有關生命的科學現象有哪些
世界生物學史之壹: 古代和中世紀的生物學 隨著人類為了自身生存的需要和對有機界奧秘探索興趣的增長，有關動植物的知識逐漸積累。早在文藝復 興前，包括解剖學和生理學知識的醫學已在大學中占有重要地位。文藝復興後的17世紀，生理學繼解剖學而成為醫學的重要部分。實驗方法也繼觀察、描述、比較和推測之後，開始在生物學中應用。顯微鏡的發明，標誌著揭示微觀生物界的開始。18世紀動物學、植物學已經進入大學的講堂，集前人大成的動植物分類學也為以後的系統的分類學奠定了基礎。19世紀作為生物學基礎的細胞學說和達爾文進化理論先後建立，微生物學和胚胎學等學科均取得重大進展，生物學呈現空前的繁榮。20世紀的生物學由於越來越多地受到化學、物理學、數學從原理到方法的巨大影響。在微觀方面向著生物大分子的水平發展，在宏觀方面生態學向著生態系統的水平發展。20世紀50年代分子生物學的興起，改變著生物學的面貌而被譽為“生物學的革命”，隨著這些發展，生物學跨入了精確科學的行列。同時，生物學對醫療衛生和農業生產，以至於工業生產都顯示出強大的推進作用。古代人在采集野果、從事漁獵和農業生產的過程中，逐步積累了動植物的知識；在抵禦惡劣的環境條件，防 治瘟疫疾病的過程中也積累了醫藥知識。約公元前5000 年古巴比倫人及亞述人就知道棗椰樹 (Phoenix dact-lifera) 有雌雄之分， 約公元前 2000年漢穆拉比王朝（Ham-murabi dynasty）時，第壹次報道了人工授粉。古代埃及人制作了木乃伊(mummy),表明已了解草藥的防腐性能。在埃及找到的公元前2500年的醫生作手術的古雕塑，表明那時已經有壹些解剖學的知識。公元前1500年印度的醫學已較發達。在釋迦（公元前560～前480）時就有醫學學校，在梵文本的醫學內記述了割治白內障、疝氣等的手術知識以及 960余種藥草。 中國在公元前4000年前就開始養蠶。在商代（約公元前1600～前1100）中期的甲骨文中有 500余條關於疾病的記載。到西周（約公元前 1100～前771）時期醫學又分為“食醫”、“疾醫”、“病醫”和“獸醫”。出現於戰國（公元前476～前222）晚期的《黃帝內經》論述了人體解剖、生理、病理、病因、診斷以及針灸、經絡、衛生保健等多方面的知識。由漢初學者綴輯周秦諸書、遞相增益而成的《爾雅》，把植物分為草、木兩大類。動物分為蟲、魚、鳥、獸四大類。從戰國至漢初陸續寫成的《山海經》中的《五藏山經》記載動物 270種,植物160種。秦漢時的《神農本草經》記載藥物365種，其中植物藥252種，動物藥67種,礦物藥46種〔見生物學史（中國）〕。 近代自然科學的萌芽起於希臘。當時的生物學是自然哲學的壹個主要組成部分。公元前 600年前後，希臘哲學家相信萬事必有原因，而且特定的原因產生特定的效果。這些哲學家還設想存在壹種統治宇宙的“自然法則”，認為這種自然法則通過人們的觀察與推論是可以理解的。這種因果關系和理性思想的概念對以後的科學研究有深刻的影響。希臘哲學家阿那克西曼德認為世界萬物產生於壹種沒有固定形態和性質的物質，稱為“無定限”(aperion)，由此產生熱與冷、形成水,再形成土、空氣和火。他提出生命是在泥土內自然發生的，最初產生動物和植物，以後產生人；最初的人象魚，生活在水中,以後脫去魚的外皮,到陸地上生活。恩培多克勒認為物質的“根源”或“元素”是土、水、氣和火。這 4種元素受吸引力與排斥力的影響，按不同比例結合，形成各種類型的物質。他第壹個描述了內耳迷路，他把眼睛比作燈，認為血液是智慧的所在地。希波克拉底等人代表壹個講究實際的理性醫療學派，他們把病因與神鬼分開。詳細地觀察記錄病癥，並采用適當的治療方法，開辟了走向近代臨床醫學的道路。希波克拉底的女婿波利布斯在《人類的本性》壹書中提出所有生物都由 4種體液即血液、黑膽汁、粘液與黃膽汁構成，它們分別起源於心臟、脾臟、腦與肝臟，如果某種液體失調就會生病。亞裏士多德是哲學家柏拉圖的學生。他創立了呂克 昂學園，又稱逍遙學派。他是古代知識的集大成者，又是第壹個系統掌握生物學知識的人。他在動物分類、解剖、胚胎發育等方面做了大量工作，著有《動物誌》、《動物的結構》（包括“動物的運動”與“動物的行進”二短篇）、《動物的繁殖》和《論靈魂》等。在動物分類方面，他所用的“屬”(Genus)和“種”(Species)是壹種邏輯概念。在實際分類時，他壹方面使用邏輯上的兩分法,如有血或無血,有毛或無毛，另壹方面也註意根 據動物的外部形態、內部器官、棲居地、生活習性、生活方式等許多特征。他把動物分成有血動物與無血動物： 有血動物分為①有毛胎生四足類（哺乳類）,②鳥類,③ 鯨類，④魚類，⑤蛇類，⑥卵生四足類（大多數的爬行類與兩棲類）；無血動物分為①軟體類；②甲殼類，③有殼類，④昆蟲類。他正確描述了哺乳類的特點，並能區分哺乳類的真胎生和哺乳類以外的卵胎生。他描述了500多種動物,並對其中50多種做了解剖。他根據物質的熱、冷、濕、燥 4種特性，他把熱、濕列於冷、燥之上，依此形成的生物階梯圖把溫暖、潮濕的人和哺乳類排在生物的頂端，把低等植物排在底層。在對動物發育的觀察研究基礎上，他把動物的繁殖分為有性、無性與自然發生3類。他提出靈魂是生命與非生命物質的區別,而靈魂又有植物性、動物性與理性 3個等級。亞裏士多德的開創性研究使他被公認為生物學的創始人。亞裏士多德在植物學方面的著作沒有留存下來。他的學生泰奧弗拉斯托斯對植物分類、植物解剖和植物生理做了許多研究，著有《植物誌》和《論植物的本源》等。他的著作中涉及500多種植物，把許多種類歸為現在的屬,把植物分為果實植物與無果實植物，顯花植物與隱花植物，常綠植物與落葉植物，他還記錄了顯花植物中雙子葉植物與單子葉植物的差異，這是壹項重大進展。他詳細描述了棗椰的人工授粉，還記錄了種子的萌發與發育過程。公元前4世紀末或3世紀初學術中心從雅典轉移到亞歷山大裏亞。亞歷山大學派的希臘醫生、解剖學家希羅菲盧斯把人體結構與大型哺乳類結構進行了比較。他認識到腦是神經系統的中樞，智慧的所在，並把神經區分為感覺神經和運動神經，把血管區分為動脈與靜脈，認為動脈內是空氣中的靈氣與血液的混合物，而靜脈內只流過血液。稍後希臘生理學家、醫生克奧斯的埃拉西斯特拉圖斯精確地描述了心臟，把心臟看作壹個水泵，把瓣膜看成是單向泵中的可動閥門。他研究了動脈與靜脈在人體內的分布，猜測有毛細血管存在，並提出生命活動過程依靠血液和靈氣的新理論。公元前 1世紀羅馬人的版圖不斷擴大。由於他們比較重視實用，因此與農、醫有關的生物學有壹定的發展。如P.迪奧斯科裏德斯隨羅馬遠征軍到過許多國家，廣泛考察了植物。他的《醫藥資料》壹書是西方最早的本草學著作。同時代的老普林尼著有《博物誌》37卷，詳細記述了多種動、植物的習性及其同人類生活的益害關系，對後世有較大影響。生於小亞細亞帕加馬、在羅馬行醫的加倫，在古代生物學中有光輝成就。他把希臘解剖知識和醫學知識系統化，並把壹些醫學學派統壹起來，是古代解剖學、醫學知識的集大成者。他用實驗方法證明流動於動脈內的是血液而不是空氣。他的生理學貫穿著“元氣”的思想。他認為“元氣”在不同場所分別為自然元氣、活力元氣、動物元氣3種。他同意埃拉西斯特拉塔的血液產生於肝臟的觀點，認為血液是由食物的有用部分變成的“乳糜”從腸道經門脈進入肝臟,受元氣作用變成暗色靜脈血,元氣也被改造成自然靈氣。血液帶著自然元氣在靜脈內通過漲落分布到全身組織，其中壹部分經靜脈主幹進入內臟的右邊。同時壹部分血液內的不純物質通過動脈樣靜脈（即肺動脈）運送到肺部蒸發到體外，另壹部分通過心臟隔膜上的小孔，進入心臟的左邊，靜脈血遇到田氣管和靜脈樣動脈（即肺靜脈）帶來的元氣，兩者混和產生顏色鮮艷的動脈血和活力元氣。兩者通過動脈系統分布到身體各部分使器官發揮功能。壹部分動脈血流到大腦基部的稱“迷網”的血管網中，在這裏活力元氣變成動物靈氣。動物元氣不與血液混合,卻沿著神經流動,分布到全身，成為運動與感覺等動物性功能的原動力。加倫在從事外科治療時,雖有機會接觸到人體,但由於當時不準解剖屍體，他就對猴體做了很完整的解剖研究。著有《解剖綱要》16卷及《人體各部分的功能》等，但他以猴體代替人體，有不少結論是錯誤的。加倫還做過切斷中樞神經的實驗，發現切斷第1、第2節脊椎骨之間的脊髓，引起動物死亡；切斷第3、第4節間的，則動物停止呼吸；切斷第6節以下，發生胸腔肌肉麻痹,但並不防礙膈肌運動，動物仍可繼續呼吸。加倫的著作闡述清楚而有條理,但他用有神論的觀點解釋他的實驗和觀察,帶有濃厚的宗教色彩。由於加倫在學術上的輝煌成就和教會的支持,使他的學說統治醫學界長達1000多年之久,其錯誤的觀點對醫學和生物學的發展也起著阻礙作用。 中世紀(從476年西羅馬帝國滅亡到1453年君士坦丁堡陷落、東羅馬帝國滅亡)雖然長約1000年,但生物學基本上沒有什麽重大發展,特別是其中的“黑暗時代”[從476年起到教皇西爾威特二世（999～1003在位）]，從3世紀至11世紀初，生物學卻成了阿拉伯科學的壹個組成部分。但在這期間阿拉伯人並不重視對實物的觀察研究，而把主要精力用於發現、翻譯、註釋和闡述亞裏士多德、加倫等的著作，並把它們奉為“聖書”，這樣不可能使生物學得到較大發展。11世紀初，阿拉伯醫學家和哲學家伊本·西拿所著的《醫典》是古代和穆斯林全部醫學知識的匯合，是阿 拉伯文化的最高成就之壹，它作為歐洲大學醫學教科書壹直沿用到17世紀。12世紀植物學和動物學開始從醫藥、獸醫方面獨立出來。13世紀科學活動的重點移到了歐洲。在1200～1225年間，亞裏士多德全集被譯成了拉丁文。德國學者大阿爾伯特的動物學、植物學著作雖仍以亞裏士多德的學說為基礎，但已補充了許多新的觀察事實。隨後，意大利成為中世紀最活躍的科學中心。14世紀初，意大利解剖學家蒙迪諾·戴·柳奇親自解剖屍體，糾正了前人的壹些錯誤，於1316年出版了《解剖學》壹書，在闡述人體結構時也記述了器官的功能，使中世紀的解剖生理學達到了高峰。
顯微鏡及動、植物微細結構的發現
世界生物學史之三: 顯微鏡及動、植物微細結構的發現 G.伽利略在1609年，根據望遠鏡倒視有放大物體的效應，制成壹臺復合顯微鏡，並對昆蟲進行了觀察。英國物理學家R.胡克於1665年用自制的復合顯微鏡觀察軟木薄片，發現有許多蜂窩狀小空室並稱之為細胞(cell)。這個名詞壹直沿用至今。這張軟木顯微結構圖，登載於1665年英國出版的《顯微圖譜》上。他還對魚鱗、蜜蜂螫針、家蠶卵、家蠅的頭和足以及跳蚤等進行了精細的描繪。 意大利解剖學家M.馬爾皮基開創了動物與植物的顯微解剖工作。1660年他通過向蛙肺動脈註水的方法，發現有連接動脈與靜脈的毛細血管，證實了W.哈維未能觀察到的由毛細血管連接動、靜脈的血液循環。他描述了肝臟的微細結構，舌的乳頭突，大腦皮層，以及用他名字命名的腎小體和皮膚微細結構等。他對家蠶進行了顯微解剖，發現同樣具有復雜的微細結構。他關於家蠶的著作是無脊椎動物方面的第壹本專著。他對不同的植物進行了比較研究，系統地描述了植物各部分的結構，指出單子葉植物與雙子葉植物間的區別，以及蟲癭是由昆蟲引起等。並且提出植物的各部分是由“小囊”（即細胞）組成的。他在植物解剖方面的許多精確繪圖未能為當時的植物學家所理解，直到19世紀才被重新認識。 英國植物學家N.格魯在顯微鏡下發現植物葉面有氣孔，它們可使植物體內的水分蒸發並吸入空氣。他發現植物的組織是由多孔的小胞（即細胞）所組成，但他經 常描述的只是小胞的壁。他認識到花是植物的生殖器官，可區分為萼、花冠、雄蕊與雌蕊，並指出雌蕊、雄蕊和花粉分別相當於雌性器官和雄性器官，而且植物壹般是雌雄同體的。他的著作《植物解剖》由M.馬爾皮基譯成拉丁文，流傳了100多年後才有人做了壹些重要補充。 荷蘭顯微鏡學家 A.van列文虎克自制了許多性能優良的顯微鏡,最高的放大倍數達270倍。他通過大量細微的觀察，解釋並完善了M.馬爾皮基提出的關於毛細血管系統的知識，證明動脈與靜脈分別和毛細血管直接相連。他發現人和哺乳類的紅細胞是無核的，而鳥類、兩棲類、魚類的紅細胞是有核的；發現了人的精子，並研究了各種動物特別是魚和蛙的受精作用；還發現了許多小的水生生物，如輪蟲、水螅、纖毛蟲等。還在19世紀顯微鏡改進之前，他首先看到並記述了細菌，實屬難得。 荷蘭顯微鏡學家J.斯瓦默丹對不同類型的昆蟲發育 做了許多研究。他的著作《昆蟲誌》、《蜉蝣的生活》 中有許多出色的顯微解剖圖，如昆蟲的神經節，氣管系 統等。他去世幾十年後出版的《自然的聖經》是當時顯微鏡觀察的最好著作，其中對蜜蜂內部器官、蚊子、蜻蜓發育的描述，都非常精確。 但由於復合顯微鏡的色差問題，使這方面的工作在其後的100多年內沒有多大進展。