脱氧核糖核酸（DNA），是染色体的主要化学成分和遗传信息的主要载体，它的分子结构是由两条核苷酸链组成的双螺旋形。DNA双螺旋结构的发现揭示了基因复制和遗传信息传递的奥秘，表明了分子生物学时代的到来，并由此引发了一场轰轰烈烈的生命科学和生物技术革命。可以说，它的发现具有划时代的意义，是20世纪生物科学中最伟大的成果，是生物学史上一个新的开始，为生物科学、农业科学、医学的发展开辟了新天地。
⊙奇迹探秘：
1.DNA双螺旋模型结构是谁发现的？是在哪一年发现的？
20世纪初，遗传学成为一门热门学科。脱氧核糖核酸（DNA）的发现更是吸引了众多生物学家投入研究。DNA是如何遗传的，它的分子结构是破译遗传密码的关键。许多生物学家提出了五花八门的结构模型，但都不成功。
1953年，詹姆斯·沃森与弗朗西斯·克里克共同发现了脱氧核糖核酸是双螺旋模型结构。他们的研究成果为人类基因组计划打下了基础。
詹姆斯·沃森（1928- ），美国生物学家。他小时候十分聪明，从小就对鸟类标本感兴趣。大学毕业后打算研究鸟学，后来转向生物化学和遗传学。1951年，沃森在英国剑桥大学遇见克里克，他们对DNA的看法有许多共同点，于是开始了合作研究。
弗朗西斯·克里克（1916-2004），英国生物学家、物理学家及神经科学家。他小时候就对科学问题充满好奇。第二次世界大战爆发后，他被迫中断学习，来到英国海军部研究制造水雷。二战后，他花了大量的时间自学，完成了从物理学家到生物学家的转变。1947年，他进入剑桥大学参与研究工作。1951年，他与詹姆斯·沃森共同研究DNA结构。
1953年2月28日，沃森与克里克终于搭建成功了第一个DNA双螺旋模型结构。
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20世纪20年代，美国生物学家与遗传学家摩尔根创立了著名的基因学说，揭示了基因是组成染色体的遗传单位。但基因到底是由什么物质组成的？这在当时还是个谜。
其实，早在1865年，瑞士化学家米歇尔就从细胞核中发现了一种物质，他称其为“核素”。第二年，奥地利生物学家孟德尔发表论文“植物杂交试验”，提出了遗传学的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说。
1879年，德国生物学家弗莱明发现细胞核内的染色体。10年后的1889年，与米歇尔同一实验室的生物学家阿特曼分离了“核素”中的蛋白质，得到了一种酸性物质--“核酸”。
19世纪末20世纪初，德国生理学家、化学家科赛尔发现了核酸的主要成份。他与美国细胞学家威尔逊都曾经猜测核酸可能是在遗传过程中起关键作用的物质。
1903年，美国细胞学家萨顿发现了遗传因子与染色体的平行关系，提出了遗传的染色体学说。1915年，摩尔根创立了现代遗传学的基因学说。1924年，德国细胞学家福尔根发现了核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。1927年，美国遗传学家缪勒发现X射线照射可人工诱使遗传基因发生突变。
1929年，美国生物化学家列文发现核酸碱基的主要成份是腺膘呤、鸟膘呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶。1943年，美国生物学家德尔布吕克、卢里亚与美国遗传学家赫尔希合作，发现了病毒的复制机制。1952年，他们又分别发现在上述复制机制中起决定性作用的遗传物质是DNA。
1944年，美国细菌学家艾弗里在世界上第一次证明遗传基因就在DNA上。1946年，美国生物化学家塔特姆与美国遗传学家莱德伯格合作发现了两种细菌混合培养时发生了“杂交”现象，实现了基因重组。
两年后的1948年，挪威科学家弗伯格提出了DNA螺旋结构的结论。1951年，美国女遗传学家麦克林托克提出了可移动的遗传基因（即“跳跃基因”）学说。1952年，美国遗传学家莱德伯格发现了通过噬菌体的“转导”实现的不同细菌间的基因重组现象。
1953年2月28日，美国生物学家沃森和英国生物物理学家克里克，在英国女生物学家罗莎琳德·富兰克林和英国生物物理学家威尔金斯对DNA晶体所作的X光衍射分析的基础上，根据DNA分子碱基配对原则，构建出了DNA分子的双螺旋结构模型。
同年4月25日，沃森和克里克在《自然》杂志上首次发表关于DNA双螺旋结构的论文，提出了DNA的结构和自我复制机制。直到这时，生命的秘密才算真正展现在人类面前，这篇论文被普遍视作分子生物学时代的开端。
1957年，克里克进一步提出著名的“中心法则”，即遗传信息的复制、传递和表达传递过程是从DNA→RNA→蛋白质，解决了DNA如何复制与传递遗传信息的难题。
沃森和克里克因为提出脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋模型而获1962年的诺贝尔生理学或医学奖。与他们分享这一奖项的还有威尔金斯，他长期用X射线衍射方法研究DNA分子结构，测得的物理数据成为沃森和克里克建立DNA模型的基础。
从1859年达尔文提出生物进化理论算起，经过无数科学家近百年的探索，终于DNA双螺旋模型展现在人们的眼前，从而引起一场生命科学的革命。
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2.DNA双螺旋结构的发现是几位科学家共同努力的结果，那么究竟是谁起到了关键的作用呢？
1951年，沃森与克里克相遇并共同研究DNA的结构。虽然受到威尔金斯和罗莎琳德·富兰克林的帮助和启发，但是，DNA具体是一个什么样的螺旋结构，是双链、三链还是四链的，当时沃森和克里克心中并没有谱。
在没有什么证据的情况下，沃森与克里克认为DNA的螺旋结构应该是三螺旋，罗莎琳德·富兰克林指出了这一成果的缺陷。尽管富兰克林当时并不知道DNA的精确结构应当是什么样的，但是通过她自己的研究，她至少知道DNA结构不应当是什么样的。正是由于富兰克林的启发，沃森和克里克才找准了正确的方向，还获得了富兰克林和威尔金斯在研究时得到的非常清晰的DNA晶体衍射照片，从而发现了DNA是双螺旋结构。
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【染色体】
染色体是细胞核中由DNA、蛋白质和少量RNA组成的易被碱性染料着色的一种丝状或杆状物。染色体是基因的载体，也就是遗传信息的载体。一个细胞里的全部染色体也就包含了这个生物的全部遗传信息。
人体内每个细胞内有23对染色体，包括22对常染色体和1对性染色体。性染色体包括：X染色体和Y染色体。正常的女性染色体组成是XX，男性是XY。精子和卵子的染色体上携带着遗传基因，上面记录着父母传给子女的遗传信息。如当性染色体异常时，就可形成遗传性疾病。
知识百科
【人类基因组计划】
1985年，美国科学家首先提出人类基因组计划，1990年正式启动。这一计划目的是发现所有人类基因并搞清它在染色体上的位置，从而破译人类全部遗传信息。2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美、英、法、德、日、中六国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。2006年5月18日，覆盖了人类基因组的99.99%，解读人体基因密码的“生命之书”最终宣告完成，历时16年的人类基因组计划划上了圆满的句号。
50.进化论
奇迹概览
进化论，又称演化论，是用来解释生物在世代与世代之间具有变异现象的一套理论。进化论以“自然选择”为基础理论，揭示了“适者生存”的真理。它的提出，推翻了“神创论”和“物种不变论”，100多年来在学术界产生了深远的影响。它被恩格斯称为是19世纪自然科学的三大发现（细胞学说、能量守恒定律、进化论）之一。
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1. 进化论的提出者是谁？是在什么时间提出的？
英国博物学家达尔文于1859年出版了《物种起源》（The Origin of Species），这本书的出版标志着进化论的提出。但法国博物学家拉马克早于达尔文诞生之前（1809年）就在《动物学哲学》里提出了生物进化的学说，在进化学说史上发生过重大的影响，为达尔文的进化论的产生提供了一定的理论基础。
查尔斯·罗伯特·达尔文（1809-1882），英国的博物学家、生物学家、进化论的奠基人。他诞生在英国的一个小镇。1831年，他以博物学家的身份，参加了英国派遣的环球航行，航行历经5年的时间。这期间，他在动植物和地质方面进行了大量的观察和采集，并做了笔记，为他以后的研究提供了第一手资料。1859年，他出版了震动当时学术界的《物种起源》。这部著作的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上。
2.达尔文进化论的核心是什么？
《物种起源》一书系统地阐述了他的进化学说。其核心自然选择原理的大意是：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异。由此可能导致亚种（次于同种的种群）和新种的形成。
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人类在很早以前就开始寻找和思考自然界万物变化的规律。中国人把自然界还原为天、地、雷、风、水、火、山、泽8种基本现象，并试图用“阴阳”、“八卦”来解释物质世界复杂变化的规律。古希腊人认为生命最初由海中软泥产生，原始的水生生物经过蜕变而变为陆地生物。中世纪的西方，基督教《圣经》把世界万物描写成上帝的特殊创造物。
随着近代自然科学的形成和发展，15世纪之后，科学界出现了一个占统治地位的观点是“不变论”，即地球由于所谓第一推动力而运转起来，以后就永远不变地运动下去，生物种原来是这样，现在和将来也是这样。
到了18世纪下半叶，德国天文学家康德提出了的“天体论”，随后，“转变论”就在自然科学各领域中逐渐形成。这个时期的一些生物学家，往往在“转变论”与“不变轮”之间徘徊。18世纪末到19世纪后期，“活力论”被提出，活力论虽然承认生物种可以转变，但把进化原因归于非物质的内在力量，认为是生物的内部的力量驱动着生物的进化，使之越来越复杂完善。但是，活力论缺乏实际的证据。
直到1858年7月1日，达尔文与生物地理学家华莱士在伦敦林奈学会上宣读了关于物种起源的论文，后人称他们的自然选择学说为“达尔文·华莱士学说”。达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。达尔文的进化理论，从生物与环境相互作用的观点出发，认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。至此，达尔文提出的进化论，并未得到认同，科学家们依然在寻找着所谓物种进化的真相。
1865年，奥地利植物学家孟德尔从豌豆的杂交实验中得出了颗粒遗传的结论。他证明遗传物质不融合，在繁殖传代的过程中，可以发生分离和重新组合。20世纪初，遗传学建立，摩尔根等人进而建立了染色体遗传学说，全面揭示了遗传的基本规律。这本是进一步说明了达尔文学说的正确，但当时大多数遗传学家（包括摩尔根在内），都反对达尔文的自然选择学说。
直到达尔文的学说被认可前，还出现过其他学说。19世纪末20世纪初，荷兰植物学家弗里斯根据月见草属（一种草本植物）的变异情况提出“物种通过突变而产生”的突变论，反对渐变论。这个理论得到当时许多遗传学家的支持。
20世纪20年代，由英国统计学家和遗传学家费希尔、美国遗传学家和育种学家赖特和印度生物学家霍尔丹等人，将生物统计学与孟德尔的颗粒遗传理论相结合，重新解释了达尔文的自然选择学说，形成了群体遗传学。
之后，一些知名的生物学家又根据染色体遗传学说、群体遗传学、物种的概念以及古生物学和分子生物学的许多学科知识，发展了达尔文学说，建立了现代综合进化论。现代综合进化论强调进化的渐进性，认为进化是群体而不是个体的现象，并重新肯定了自然选择的压倒一切的重要性，继承和发展了达尔文进化学说。
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3.现代进化论既然完善发展了达尔文的学说，那么，到底什么是现代进化论呢？
现代进化论有这样几个特点：（1）种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；（2）突变和基因重组产生生物的原材料；（3）突变和基因重组，自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，并最终导致新物种的形成；（4）自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向。（5）隔离是新物种形成的必要条件。
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【现代进化论的理论基础】
1930年，英国统计学家和遗传学家费希尔发表了《自然选择的遗传理论》；1931年，美国遗传学家和育种学家赖特发表了《孟德尔群体中的进化》；1932年，印度生物学家霍尔丹发表了《进化的动力》。这3本经典著作，构成了现代进化论的理论基础。
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【人类进化论】
人类的进化过程可以分为四个阶段：
（一）早期猿人阶段：大约生存在300万年到150万年前，他们已具备人类基本特点：能直立行走，制造简单的砾石工具。
（二）晚期猿人阶段：大约距今200万年到30万年前，他们身体像人，头颅较大，可以制造较进步的旧石器，并开始使用火，如我国北京周口店的北京猿人。
（三）早期智人（古人）阶段：距今10-20万年到5万年前，他们已逐渐脱离猿的特征，并接近现代人很接近，如德国的尼安德特人。
（四）晚期智人（新人）阶段：大约4-5万年前，这时的人类的进化出现了明显的加速，在形态上已非常像现代人，在文化上，已有雕刻与绘画的艺术，并出现装饰物。如1933年发现的周口店龙骨山山顶洞人。此时原始宗教已经产生，已进入母系社会。在晚期智人阶段，现代人开始分化和形成，并分布到世界各地。