20和21世纪的生物学

重要的概念和技术发展

利用现代调查方法,如x射线衍射和电子显微镜,探索细胞组织之外,与光显微镜下可见细胞功能的cell-new概念的超微结构。结果,研究分子对生物组织细胞的巨大影响在20和21世纪。这也直接导致了许多不同的科学的融合学科为了获得更好的理解生命过程。

技术,如DNA测序和聚合酶链反应也发达,让生物学家窥视引起生物体的基因蓝图。第一代测序技术出现在1970年代,之后几十年,所谓的新一代测序技术,卓越的速度和成本效率。下一代测序为研究人员提供了大量的基因数据,通常gb大小(1 gigabase = 1000000000个碱基对的DNA)。生物信息学有关生物数据为数据分析工具和技术,存储,和分布,成为一个日益重要的生物学研究的一部分,特别是那些涉及很大的基因数据集。

在1970年代发展的DNA重组技术打开的方式基因工程,这使研究人员重组核酸,从而改变生物的基因代码,给生物的新能力或消除不良性状。这些发展的进步克隆技术,这导致了1996年一代多莉第一个克隆的羊,成年哺乳动物。在一起,DNA重组技术和生殖克隆(用于生产生活的方法动物克隆)促进很大的进步发展的转基因生物(转基因生物)。这样的生物成为生物医学研究中的重要组成部分,转基因(GM)老鼠和其他动物模型开发特定的人类疾病,从而促进新疗法的调查和原因的因素疾病。DNA重组技术起到了至关重要的作用在一代的转基因作物,包括抗虫害形式的棉花和玉米除草剂的形式(玉米和大豆)。

在1990年代和2000年代初,全世界的研究者们越来越多的聚集在一起财团和其他合作组织完成生物学的主要功绩。这些努力的第一次重大成功的测序人类基因组,这是通过人类基因组计划(HGP)。支持的计画始于1990年,美国能源部和美国国立卫生研究院的(NIH)。国家卫生研究院的研究人员后来与赛莱拉基因组学,一个私营企业,该项目于2003年完工。其他合作项目很快,包括国际人类基因组单体型图计划、HGP的产物1000人基因组计划从人类基因组单体型图,建立在数据工作。

20和21世纪也看到生物处理的主要领域的进步生态系统,环境,保护。在20世纪,科学家们意识到,人类依赖地球的自然资源和其他动物一样。然而,人类造成的渐进破坏环境,增加的部分原因人口压力和一定的技术进步。救生的进步医学例如,让人们活得更久,导致大幅下降死亡利率(主要是发达国家),导致人类人口的爆炸性增长。化学污染物制造工艺引入到环境中,农药、汽车排放和其他手段严重危及所有形式的生命。因此,生物学家开始更关注彼此关系的生物以及生物和非生物环境。

日益增长的重要性气候变化和它的影响生态系统推动生态的发展,以及保护生物学等领域的发展和保护遗传学。在几乎所有其他区域的生物学、分子生物学来满足这些领域的一个重要的角色,与技术等全基因组测序被用来收集信息的基因多样性人口的濒危物种和技术,如克隆和基因组编辑提高一天恢复的可能性已经灭绝的物种(这一过程称为反灭绝)。信息广泛的物种的DNA序列也帮助科学家们了解进展进化和分类学(进化关系的研究和生活的多样化)。

Intradisciplinary和跨学科的工作

21世纪,有许多生物科学中的重要类别,因此许多专业领域内。植物学,动物学,微生物学处理类型的生物和它们的相互关系。这样的学科一直是细分为更专业类别的例子,鱼类学的研究鱼,藻类学的研究藻类。等学科胚胎学和生理学,处理一个生物体的发育和功能,是根据这样的划分进一步生物研究的例子,无脊椎动物胚胎和哺乳动物生理学。许多生理和胚胎的发展进行了研究细胞生物学,生物物理学,生物化学。同样,研究细胞生理和细胞化学,以及超微结构的研究,帮助科学家相关细胞的结构与功能。生态学,主要集中在生物和环境之间的关系,包括环境的物理特征和其他生物体可能争夺食物和避难所。强调不同的环境和生物的某些特性导致的细分场成一系列的专业,如淡水生态学、海洋生态种群生态学。

在生物科学研究的许多领域跨越边界,传统上分离的各个分支科学。在生物物理学,举个例子,研究人员运用物理学的原理和方法来研究生物学、找出问题的解决方案。进化生物学家和古生物学家熟悉的原则地质甚至可能与地质学家紧密合作而努力确定年龄生物遗体。同样,人类学家和考古学家应用人类的知识文化和社会为了更充分地理解人类生物的发现。天体生物学通过进化,科学家和工程师的活动关注的探索空间。因此,生物学领域的已经收到了许多其他学科的贡献,贡献,在人文和科学。

通过20和21世纪生物学越来越与其他领域的相互联系科学,它也来到了包含许多学科本身。在一些学科,多个层次的组织以例子,种群生物学(生物种群的研究)和机体生物学(整个有机体的研究)和细胞生物学和分子生物学。在20世纪后期,催生了更多的学科,分子生物学的出现基因组学出现了复杂的分支学科,如发育基因组学和功能基因组学。遗传学继续扩大,保护遗传学等新领域。尽管他们多样化的范围,然而,许多地区在21世纪生物科学继续利用常见的统一的原则和思想,特别是核心分类、遗传学和进化论。

改变社会和科学价值

在20和21世纪,生物学家在社会中的角色以及他们道德和道德责任的发现和开发新的想法导致个体社会和科学价值系统的重新评估。科学家们不能忽视他们的发现的后果;他们是一样关心他们的发现的可能误用他们的基础研究。在20世纪,新兴的社会和政治角色的生物学家和所有其他科学家需要称重值不能完成实验室的准确性和客观性的平衡。作为社会的成员,它成为生物学家重新定义他们的社会义务和必要的功能,尤其是在进行判断的领域道德问题,如人类环境的控制或操纵基因进一步直接进化发展。

应对未来的问题

特定结果的生物科学的发展基因工程。在遗传缺陷和疾病的情况下,基因工程打开纠正基因缺陷的可能性,恢复生理功能,潜在的改善病人的的生活质量。基因治疗,一个正常基因引入个体的基因组以修复致病突变,是一个意味着研究人员有可能实现这一目标。然而,滥用基因工程的可能性是巨大的。有重要的问题,例如,关于转基因生物,尤其是改良作物,及其对人类的影响环境卫生。克隆技术的出现,包括体细胞核移植,也表示了担忧。克隆人类宣言》于2005年通过的联合国呼吁会员国禁止克隆人类,尽管它敞开治疗性克隆的追求。

同样,在2015年,研究人员已经开发出技术基因编辑,这使科学家能够定制一个生物体的基因构成DNA序列通过改变特定的基地,呼吁暂停在人类的应用技术。基因的影响编辑人类遗传学是未知的,没有规定来指导其使用。事实上,如果没有严格的监管,中国科学家推进了人类基因编辑,在2018年末声称世界上第一个孩子的诞生着基因组编辑。科学家声称已经编辑人类胚胎禁用一个正常基因促进的条目艾滋病毒进入细胞;胚胎被植入一个女人和术语。与此同时,研究人员在美国试图使用基因编辑改变人类的基因精子,这将使编辑的基因传递给后代。特别是,研究人员试图改变基因,增加某些类型的风险癌症,目标是降低癌症风险的后代。基因编辑的争论再度早些时候讨论基因工程对人类的道德和社会影响,尤其是其可能被用来改变情报和外观等特性。

生物学家面临其他挑战包括搜索方法抑制环境污染没有干扰的努力改善人类的生活质量。导致污染的问题是人口过剩的问题。全球人口需要更多放在了土地,特别是在食品生产领域,并在现代工业的业务,需要增加的废物造成的污染空气、水和土壤。找到解决方案全球变暖、污染和其他环境问题,生物学家和社会科学家和其他的社会成员为了确定所需的需求保持健康和有益的行星。尽管许多人类的现在和未来的问题似乎是社会、政治或经济在自然界中,生物影响这可能影响生命本身的存在。