高中生物学史

高中生物课本中的生物学史内容比较分散，以下按教材模块与时间线索系统梳理，涵盖人教版必修一、二、三及选择性必修中的核心科学史。

一、必修一《分子与细胞》

（一）细胞学说的建立

1543年，比利时解剖学家维萨里发表《人体构造》，揭示人体在器官水平的结构。法国学者比夏进一步指出器官由更低层次的结构——组织构成。

1665年，英国科学家罗伯特·虎克用显微镜观察植物木栓组织，发现许多规则的小室，将其命名为“细胞”（cell）。他观察到的实际上是死细胞的细胞壁。

17世纪，荷兰磨镜技师列文虎克用自制显微镜观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等活细胞。意大利的马尔比基也广泛观察了动植物的微细结构，但未用“细胞”来描述其发现。

1838年，德国植物学家施莱登提出细胞是构成植物的基本单位；1839年，德国动物学家施旺将这一认识扩展到动物界，共同建立了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。恩格斯将细胞学说誉为19世纪自然科学三大发现之一。

1858年，德国科学家魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”，对细胞学说作了重要补充。

（二）生物膜结构的探索

1895年，美国科学家欧文顿用500多种化学物质进行膜通透性实验，发现脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由脂质组成的假说。20世纪初，化学分析表明膜主要由脂质和蛋白质组成。

1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子，发现面积恰为红细胞表面积的2倍，推断细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层。

1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，提出生物膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态统一模型。

1970年，科学家用荧光标记的人、鼠细胞融合实验，发现两种荧光抗体均匀分布，证明细胞膜具有流动性。1972年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型，强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性，为大多数人所接受。

（三）酶本质的探索

1773年，意大利科学家斯帕兰札尼通过实验证实胃液具有化学性消化作用。

1857年，法国微生物学家巴斯德提出酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在。德国化学家李比希则认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。德国化学家毕希纳从酵母细胞中获得了含有酶的提取液，成功进行了酒精发酵，将引起发酵的物质称为“酿酶”。

1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质，荣获1946年诺贝尔化学奖。20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，完善了人们对酶本质的认识。

（四）光合作用的探究历程

1648—1653年，比利时医生海尔蒙特做了盆栽柳树称重实验，得出植物重量主要来自水的推论，但未认识到空气中物质参与了有机物的形成。

1771年，英国科学家普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变污浊的空气。1779年，荷兰科学家英格豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能更新污浊的空气。1845年，德国科学家梅耶指出植物在进行光合作用时把光能转化成了化学能储存起来。

1864年，德国科学家萨克斯通过实验证明光合作用产生了淀粉。1880年，美国科学家恩格尔曼利用好氧细菌和水绵证明叶绿体是进行光合作用的场所，且光合作用需要光。

1939年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素¹⁸O分别标记H₂O和CO₂，证明光合作用释放的氧气全部来自水。20世纪50年代，美国科学家卡尔文用¹⁴C标记CO₂，探明了CO₂中的碳转化为有机物中碳的途径，即卡尔文循环。

（五）细胞器与分泌蛋白

美国细胞生物学家克劳德摸索出用不同转速对破碎细胞进行离心的方法，实现了细胞组分的定性定量分离。比利时科学家德迪夫发现了溶酶体。罗马尼亚科学家帕拉德改进了电子显微镜，发现了核糖体和线粒体结构，并于1960年描绘出分泌蛋白合成并运输到细胞外的过程。

二、必修二《遗传与进化》

（一）遗传规律的发现

1866年，奥地利人孟德尔发表论文《植物杂交试验》，基于长达8年的豌豆杂交实验，提出了分离定律和自由组合定律，并提出了“遗传因子”学说，采用的方法是假说—演绎法。

1909年，丹麦植物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”重新起名为“基因”，并提出了表现型和基因型的概念。同年，美国遗传学家摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于染色体上。

1903年，美国细胞学家萨顿发现孟德尔假设的遗传因子分离与减数分裂中同源染色体分离高度相似，用类比推理法提出基因位于染色体上的学说。德国动物学家魏斯曼预言了减数分裂过程的存在，后被显微镜观察所证实。

摩尔根用果蝇做了大量实验，发现了基因的连锁互换定律（遗传学第三定律），并证明基因在染色体上呈线性排列，所用方法为假说—演绎法。18世纪英国化学家道尔顿第一个发现了色盲症，他本人也是第一个被发现的色盲症患者。

（二）遗传物质的探索

1928年，英国科学家格里菲思通过肺炎双球菌体内转化实验，推想已杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。1944年，美国科学家艾弗里及其同事通过体外转化实验证明“转化因子”为DNA，DNA才是遗传物质。

1952年，赫尔希和蔡斯用放射性同位素³²P和³⁵S分别标记噬菌体，通过噬菌体侵染细菌实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。

1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型，其构建依赖的关键证据之一是富兰克林获得的DNA X射线衍射图谱。该模型的提出标志着分子生物学的诞生。1957年，克里克提出中心法则，阐明遗传信息从DNA流向RNA再流向蛋白质的基本规律。

1959年，美国生化学家尼伦伯格等人用“体外无细胞体系”实验证实了“三联体密码”猜想，破译了第一个遗传密码UUU（苯丙氨酸）。至1965年，64个密码子与氨基酸的对应表被完全破译，尼伦伯格等三位科学家分享了1968年诺贝尔奖。

（三）生物进化理论

法国博物学家拉马克是生物进化论的先驱，最先提出了生物进化的学说，认为生物进化的原因在于用进废退和获得性遗传。

1859年，英国博物学家达尔文出版《物种起源》，充分论证了生物的进化，并明确提出自然选择学说来说明进化机理，其主要内容包括变异和遗传、繁殖过剩、生存斗争、适者生存。

三、必修三《稳态与环境》

（一）内环境稳态的提出

1857年，法国生理学家贝尔纳首先提出内环境恒定是机体自由与独立生存的首要条件，并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

1926年，美国生理学家坎农发展了内环境稳定的概念，提出内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。现代观点进一步发展为神经—体液—免疫调节网络。

（二）激素调节的发现

法国学者沃泰默通过实验认为促胰液素的分泌只受神经调节。1902年，英国科学家斯他林和贝利斯通过实验证明促胰液素的分泌存在“化学调节”，并首次将这种化学物质命名为“激素”。

（三）植物生长素的发现

达尔文通过金丝雀虉草胚芽鞘向光性实验，验证感光部位在尖端，尖端可向下面的伸长区传递某种“影响”，造成单侧光下背光面比向光面生长快。鲍森·詹森证明胚芽鞘尖端产生的影响可通过琼脂片传递给下部。拜尔证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。

（四）生态系统能量流动

1942年，美国生态学家林德曼在对赛达伯格湖进行深入调查研究的基础上，发表了《生态学的营养动态概说》，开创了定量描述生态系统能量动态的工作，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率约为10%～20%。这一研究标志着生态学开始从定性走向定量。

四、选择性必修（生物技术与工程）

1953年沃森和克里克建立DNA双螺旋结构模型，为基因工程奠定了理论基础。1958年，梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。

1972年，人们首次构建了重组的DNA分子，并研究出将其植入目标宿主细胞中的载体技术。1973年，美国遗传学家科恩将体外构建的含有四环素和卡霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌，实现了第一个基因克隆实验。1988年，穆里斯发明的PCR技术使基因工程技术得到进一步发展和完善。

1975年，米尔斯坦和科勒创立了单克隆抗体技术。1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生。我国科学家袁隆平是世界上成功利用水稻杂种优势的第一人，被誉为“杂交水稻之父”。