的敵視。科學(xué)家們往往認(rèn)為自己是合理且客觀的,然而一些學(xué)者卻長久地抗拒并且排斥政治、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)或宗教理性的新穎理念,因?yàn)檫@樣的理念與歷史悠久的傳統(tǒng)觀念、與他們所擁護(hù)的崇高信念背道而馳,又或是單純因?yàn)樗麄兊挠廾痢2还茉鯓,?dāng)無可辯駁的證據(jù)出現(xiàn)時(shí),科學(xué)界認(rèn)可了安德雷亞斯· 維薩里對(duì)蓋侖的糾正,后者對(duì)人體的錯(cuò)誤描述在近1 500 年中被毫不置疑地傳授給了醫(yī)學(xué)生。羅伯特· 科赫證明了傳染病的致病因素是細(xì)菌,而非超自然力量或“瘴氣”,這是科學(xué)方法的另一次勝利,它顛覆了醫(yī)藥學(xué)。
一些最偉大的科學(xué)家—即使并非生物學(xué)家—也在生物科學(xué)領(lǐng)域擁有不朽的發(fā)現(xiàn)。
《生物學(xué)之書》強(qiáng)調(diào)了這些科學(xué)家的特別成就,并在適當(dāng)?shù)那闆r下提供關(guān)于他們的有趣簡介。比如奧托· 勒維,他為神經(jīng)元的化學(xué)傳遞提供了令人信服的證據(jù),并在納粹入侵后用他的諾貝爾獎(jiǎng)金買通關(guān)卡,離開了奧地利。最后,我們必須坦白,有一部分重大事件被列入,主要是因?yàn)樗鼈冎v述了一個(gè)精彩的故事,我們猜所有人都喜歡好故事。
《生物學(xué)之書》中的大事記印證了牛頓的理念:“如果說我看得比別人更遠(yuǎn)些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏!蔽覀儗⒈M力從歷史角度解釋這些生物領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)或概念的重要性,并展示這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于后續(xù)研究,以及現(xiàn)代思想的影響。我們希望讀者在掩卷之時(shí),能在身邊的生命世界里看到全新的天地。
邁克爾· C. 杰拉爾德(Michael C. Gerald)博士是美國康涅狄格大學(xué)藥學(xué)院教授,退休前是該學(xué)院的院長,亦曾是世界衛(wèi)生組織的顧問。他發(fā)表了上百篇論文,出版過五本書,包括:The Drug Book (Sterling), The Poisonous Pen of Agatha Christie (University of Texas Press), and The Complete Idiot's Guide to Prescription Drugs (Alpha) 。
001 約公元前40 億年/生命的起源
002 約公元前39 億年/最后一位共同祖先
003 約公元前39 億年/原核生物
004 約公元前25 億年/藻類
005 約公元前20 億年/真核生物
006 約公元前14 億年/真菌
007 約公元前5.7 億年/節(jié)肢動(dòng)物
008 約公元前5.3 億年/延髓:至關(guān)重要的大腦
009 約公元前5.3 億年/魚類
010 約公元前4.5 億年/陸生植物
011 約公元前4.17 億年/泥盆紀(jì)
012 約公元前4 億年/昆蟲
013 約公元前4 億年/植物對(duì)食草動(dòng)物的防御
014 約公元前3.6 億年/兩棲動(dòng)物
015 約公元前3.5 億年/種子的勝利
016 約公元前3.2 億年/爬行動(dòng)物
017 約公元前3 億年/裸子植物
018 約公元前2.3 億年/恐龍
019 約公元前2 億年/哺乳動(dòng)物
020 約公元前1.5 億年/鳥類
021 約公元前1.25 億年/被子植物
022 約公元前6500 萬年/靈長類
023 約公元前5500 萬年/亞馬孫雨林
024 約公元前35 萬年/尼安德特人
025 約公元前20 萬年/解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人
026 約公元前6 萬年/植物源藥物
027 約公元前1.1 萬年/小麥: 生活必需品
028 約公元前1 萬年/農(nóng)業(yè)
029 約公元前1 萬年/動(dòng)物馴養(yǎng)
030 約公元前8000 年/珊瑚礁
031 約公元前7000 年/水稻栽培
032 約公元前2600 年/木乃伊化
033 約公元前2350 年/動(dòng)物導(dǎo)航
034 約公元前400 年/四種體液
035 約公元前330 年/亞里士多德的《動(dòng)物史》
036 約公元前330 年/動(dòng)物遷徙
037 約公元前320 年/植物學(xué)
038 公元77 年/普林尼的《自然史》
039 約公元180 年/骨骼系統(tǒng)
040 1242 年/肺循環(huán)
041 1489 年/列奧納多的人體解剖學(xué)
042 1521 年/聽覺
043 1543 年/維薩里的《人體構(gòu)造》
044 1611 年/煙草
045 1614 年/新陳代謝
046 1620 年/科學(xué)方法
047 1628 年/哈維的《心血運(yùn)動(dòng)論》
048 1637 年/笛卡爾的機(jī)械論哲學(xué)
049 1651 年/胎盤
050 1652 年/淋巴系統(tǒng)
051 1658 年/血細(xì)胞
052 1668 年/駁斥自然發(fā)生說
053 1669 年/磷循環(huán)
054 1670 年/麥角中毒與巫術(shù)
055 1674 年/列文虎克的微觀世界
056 1677 年/精子
057 1717 年/瘴氣理論
058 1729 年/晝夜節(jié)律
059 1733 年/血壓
060 1735 年/林奈生物分類法
061 約1741 年/腦脊液
062 1744 年/再生
063 1759 年/關(guān)于發(fā)育的理論
064 1760 年/人工選擇(選擇育種)
065 1786 年/動(dòng)物電
066 1789 年/氣體交換
067 1791 年/神經(jīng)系統(tǒng)通信
068 1796 年/古生物學(xué)
069 1798 年/人口增長與食物供給
070 1809 年/拉馬克遺傳學(xué)說
071 1828 年/發(fā)育的胚層學(xué)說
072 1831 年/細(xì)胞核
073 1831 年/達(dá)爾文和貝格爾號(hào)之旅
074 1832 年/ 1832 年的《解剖法》
075 1833 年/人體消化
076 1836 年/化石記錄和進(jìn)化
077 1837 年/氮循環(huán)和植物化學(xué)
078 1838 年/細(xì)胞學(xué)說
079 1840 年/植物營養(yǎng)
080 1842 年/尿的生成
081 1842 年/細(xì)胞凋亡(細(xì)胞程序性死亡)
082 1843 年/毒液
083 1843 年/同源與同功
084 1845 年/光合作用
085 1848 年/旋光異構(gòu)體
086 1849 年/睪酮
087 1850 年/三色視覺
088 1854 年/體內(nèi)平衡
089 1856 年/肝臟與葡萄糖代謝
090 1857 年/微生物發(fā)酵
091 1859 年/達(dá)爾文的自然選擇理論
092 1859 年/生態(tài)相互作用
093 1859 年/入侵物種
094 1861 年/大腦功能定位
095 1862 年/生物擬態(tài)
096 1866 年/孟德爾遺傳
097 1866 年/胚胎重演律
098 1866 年/血紅素和血藍(lán)素
099 1869 年/脫氧核糖核酸(DNA)
100 1871 年/性選擇
101 1873 年/協(xié)同進(jìn)化
102 1874 年/先天與后天
103 1875 年/生物圈
104 1876 年/減數(shù)分裂
105 1876 年/生物地理學(xué)
106 1877 年/海洋生物學(xué)
107 1878 年/酶
108 1880 年/趨光性
109 1882 年/有絲分裂
110 約1882 年/溫度感受
111 1882 年/先天免疫
112 1883 年/種質(zhì)學(xué)說
113 1883 年/優(yōu)生學(xué)
114 1884 年/革蘭氏染色
115 1885 年/負(fù)反饋
116 1890 年/細(xì)菌致病論
117 1890 年/動(dòng)物色彩
118 1891 年/神經(jīng)元學(xué)說
119 1892 年/內(nèi)毒素
120 1896 年/全球變暖
121 1897 年/適應(yīng)性免疫
122 1897 年/聯(lián)想學(xué)習(xí)
123 1897 年/埃爾利希的側(cè)鏈學(xué)說
124 1898 年/導(dǎo)致瘧疾的原生寄生蟲
125 1898 年/病毒
126 1899 年/生態(tài)演替
127 1899 年/動(dòng)物的行進(jìn)能力
128 1900 年/重新發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)
129 1900 年/卵巢與雌性生殖
130 1901 年/血型
131 1902 年/組織培養(yǎng)
132 1902 年/促胰液素: 第一種激素
133 1904 年/樹木年代學(xué)
134 1905 年/血液凝結(jié)
135 1907 年/放射性定年法
136 1907 年/益生菌
137 1907 年/心臟因何跳動(dòng)?
138 1908 年/哈迪— 溫伯格定律
139 1910 年/染色體上的基因
140 1911 年/致癌病毒
141 1912 年/大陸漂移說
142 1912 年/維生素和腳氣病
143 1912 年/甲狀腺和變態(tài)
144 1912 年/ X 射線結(jié)晶學(xué)
145 1917 年/噬菌體
146 1919 年/生物技術(shù)
147 1920 年/神經(jīng)遞質(zhì)
148 1921 年/胰島素
149 1923 年/先天性代謝缺陷
150 1924 年/胚胎誘導(dǎo)
151 1924 年/繁殖時(shí)間表
152 1925 年/線粒體和細(xì)胞呼吸
153 1925 年/“猴子審判”
154 1925 年/種群生態(tài)學(xué)
155 1927 年/食物網(wǎng)
156 1927 年/昆蟲的舞蹈語言
……