在人类文明发展的历程中,总有一些人用努力和智慧照亮了蒙昧中的黑暗,他们像夜空中的群星一样闪耀在历史的长河,诺贝尔三大自然科学奖获得者历来是人们最关注的那些闪亮的星。诺奖百年,往事知多少?
本书通过专题史话的形式,以诺贝尔生理学或医学奖的获奖工作为主要案例,介绍了现代生命科学和医学发展中的一些重大史实、科学家的成长经历、重大科学发现的应用和相关评述,以及现代生物学研究的一些主要的哲学思想。其目的是普及现代生物学知识,传播科学精神和人文精神,提高读者的科学素养。
第二版增加了“双螺旋的故事”“神奇的化学物质—激素”“一条穿越百年的射线”3 章,其他章节,特别是“基因的故事”“从神经元到大脑”进行了大量增补和修改。另外,增加了一些数字资源。全书从生物学角度概述和分析了与生物学相关的诺贝尔三大自然科学奖主要获奖工作。
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从事生理学、生物物理学和生命科学史等方向的教学和研究。在Traffic、BBRC、Sci China C Life Sci、Chinese Science Bulletin等期刊发表研究论文多篇。参编《细胞电生理学基本原理与膜片钳技术》(科学出版社)、《人体解剖生理学》第2版(高等教育出版社,教育部"十一五"规划教材)专著、教材等十余部。
CONTENTS
目录
第二版前言 i
第一版前言 iii
第一章 诺贝尔和诺贝尔奖 1
第一节 “诺贝尔”姓氏的由来和
诺贝尔生平简介 1
一、“诺贝尔”姓氏的由来 1
二、诺贝尔生平简介 2
三、诺贝尔的家乡—瑞典 4
第二节 诺贝尔遗嘱 4
第三节 诺贝尔奖 5
一、诺贝尔奖奖项的设置 5
二、诺贝尔奖的基本数据 6
三、诺贝尔奖中每个奖项获奖人数的设置 6
四、哪些学者有资格推荐诺贝尔奖候选人? 7
五、诺贝尔奖得主会得到些什么奖励? 7
第四节 诺贝尔为何设置诺贝尔奖 9
一、诺贝尔与学术界的关系 9
二、母亲和朋友对诺贝尔的影响 9
三、信仰的影响 10
第五节 从硝酸甘油到伟哥(外一篇) 10
第二章 诺贝尔生理学或医学奖百年史 13
第一节 生物学学科体系的形成 13
第二节 生理学对生物学学科体系形成的影响 15
一、哈维的《心血运动论》使生理学从自然哲学中脱颖而出 15
二、多学科的形成—由人体的问题延伸到生物学的各个领域 16
三、医生群体为生理学乃至生物学的科学团体提供了高质量的人员构成 19
四、生理学在认识论和方法论上的争论及对生物学的影响 20
第三节 生物学学科体系的历史发展和内在逻辑 22
一、生物学或生命科学研究的核心问题 22
二、生物学学科体系的内在逻辑 23
三、生物学的未来 25
第四节 现代生命科学与诺贝尔奖 27
第三章 哈维与血液循环——从放血到输血的故事 31
第一节 人类对血液的认识 31
一、体液学说和三元气学说 32
二、解剖学之父—维萨里 33
三、塞尔维特与肺循环 34
第二节 哈维与《心血运动论》 35
一、哈维简介 35
二、《心血运动论》的诞生 36
三、对《心血运动论》的评价 37
第三节 《心血运动论》的影响和新的认识 37
一、笛卡儿的机械论 37
二、贝尔纳的内环境理论 37
三、稳态的提出和运用 39
第四节 从放血到科学输血 39
一、放血疗法与华盛顿之死 39
二、把动物的血输给人—莫里的故事 40
三、把人的血输给人—产科医生的尝试 40
四、血型的发现与科学输血 41
五、启示与思考 42
第五节 心脏导管术—把导管插进自己的心脏(外一篇) 42
第四章 维生素的故事 44
第一节 大航海时代与坏血病 44
第二节 维生素的发现 45
一、林德与双盲实验 45
二、丰克与维生素理论 46
三、脂溶性维生素和水溶性维生素 46
第三节 有关维生素研究的诺贝尔奖 47
第四节 平衡膳食和入乡随俗 50
第五节 物质、能量和信息(外一篇) 51
一、物质、能量和信息与生物化学和细胞生物学 51
二、有关光合作用的研究与诺贝尔奖 52
三、有关氧化代谢的研究与诺贝尔奖 53
四、有关呼吸调节的研究与诺贝尔奖 54
五、细胞对氧的感应 54
第五章 胰岛素的故事 58
第一节 糖尿病和血糖的调节 58
一、糖尿病 58
二、血糖的调节 59
三、血糖的调节不受意识控制 60
第二节 胰岛的发现—朗格汉斯岛 60
第三节 胰岛素的发现 61
一、班廷的早期经历 61
二、一个idea的诞生 62
三、追梦之路 62
第四节 诺贝尔奖风波 64
第五节 与胰岛素有关的故事 65
第六节 巴丁数—光而不耀,静水流深(外一篇) 67
第六章 青霉素的故事 70
第一节 威胁生命的感染 70
一、塞麦尔维斯与产褥热 70
二、埃尔利希的化学疗法与606 72
三、多马克与磺胺 73
第二节 偶然中的必然—青霉素的发现 75
第三节 科学合作和功利科学 77
第四节 瓦克斯曼与沙茨的链霉素发现之争 79
第五节 后抗生素时代 81
第六节 青霉素背后的无名英雄—希特利(外一篇) 82
第七章 双螺旋的故事 84
第一节 从格里菲斯到艾弗里
—DNA是遗传物质 85
一、格里菲斯的肺炎双球菌实验 85
二、艾弗里的细菌遗传转化实验 86
三、怀疑、确认和迟到的认可 90
第二节 噬菌体小组—遗传信息的研究 91
一、德尔布吕克—从物理学到生物学 91
二、早期的噬菌体经典实验和噬菌体小组 92
三、赫尔希和蔡斯的噬菌体同位素标记实验证实遗传物质是DNA 93
第三节 DNA双螺旋结构模型的建立 94
一、结构学派对遗传物质的研究 95
二、沃森和克里克 95
三、双螺旋 98
四、一鸣惊人,终成经典 100
五、四海归一 101
六、无奈与遗憾 102
七、分子生物学时代的到来 103
第四节 我辈年少追风狂 104
一、聚焦问题广纳众意 104
二、各路精英学科交叉 104
三、年少不羁敢想敢干 105
第八章 肌肉为什么会收缩——生物电研究简史 106
第一节 凉台实验—青蛙腿为什么会收缩 106
第二节 生物电本质的揭示
—动作电位和离子学说 108
一、杜波依斯-雷蒙德的先存学说 108
二、伯恩斯坦的膜学说 110
三、霍奇金和赫胥黎的离子学说 111
四、离子通道 113
第三节 生物电的本质和肌肉收缩的机制 114
第四节 部分与生物电和肌肉收缩机制相关的诺贝尔奖 115
第五节 两百年的探索 118
第九章 下村修的绿色荧光蛋白 121
第一节 神奇的脑虹 121
第二节 下村修的绿色荧光蛋白 123
一、绿色荧光蛋白 123
二、绿色荧光蛋白的应用 126
三、绿色荧光蛋白的改造 127
第三节 偏见与遗憾 127
第四节 “日本诺贝尔奖计划”和获奖分析 128
一、“日本诺贝尔奖计划” 129
二、从委屈争议到屡屡获奖 130
三、日本人的教育和对教育的反思 130
第五节 部分获得诺贝尔化学奖的生物学相关研究 131
一、获得诺贝尔化学奖的生物化学与分子生物学方面的研究 132
二、化学和生物学方法与相关仪器设备的研制和改进获得诺贝尔化学奖 132
三、为什么一些物理学和生物学研究获得诺贝尔化学奖 133
第十章 疟疾与屠呦呦的青蒿素 135
第一节 中国医药界的原创 135
第二节 人类对疟疾的认识 136
一、疟疾和打摆子 136
二、对疟疾致病原因的研究 136
三、疟疾与奎宁 137
第三节 青蒿素的发现 138
一、五二三项目 138
二、发现青蒿素 138
三、青蒿素的临床应用 141
四、有关青蒿素的争议 141
五、青蒿素是中国人对现代医学的贡献 141
第四节 中国生物学和医学工作者的一些重要成就 142
一、人工合成结晶牛胰岛素 142
二、三氧化二砷治疗急性早幼粒细胞白血病的发现和机制研究 144
三、冠状病毒的感染机制和溯源研究 146
第五节 传统医学与现代医学 147
第十一章 从天花到艾滋病 149
第一节 从天花看免疫 149
第二节 免疫学的诞生 151
一、巴斯德和他的主要贡献 151
二、科赫和他的主要贡献 154
三、伍连德、林文庆、林可胜和汤飞凡及他们的主要贡献 156
第三节 免疫和免疫系统 158
第四节 细胞免疫学派和体液免疫学派 158
一、梅奇尼科夫及其主要贡献 159
二、埃尔利希在免疫学领域的主要贡献 159
三、细胞免疫和体液免疫之争 160
第五节 免疫学的发展和应用 161
第六节 现代免疫学 162
第七节 现代免疫学与医学应用 166
第八节 从烟草花叶病毒到mRNA新冠疫苗 169
一、烟草花叶病毒的发现和重要意义 169
二、对肝炎病毒的研究和发现 170
三、mRNA新冠疫苗 172
第九节 人类与传染病的抗争 174
第十节 八方协作抗乙肝(外一篇) 176
第十二章 基因的故事 180
第一节 孟德尔—不幸还是有幸 181
一、孟德尔的不幸 181
二、超越时代的伟大发现 182
三、幸运的孟德尔 183
四、孟德尔是怎样被推上科学神坛的? 185
第二节 摩尔根—家族的变异 186
一、摩尔根简介 186
二、果蝇与诺贝尔奖 187
三、摩尔根和他的学生 188
四、一段荒诞的历史 189
五、人类染色体数目的确定 189
第三节 从尿黑酸尿症到一个基因一个酶 190
一、加罗德发现导致尿黑酸尿症的原因是酶 190
二、酶的本质是蛋白质 191
三、比德尔提出一个基因一个酶 192
第四节 双螺旋之后—中心法则的提出和完善 193
一、大顽童的乐趣
—物理学家首次提出遗传密码 193
二、中心法则的提出 194
三、发现mRNA,破译三联体密码 196
四、劳斯肉瘤病毒和逆转录酶的发现 198
五、发现RNA有酶的特性,提出RNA世界 201
六、端粒酶与细胞衰老 202
七、库鲁病和朊病毒的发现与中心法则的发展 203
第五节 遗传和遗传调控机制的相关研究 204
一、转座子—跳跃的基因 204
二、从分子剪刀到DNA重组 205
三、定点突变和基因打靶 206
四、细胞凋亡、microRNA和RNA干扰 207
五、细胞自噬机制和相关基因 209
六、基因编辑 210
第六节 遗传与进化 212
一、从拉马克到达尔文 212
二、孟德尔学说与达尔文学说的碰撞 213
三、现代综合进化论 214
四、中性进化和进化论的发展 214
五、达尔文与孟德尔 215
六、远古的基因—尼安德特人 216
七、表观遗传—获得性遗传的再生? 217
第十三章 从神经元到大脑 219
第一节 卡哈尔与神经元学说 219
一、少年时代的“离经叛道” 220
二、坚持己见 221
三、证明自己 221
第二节 巴甫洛夫和他的狗 222
一、假饲实验和慢性实验法 223
二、巴甫洛夫小胃 223
三、条件反射 223
四、巴甫洛夫的老师 224
五、巴甫洛夫的失误 225
第三节 谢灵顿和神经系统的整合作用 225
一、神经生理学大师谢灵顿 226
二、谢灵顿的学术生涯 226
三、谢灵顿的主要学术贡献 227
第四节 神经递质的发现 228
一、问题之源—研究自主神经时的困惑和探索 228
二、一梦成谶—化学物质“迷走素”传递信息 229
三、双剑合璧—揭示“迷走素”是乙酰胆碱 230
四、欧拉之后—揭示“交感素”是去甲肾上腺素 231
五、寒门贵子—弄清肾上腺素与去甲肾上腺素的关系 232
六、名师高徒—神经递质传递信息的机制 233
七、不凡小泡—囊泡释放神经递质的机制 233
第五节 对感觉和感觉器官的探索 234
一、视觉的形成和视觉信号的处理 235
二、让细胞长“眼”—光遗传学 236
三、有关前庭觉和听觉的研究 236
四、嗅受体和嗅受体基因的发现 237
五、辣椒素受体的发现与温觉和触觉的研究 237
第六节 好奇的脑与脑的好奇 239
一、斯佩里和裂脑人 240
二、多巴胺与帕金森病 241
三、习惯化和敏感化 242
四、网格细胞与大脑定位系统 243
五、对昼夜节律的研究 243
第七节 还原与整合 245
一、生物学的层次观 245
二、由还原到整合再到整体 246
三、对还原的反思—组学、系统生物学和合成生物学 246
四、介观水平 246
第八节 心智与人工智能 247
一、由生理到心理 247
二、学习与记忆、语言与思维 247
三、人工智能 250
第十四章 神奇的化学物质——激素 253
第一节 激素的发现 254
一、哪个激素最先被发现?最先发现激素的人是谁? 254
二、发现激素的曲折之路 255
三、一点反思 256
第二节 “呆小病”与甲状腺素 256
一、阿尔卑斯山里的怪病 256
二、甲状腺全切术的废止 257
三、“大脖子病”的真正原因 258
第三节 临床上最常用的激素—肾上腺皮质激素 258
一、艾迪生病与肾上腺 258
二、分离和提纯肾上腺皮质激素 259
三、发现可的松的临床医学价值 259
四、与青霉素媲美的糖皮质激素 260
五、库欣与库欣综合征 261
第四节 性激素、前列腺素与阿司匹林 261
一、发现性激素 261
二、前列腺与前列腺素 262
三、前列腺素与阿司匹林 263
第五节 避孕药与试管婴儿 264
一、避孕药与女性的解放 264
二、发现精子获能现象、首个体外受精实验和发明避孕药—张民觉的三大贡献 265
三、体外受精与试管婴儿 266
四、避孕和人工辅助生殖中的生物伦理学问题 267
第六节 下丘脑-垂体-靶腺轴 268
一、下丘脑与垂体的关系 268
二、大海捞针—寻找下丘脑调节肽 270
三、激素的快速测定 271
第七节 第二信使与G蛋白和G蛋白偶联受体的发现 272
一、糖代谢与激素 272
二、激素作用的机制—第二信使的发现 272
三、发现G蛋白 274
四、强大的G蛋白偶联受体 275
第八节 棕色小狗事件与实验动物的3R原则(外一篇) 276
第十五章 一条穿越百年的射线 278
第一节 伦琴发现X射线 278
一、偶然的发现 278
二、首位诺贝尔奖获奖者 279
三、阴极射线管与X射线 280
第二节 物理学家揭示放射性和X射线的本质 280
一、发现放射性 280
二、发现电子 281
三、证实X射线是电磁波 282
四、X射线晶体衍射技术的发展与应用 282
五、元素的X射线分析、X射线光谱学和康普顿效应 283
第三节 对分子空间结构的研究 283
一、结构学派的兴起 284
二、解析结构—从青霉素、维生素、胰岛素、血红蛋白、ATP酶到核糖体 284
三、从X射线晶体衍射到人工智能 285
第四节 X射线的技术应用与创新 287
一、放射性研究和同位素研究及其技术的应用 287
二、放射性突变 288
三、CT技术 289
第五节 科学探索中的未知与风险 290
一、从科学先锋到隐身幽灵 290
二、从时尚宠儿到可怕病魔 291
三、从大众膜拜到避之不及 292
四、科学研究中的未知与风险 292
第十六章 诺贝尔生理学或医学奖百年探析 295
第一节 从名师出高徒看科学传承 295
一、沃森和卢里亚
—学生比老师先获诺贝尔奖 295
二、一门三杰—列维和三个弟子 296
三、内惠其中,花开花丛 297
四、天才遇到天才 298
五、群星荟萃—结构生物学领域的师生 298
第二节 合作与竞争 300
一、小线虫大发现 300
二、胆固醇代谢的机制 301
三、“诺贝尔决斗”—发现下丘脑调节肽的竞争 302
第三节 偏重科学理论和技术基础 303
一、再说双螺旋 303
二、再说单克隆抗体技术 304
三、PCR的故事 304
第四节 交叉研究的神韵 305
一、贝凯希与行波学说 305
二、膜片钳技术 306
三、显微技术和成像技术 307
第五节 学术团体和学术交流 308
一、月光社 308
二、RNA领带俱乐部 309
三、青蒿素研究中的学术交流 310
第六节 独立的人格和独立的思考 311
一、耶洛夫人—巾帼不逊须眉 311
二、玉米夫人—麦克林托克 311
三、mRNA疫苗之母—卡里科 312
四、飒爽英姿 313
第七节 遗憾与不足 313
一、艾弗里证明DNA是遗传物质未能获奖 314
二、富兰克林对解析DNA双螺旋结构的贡献 314
三、曼戈尔德对蝾螈胚胎发育的研究 314
四、有关DDT的争议 315
五、致癌的线虫—错误的颁奖 316
六、癫痫与脑叶的横切—争议很大的获奖工作 317
第八节 中国人与诺贝尔生理学或医学奖 317
一、首位获得诺贝尔生理学或医学奖提名的中国人—伍连德 317
二、人工合成牛胰岛素曾被提名 318
三、屠呦呦因青蒿素的研究获奖 318
主要参考文献 321
历届诺贝尔生理学或医学奖获奖名录 330
诺贝尔生理学或医学奖获奖工作
章节索引 337
中文人名索引 340
后记 350