生命科学史与科学方法(含进化论二).docxVIP

高中必修模块中的生命科学史与科学方法（二） 摘要： 《遗传与进化》模块有助于学生“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究 中的应用”。本模块所涉及的科学史中，不少科学家取得的成功与选择了适当的实验材料有 密切关系，关注科学家们筛选研究对象的做法，对于生物学探究教学应该是有帮助的。同样， 合理利用科学史组织教学，不仅学习了生物科学本身，又学习了生物学家所具有的科学情感、 科学思维和科学方法，从而提高了应用科学知识解决问题的能力，也就培养了科学素养。 关键词： 生命科学史  科学方法  假说-演绎法  数学方法 模型法 正文： 一、《遗传与进化》模块中的主要科学史内容 （一）遗传因子的发现 1、 孟德尔的豌豆杂交实验 1854 年夏天，孟德尔开始用 34 个豌豆株系进行植物杂交育种的遗传研究。试验开始 时的 34 个豌豆株系类型纯净，具有适合于作为试验体系的性状。1856 年，孟德尔开始了 他那些著名的一系列实验。1865 年，总结出著名的遗传规律，并且在布隆自然科学学会 宣读了他的论文《植物杂交试验》。 2、 孟德尔遗传定律的再发现 1900 年 3～5 月的两个月之内，有三位研究植物杂交的学者各自独立地重新发现了孟 德尔的论文，从而使孟德尔论文的意义被人所理解并得到正确的评价。 三位生物学家是：阿姆斯特丹的德弗里斯（Hugo de Vries, 1848~1935 ）、德国都宾根 的柯林斯（Carl Correns, 1864~1933）、奥地利维也纳的冯?切尔马克（Erich von Tschermak, 1871~1962）。他们都宣称，就在完成他们的研究工作的时候，才注意到早在 35 年前孟德 尔便得出了相同的结论。 3、基因的命名 1909 年，丹麦生物学家约翰逊（Johannsen 1857～1927）创造了基因（gene）一词， 代替孟德尔的“遗传因子”， 但是他只提出了基因这一名词，并没有提出基因的物质概念。 （二）基因与染色体关系的发现 1、基因位于染色体上的推论——萨顿的假说 1902 年，年仅 25 岁的萨顿在《生物学通报》上发表的文章中，首次详细地图示了蝗 1 虫具有成对确定的、可识别、又彼此不同的同源染色体。文章末尾提出假说，认为染色 体携带遗传单位，而遗传单位在性细胞的染色体分裂时的行为就是孟德尔遗传定律的物 质基础。 在 1903 年的《遗传中的染色体》一文中，萨顿对其过去假说的重要性进行了概括和 论述，获得的结论是染色体含有基因，而染色体在减数分裂中的行为是随机的。 2、 基因位于染色体上的实验证据——摩尔根的工作 摩尔根最初使用的实验材料有鼠、鸽、虱等，但都不太成功。后来他接受了美国 遗传学家卡斯特尔的建议，以果蝇为实验材料，从而取得了突破性进展。 1910 年 5 月，摩尔根在红眼的果蝇群中发现了一只异常的突变品种——白眼雄性 果蝇。在之后的实验中，摩尔根发现果蝇白眼性状的遗传总是与性别相联，指出白眼基因 位在 X 染色体上。第一次确切地证明了基因在染色体上。 （三） 遗传物质的确定 1、 肺炎双球菌转化实验 （1）格里菲斯的实验 1928 年，英国科学家格里菲斯（F．Griffith，1877—1941）以小鼠作为实验材料，研 究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的。他将活的、无毒的  R 型（无荚膜，菌落粗糙型） 肺炎双球菌或加热杀死的有毒的  S 型肺炎双球菌注入小白鼠体内， 结果小白鼠安然无 恙；将活的、有毒的 S Ⅲ型（有荚膜，菌落光滑型）肺炎双球菌或将大量经加热杀死 的有毒的 S 型肺炎双球菌和少量无毒、 活的 R 型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠 体内，结果却从小白鼠的血液中分离出了活的  S 型菌，并且这样得到的 S 型细菌经培 养还能得到 S 型细菌。实验表明， S 型死菌体内有一种物质能引起 型菌，但是，当时他似乎没有认识到有遗传物质的传递。 （ 2 ）艾弗里的实验  R 型活菌转化成 S 1944 年美国的艾弗里 (O ．Avery) 、麦克利奥特 (C. Macleod) 及麦克卡蒂 (M ．Mccarty) 等人在格里菲斯工作的基础上，对转化的本质进行了深入的研究（体外转化实验） 。 他们从 S 型活菌体内提取 DNA 、RNA 、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和  R 型活菌 混合均匀后注射人小白鼠体内，结果只有注射  S 型菌 DNA 和 R 型活菌的混合液的小 白鼠才死亡，这是一部分 R 型菌转化产生有毒的、有荚膜的  S 型菌所致，并且它们的 后代都是有毒、 有荚膜的。 由此说明 DNA 能引起转化。 如果用 DNA 酶处理 DNA 后， 则转化作用丧失。艾弗里得出结论：  DNA 是遗传物质。 2 N N 2、噬菌体实验 1943 年