Question

生物科学有哪些新进展?

Answer 1

　　20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。下面仅通过生物工程和生态学方面的几个实例来说明。

　　生物工程方面 生物工程（也叫生物技术）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年来迅猛发展，硕果累累。

　　生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的，这样的疫苗生产周期长，产量低，价格昂贵。现在，采用生物工程的方法，将乙肝病毒中的有关基因分离出来，引人细菌的细胞中，再采用发酵的方法，或者引人哺乳动物的细胞中，再采用细胞培养的方法，就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。我国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外，还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。我们知道，人类的许多疾病都与基因有关。在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了弄清人类约10万个基因的结构和功能，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题。

　　生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人，1988年，我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，我国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度明显加快，1993年，我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均每公顷增产15％，1995年，我国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花，培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。

　　生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。

　　生态学方面 生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题，都离不开生态学。因此，生态学的研究受到高度重视，并且取得了显著的进展。生态系统的能量流动和物质循环的基本原理，已经成为人类谋求与大自然和谐共处、实现社会和经济可持续发展的理论基础；运用生态学原理，我国推行生态农业的建设，已经取得了令人瞩目的成就，涌现了一批生态村、生态农场和生态林场，为实现农业的可持续发展积累了经验。例如，安徽省颖上县小张庄，从前是个穷地方，生态环境恶劣，旱涝灾害频繁，农业结构单一，粮食产量很低。70年代中期，小张庄开始进行生态农业的建设，整治土地，兴修水利，大力营造防护林，使当地生态环境得到了明显改善。小张庄在大力发展种植业和林业的同时，还利用当地的饲草资源和鱼塘，大力发展养殖业。养殖业为农田提供了大量的有机肥，从而改良了土壤。这个村还利用人畜粪便生产沼气，发展沼气能源。沼气池的渣液用来喂养鱼，塘泥肥田，从而建立起了良性循环的农业生态系统。

　　上面举例说明了20世纪70年代以来生物科学的新进展。当然，生物科学的新进展远不止这些。除了在生物工程和生态学领域以外，生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展，向人们展示出美好的前景。例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研究生物计算机提供理论基础。光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究，等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展。由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，生物科学将是21世纪领先的学科之一。

Answer 2

生物学家通常采用观察和实验的方法研究生命现象。

科学家从很多方面研究生物，因此产生很多研究领域。例如：
原子和分子方向：分子生物学、生物化学、结构生物学。
细胞方向：细胞生物学、微生物学、病毒学。
多细胞方向：生理学、发育生物学、组织学。
宏观方向：生态学、演化生物学。
美国马萨诸塞州综合医院的研究人员成功地制造出了全世界首个活的“细胞激光器”——他们利用表达了绿色荧光蛋白(GFP)的肾脏细胞制造出了一种纳秒级的激光脉冲,用单个活细胞作为增益介质产生了激光.首先，将其植入活的动物体内，将大大提高透视扫描的精确度，医生将也能借助这种体内激光而不是体外扫描来判断癌症病灶的情况；
其次，由于不同细胞结构产生的激光在光学性质上有差异，可以通过分析最后得到的光来研究细胞和机体组织；
再次，目前医学上有一种光动力疗法，可把对光敏感的药物送到要医治的机体部位，然后用光照来激发药效，最新研制出的这种“细胞激光器”也许可以增进这种疗法
2011年5月，在《血液》上刊发的论文显示：一名白血病患者在进行骨髓移植后，竟意外地治愈了艾滋病，这被称为世界上首例艾滋病“痊愈”患者。2011年11月30日，《自然》杂志刊登美国加州理工学院大卫·巴尔的摩教授的研究论文：小鼠一次性肌肉注射含有抗体基因的病毒载体后，便可对HIV病毒长期免疫。通过使用一种经过改造的腺病毒，可以在实验鼠肌肉细胞的基因序列中加入一段代码，使得肌肉细胞能够生成和分泌一些抗体。这些抗体具有帮助机体抑制艾滋病病毒的作用,最初是在一些对艾滋病有抵抗力的患者体内分离得到的。
“抗逆转录病毒药物治疗可以同时预防HIV”列《Science》杂志”世界十大科技进展”第一位，这项研究由美国北卡州立大学的研究人员完成。
艾滋病病毒（HIV）感染者如果在患病初期就接受抗逆转录病毒药（ARVs）治疗，那么其将病毒传染给异性伴侣的几率减少96%。该研究结果结束了长期以来人们存在的关于抗逆转录病毒药物的早期治疗是否同时具有治疗艾滋病患者和减少HIV传播双重功效的争论。
将药物递送入大脑细胞内一直是医生治疗脑神经疾病时面临的重大挑战。目前，治疗脑神经疾病面临的挑战之一是找到让药物突破血脑屏障的方法。血脑屏障是介于血液和脑组织之间的屏障结构，其对血液中的物质进入大脑具有选择性通透的作用，然而，血脑屏障也将药物阻挡在外，成为科学家治疗脑神经疾病时的障碍。
在最新研究中，牛津大学的科学家使用实验鼠体内的运载蛋白——外来体将药物直接递送到了实验鼠的大脑细胞内，突破了这道屏障。最近，英国科学家研发出了一种能将药物直接递送入大脑细胞内的方法，攻克了治疗阿尔茨海默病、帕金森病和肌肉萎缩症的重大障碍。
日本庆应大学一个研究小组最新报告说，他们利用两名健康百岁老寿星死后的皮肤细胞，成功培育出诱导多功能干细胞（iPS细胞）。皮肤细胞在人死后大约两天内依然“存活”，庆应大学教授铃木则宏等人征得家属的同意后，从两名105岁以上的“健康长寿”死者身上分别采集了皮肤细胞，并且培育出了没有疾病性质的正常的iPS细胞，而且使其分化成神经细胞。
由于样本采集自没有重病、极其健康的高寿老人遗体，用它们作为比照对象，有望帮助阿尔茨海默氏症等疾病的早期诊断，或帮助医学人员开发出相关疾病的早期预防药物。