第14章 主干课程

形态学是生物学中研究动、植物形态结构的学科。在显微镜发明之前，形态学只限于对动、植物的宏观的观察，如大体解剖学、脊椎动物比较解剖学等。比较解剖学是用比较的和历史的方法研究脊椎动物各门类在结构上的相似与差异，从而找出这些门类的亲缘关系和历史发展。显微镜发明之后，组织学和细胞学也就相应地建立起来，电子显微镜的使用，使形态学又深入到超微结构的领域。但是形态结构的研究不能完全脱离机能的研究，形态学早已跳出单纯描述的圈子，而使用各种先进的实验手段了。

生理学是研究生物机能的学科，生理学的研究方法是以实验为主。按研究对象又分为植物生理学、动物生理学和细菌生理学。植物生理学是在农业生产发展过程中建立起来的。生理学也可按生物的结构层次分为细胞生理学、器官生理学、个体生理学等。在早期，植物生理学多以种子植物为研究对象；动物生理学也大多联系医学而以人、狗、兔、蛙等为研究对象；以后才逐渐扩展到低等生物的生理学研究，这样就发展了比较生理学。

遗传学是研究生物性状的遗传和变异，阐明其规律的学科。遗传学是在育种实践的推动下发展起来的。

1900年孟德尔的遗传定律被重新发现，遗传学开始建立起来。以后，由于T.H.摩尔根等人的工作，建成了完整的细胞遗传学体系。瑞士生物学家米舍尔首次发现在细胞核中有一种含磷量极高的物质。

20年以后，这种化学成分才被定名为核酸。后来，经过许多科学家的努力，才发现核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸，也就是DNA，具有储存和遗传信息的作用，另一种是核糖核酸，简称RNA，在遗传信息表达的过程中起着重要的作用。

1953年，遗传物质DNA分子的结构被揭示，遗传学深入到分子水平。基因组计划的进展，从基因组、蛋白质组到代谢组的遗传信息传递，以及细胞信号传导、基因表达调控网络的研究，1995年系统遗传学的概念、词汇与原理于中科院提出与发表。遗传信息的传递、基因的调控机制已逐渐被了解，遗传学理论和技术在农业、工业和临床医学实践中都在发挥作用，同时在生物学的各分支学科中占有重要的位置。生物学的许多问题，如生物的个体发育和生物进化的机制，物种的形成以及种群概念等都必须应用遗传学的成就来求得更深入的理解。

发育生物学是研究生物个体发育的学科，原属形态学范围。1859年达尔文进化论的发表大大推动了胚胎学的研究。

19世纪下半叶，胚胎发育以及受精过程的形态学都有了详细精确的描述。此后，动物胚胎学从观察描述发展到用实验方法研究发育的机制，从而建立了实验胚胎学。个体发育的研究采用生物化学方法，吸收分子生物学成就，进一步从分子水平分析发育和性状分化的机制，并把关于发育的研究从胚胎扩展到生物的整个生活史，形成发育生物学。

生物物理学是用物理学的概念和方法研究生物的结构和功能、研究生命活动的物理和物理化学过程的学科。早期生物物理学的研究是从生物发光、生物电等问题开始的，此后随着生物学的发展，物理学新概念，如量子物理、信息论等的介入和新技术如X衍射、光谱、波谱等的使用，生物物理的研究范围和水平不断加宽加深。一些重要的生命现象如光合作用的原初瞬间捕捉光能的反应，生物膜的结构及作用机制等都是生物物理学的研究课题。生物大分子晶体结构、量子生物学以及生物控制论等也都属于生物物理学的范围。

生物数学是数学和生物学结合的产物。它的任务是用数学的方法研究生物学问题，研究生命过程的数学规律。早期，人们只是利用统计学、几何学和一些初等的解析方法对生物现象做静止的、定量的分析。

20世纪20年代以后，人们开始建立数学模型，模拟各种生命过程。生物数学在生物学各领域如生理学、遗传学、生态学、分类学等领域中都起着重要的作用，使这些领域的研究水平迅速提高，另一方面，生物数学本身也在解决生物学问题中发展成一独立的学科。

有少数生物学科是按方法来划分的，如描述胚胎学、比较解剖学、实验形态学等。按方法划分的学科，往往作为更低一级的分支学科，被包括在上述按属性和类型划分的学科中。

生物界是一个多层次的复杂系统。为了揭示某一层次的规律以及和其他层次的关系，出现了按层次划分的学科并且愈来愈受人们的重视。

分子生物学是研究分子层次的生命过程的学科。它的任务在于从分子的结构与功能以及分子之间的相互作用去揭示各种生命过程的物质基础。现代分子生物学的一个主要分科是分子遗传学，它研究遗传物质的复制、遗传信息的传递、表达及其调节控制问题等。

细胞生物学是研究细胞层次生命过程的学科，早期称细胞学是以形态描述为主的。以后，细胞学吸收了分子生物学的成就，深入到超微结构的水平，主要研究细胞的生长、代