下面是小编精心推荐的《生命科学论文范文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!刘志恒，中国科学院微生物研究所研究员，博士生导师，享受国家特殊政府津贴。主要研究方向是原核微生物系统学，资源学和宇宙微生物学。先后承担过国家自然科学基金，国家863计划，国家载人航天工程，中国科学院创新工程等项目中的多项研究课题。中国空间科学学会生命科学专业委员会和生命起源与进化专业委员会主任。
第一篇：生命科学论文范文
生命科学的伦理探索
一次偶然的机会,买到一本托马斯·A·香农(Thomas A.Shannon)的《生命伦理学导论》(An Introduction to Bioethics)。托马斯是美国伍斯特理工研究院人文艺术系的宗教和社会伦理学教授,专门从事健康教育、新技术对社会的影响、伦理学问题、宗教和生命伦理学的研究。他的这本代表著1979年出第一版,1987年出第二版,我手里的这本是1997年修订的第三版。
这本书概念简洁,条理和脉络清晰,像一张简要的地图带人走进丰富多彩的生命伦理学世界。它非常适合于教学,联想到将要给硕士生开设的《生命伦理学》课程,很想把它译成中文。于是便联系了今年4月在杭州“生命伦理与生物技术及生物安全”研讨会上结识的德国生物伦理委员会的奥勒教授,本想请他鉴定一下翻译的价值,但他似乎并不赞成这种翻译,他强调中国的同仁应当建立自己的理论体系,认为几年前在我国翻译出版的美国哲学家恩格尔哈特的《生命伦理学基础》并不为中国人理解,因为作者讲的东西并不符合中国的现实。奥勒教授的看法有一定的道理,但我还是认为,在我国生命伦理学研究方兴未艾之际,西方已有的成果会给我们许多启示,使我们在建立自己的理论体系时能够站在巨人的肩膀上。恩格尔哈特是一位思想大师,启发人们进行诸多形而上的思考,而托马斯更像是一位教师,对生命伦理学学科作出了通俗易懂的总结,虽然两人都是美国哲学家,但在治学和观点上还是有所区别的。
同恩格尔哈特相比,托马斯算是一个现代性的哲学家,恩格尔哈特自己承认说,《生命伦理学基础》是一部后现代的著作,因为它接受了后现代的特征:“总叙述已经丧失了可靠性,不论它使用何种形式的统一性,也不论它是思辨式的还是关于解放式的叙述。”它让人们看到,发现一种唯一正确的、俗世的、标准的、充满内容的伦理学是不可能的,理性没有能力提供一个确定的道德基础来解决道德争端,启蒙运动的道德工程要借理性来证明一种正确道德观的希望注定是要落空的。而托马斯则继续按照古老的航线来航行,他虽然没有指定哪一种道德价值观最有权威性,但却给出通常人们作出关于生命伦理学道德决定的两种主要方法:第一种方法是义务论(Deontologism),在古希腊词语中,Deon意味责任、义务和原则。义务论方法始于这样的问题:“我的责任是什么?”或者“我的义务是什么?”正确的做法是遵循原则。第二个方法是结果论(Consequentialism),这一方法要求对比一个行为可能产生的各种结果。
托马斯似不怀疑人的理性能力,认为伦理学理论的作用是证明某种道德决定是正确的,组织复杂的信息和相互对立的价值观,对“我应当做什么”形成一种回答,理论的主要目的是为人们的决定提供一致性和内在逻辑性。“如果我们有了理论,在遇到新问题时,人们就不必每次都从头开始。”他为人们大致地划出一个理论范围,当人们思考作出关于生命伦理学的决定时,可以根据这些已有的理论甄别应当如何行为,尽管每一种理论也都有其局限性。结果论的优势是看到特定决定的现实影响,能够协调生活中的细微差异,寻求对它们作出反应,但主要问题是没有提出一个人们用以衡量各种结果的标准,当结果很微妙时,使人们没有选择的基础。义务论以义务和责任来回答“我应当做什么”的问题,行为本身的目的是满足和实现责任和义务。道德义务胜于个人利益,这一理论的长处在于仁慈和有固定的出发点,一旦责任被认识、原则被决定,便可以看出什么是道德的,但倘若人们只注重义务,便有可能忽视问题的其它方面。权利伦理学首先考虑伦理学问题包括哪些道德权利,道德困境的解决依据权利的等级。这种理论的优势在于强调了个人的道德核心性,以及冲突中的道德权利,但它没有告诉我们如何解决个人之间的权利冲突和潜在的道德冲突。直觉主义求助于人的直觉解决伦理学困境,用道德直觉把握正当与否,但却没有为我们提供信任他人直觉的途径。
麦金太尔曾说过,道德本身是一个战场,因为每个道德行为者都以有效的推理形式作出结论,而并非认同人们开始推理时前提的正确性和适当性。这就意味着人们可以赞成论证的有效形式和结构,但却不能赞成出发点的恰当性。其实,道德争论是一种不同的道德前提、不同的道德价值观的争论。托马斯热忱地提出不同的道德前提和价值观,恩格尔哈特则强调这些前提是无法证明的,因为每一个前提实际上已经构成一种标准,在本质上都是事先预设的,即事先预设了本来需要由理性证明的东西。这样一来,与其说人们是用理性来发现道德的标准,不如说是用理性来解说这些事先的预设。由于这些预设都是一些具体的道德感,理性最终难以承担起为其证明的使命。如同休谟发现的事实与价值的鸿沟一样,我们如何能从“趋乐避苦”的感觉事实演绎出应当“趋乐避苦”的道德原则呢?托马斯相信人们终究可以运用一个道德前提证明自己的选择,相信理性的可靠性,并把它作为归宿,而恩格尔哈特却在理性的家园里迷失。
由于托马斯与恩格尔哈特对待理性态度上的冲突,由于他们各自徘徊于现代与后现代的不同疆域,在思考生命伦理学的原则时,看法也不尽相同。托马斯超越不同的伦理价值观,提出几个常用的生命伦理学原则:其一是自主性原则。它是一种个人自由行为的形式,要求个人按照自己的意愿和选择来决定行为的过程。自主性有两个要素:要求人们有能力思考行为的计划,并有能力把计划付诸于现实。其二是不作恶原则。它是一种方法论,强调人们有义务不伤害别人,这是从希波克拉底誓言演绎而来的基本原则——如果我们不能使他人受益,至少也不应当伤害他们。其三是仁慈原则。这是不作恶原则的积极体现,强调在对自身不构成危险的情况下,我们有义务帮助他人,促进他人的利益。其四为公正原则。这关系到资源的分配,托马斯认为通常有两种公正形式,相对公正和非相对公正。前者强调个人与个人、集团与集团之间的利益平衡,以及在竞争同一种资源情况下,对个人需要的权衡。后者意味着依据一种标准,而不是其他人的权利主张进行资源分配。
恩格尔哈特提出的生命伦理学原则——允许原则可以看成是一种“元(Meta)原则”。“元”在英语中有“超越”、“超出”、“位于……之后”等意,它是一种超验的、程序性的原则,不能告诉我们应当相信何种道德理论,没有具体道德内容。允许原则强调在一个俗世的多元化的社会中,涉及他人行动的权威只能从他人的允许中来,不经过他人允许便采取行动是不具有任何道德权威的,同样,道德争议的解决只能来源于争议者们的同意,因为无法来源于理性论证或共同信仰,所以允许或同意是权威的来源,尊重争议者表达同意的权利乃是道德共同体之可能存在的必要条件,允许原则提供了俗世的道德商谈所需的最起码的语法,尤其是对于具有不同道德价值观的异乡人来说,允许原则是为互相合作和解决争端所必需的。恩格尔哈特提出的是一种后现代的道德原则,它并不肯定什么,提倡什么,它超越了不同的传统、意识形态、道德理论和宗教之间的差异,在这些差异之上提出一种更为抽象,也具有实用价值的普遍原则。而且这个原则并不局限于生命伦理学领域,还可以为全球化进程中不同文化之间的对话,不同政治争端的解决提供指导,恩格尔哈特实际上在探讨超越托马斯所提出的各种道德理论、原则之外的原则——一个更具有普适性的底线原则。
恩格尔哈特提出另一个生命伦理学原则是行善原则。他认为道德行动的目标是趋善避恶,在一个俗世的、多元化社会中,没有一种具体的善恶说明或者善恶排列可以被确立为标准的,这样一来,在尊重自主权的约束之下,没有一种道德观可以在相互竞争的道德感之上得到确立,但行善的承诺仍然是道德事业的特点,因为不承诺行善,道德生活也就没有内容了。从表面上看,恩格尔哈特的这一原则仍旧是超验的,没有规定行善的具体内容,但事实上人们对善的理解终究是不同的,每个人都可能按照自己的行善标准行善,因而行善便有了不同的含义,所以比起允许原则来说,这一行善的原则又回到现代的疆域中来了。很显然,仅仅凭借后现代的原则和标准不可能完全地解决我们的问题,恩格尔哈特最终还是认为人们可以通过一种宗教或者道德共同体、通过上帝的恩典和道德传统来得到正确的道德观。他本人也是虔诚的正统东正教徒。也正因为如此,我们在研究生命伦理学时必须周旋于现代与后现代之间,不仅需要恩格尔哈特,也需要托马斯。
托马斯《生命伦理学导论》的特色之处主要体现在以下三个方面:首先他给出的生命伦理学定义打开了人们的思路,令人视野开阔,耳目一新。以往人们一直为搞清医学伦理学和生命伦理学的关系而苦恼。托马斯试图澄清这一问题,在他看来,医学伦理学主要研究医学和医疗保健领域的伦理学问题,这可以进一步分为临床医学伦理学和制度医学伦理学,前者主要关系到医患界面的伦理学问题,例如知情同意或者放弃治疗。制度医学伦理学审查医疗实践的结构或制度背景,如健康保健政策问题或者医疗资源分配问题。这里面也包括健康保健伦理学,其主要任务是分析与保障机制相关的政策和问题。生命伦理学的范围更为宽阔,包括在技术、医学、生物学对于生命的应用时所遇到的各种伦理学问题。它要求一种思维上的革命,告诉我们真正的跨学科思考和合作是什么。托马斯十分赞成二十世纪七十年代哲学家萨米尔·格洛维兹给出的生命伦理学定义——“对于相关于健康情境、生命科学情境的道德决定的范围进行严格地审查。”托马斯认为这一定义的长处在于强调了生命伦理学的跨学科性和它的社会维度。
其次,《生命伦理学导论》讨论了许多当代生命伦理学的热点和难点问题。这本著作共分四章,第一章讨论一些一般性的问题,回答什么是生命伦理学,技术、自然和责任,以及伦理学主题等问题。第二章主要讨论生育技术发展带来的伦理学问题,如关于流产、生育技术,以及产前诊断的伦理争论。第三章讨论关于死亡和濒死的伦理争论,如死亡的定义、放弃或中断治疗、安乐死,以及医生协助下的自杀等。第四章讨论了一些特殊的问题,如关于动植物的基因工程、关于人的基因工程、器官移植、人体实验,病人权利和全球伦理等问题。
再次,《生命伦理学导论》在讨论一些具体的生命伦理学争论问题时,不仅充分地展开了各种不同的观点,而且在总结争论、廓清概念方面有所创新。例如,托马斯认为美国二十世纪中叶以来在性领域出现了三次大的革命:第一次是二十世纪五十年代出现的口服避孕药,这一药片有效地把性与生育分开。第二次是1978年出现的体外授精,这一技术把生育与性分开,使人们有可能在没有性爱的情况下生育。第三次是二十世纪八十年代出现的代理母亲,这不仅标志着性与生育分离开来、生育与性分离开来,而且也标志着性、生育与传统的家庭模式分离开来。倘若人们在这种背景下看待关于流产问题的辩论,就可以发现这实际上是关于一种避孕手段是否可行的争论,保守的观点把性与生育看成是由上帝把持的自然的一部分,流产违背了这种自然秩序,而激进的观点认为,正是上帝让人对环境和自身承担更多的义务和责任,通过流产来避孕是人们履行责任的一种手段,而不是违背自然秩序。因此,关于流产的争论并非是科学争论,而是哲学或者道德价值观的争论。再如,在死亡问题上,托马斯也让人注意到一些道德困境。现代的医学正在制造无法表达自己意见的新型病人,“活着的尸体”便是其中的一例。《布莱克法学词典》给死亡下的定义是“生命的终止、停止生存;由医生确定的血液循环的全部停止,生物和生命机能的终止和由此而来的后果,如呼吸、脉搏等活动的停止。”按照这一定义,既然呼吸和血液是生命的要素,它们的缺少也就意味着死亡,然而,在现代医学中,呼吸器对于脑死亡患者的使用已使这一定义面临困境。托马斯向人们提出这样一个问题:谁是生命的标志呢?是人还是呼吸器?
此外,托马斯也介绍了关于安乐死争论中的不同观点。反对安乐死的理由是:这一行为可能给人造成更大的心灵伤害,而且不再有机会对病人进行最终的治疗,身边的亲人也许无法摆脱社会的压力,虽然这一行为可能是自主的,但也可能反映出人们的孤立和分离。此外从宗教角度上看,生死是上帝决定的,人类只是自己生命的管家,对于生死没有什么权利。而赞成安乐死的理由是:安乐死的决定是一个人自主性的最终体现。它表明人们对生命的控制——死。安乐死不仅免去了病人的巨大痛苦,也免去了家庭的经济压力。在托马斯看来,这些争论和分歧来自于仁慈的动机与不谋杀的伦理准则之间、生命的价值与尊严与病人在患绝症时所体验的尊严丧失之间的困惑。
Thomas A.Shannon:An Introduction to Bioethics Paulist Press1997《生命伦理学基础》,[美]恩格尔哈特著,范瑞平译,湖南科学技术出版社1996年版
作者：肖 巍
第二篇：地外生命科学探索
刘志恒，中国科学院微生物研究所研究员，博士生导师，享受国家特殊政府津贴。主要研究方向是原核微生物系统学，资源学和宇宙微生物学。先后承担过国家自然科学基金，国家863计划，国家载人航天工程，中国科学院创新工程等项目中的多项研究课题。中国空间科学学会生命科学专业委员会和生命起源与进化专业委员会主任。
什么是生命?
现今还没有一条被生物学家普遍接受的“生命”定义。然而给生命一个定义将越来越重要，这不仅因为宇宙生物学家和天文学正在探索地外生命，而且也许几年后科学家也将会在实验室合成“人造生命”
(artificial life)。由于生命是复杂的现象，即使最简单的微生物也是非常复杂的，然而目前提出一套属于定义中的生命应具备的基本特征是必要的。
通常提出任何一条定义，总是随所给对象之意义的理论相关联。联系到宇宙生物学领域里的生命理论，一个普遍的生命定义是“可以进行达尔文(Darweinian)进化的自生化学系统”。那么，问题是什么样的化学结构可能支持这一达尔文进化论?今天多数的回答认为这些结构可能是宇宙中的生物分子和细胞信号。
从方法学出发，一种定义生命的途经是去叙述有关生命状态的一套最起码的特征。这里列举出了活的陆地生命的基本特征。生命机体是由多聚体组成，长的亚单位分子构成单体。生物多聚体是由单体氨基酸、核苷酸，利用环境可利用的能量聚合在(细胞)类脂膜里合成。最早的生命多聚体是核酸和蛋白。多聚体应具有信息储存、营养转化和能量转换三种功能。核酸行使生物信息储存、传递遗传信息的独特功能。称作酶的蛋白具有特异地催化生化反应功能，增加代谢反应速率。遗传和催化多聚体两者在细胞反馈调控系统中非常重要，其信息遗传多聚体适用于指导催化多聚体合成，而催化多聚体酶蛋白又参加遗传多聚体合成。
细胞生长期间多聚体系统进行自身复制，且随细胞分裂而再分配。复制过程若出现错误就发生变异，结果导致细胞间的分化。分化的细胞会表现不同的生长能力，且在一定的环境里存活下去。个别细胞基于他们应对营养和能量的竞争而遭受不同选择，其结果之一是表明细胞有进化的能力。从罗列出的这一系列生命特征，就可以分析其是否可用于生命的定义。无疑，如若将上述特征组合起来合成人造生命就成为可能。然而，若这些特征被一一删除，生命定义就变得模糊和茫然了。
假设有一个极其完备的、进化不可能发生的复制系统，那么生命系统还会存活吗?大多回答是可以，因为进化可能不是生命的一个必要特征。但是，考虑到类似病毒的生命体，依赖寄主细胞质而复制，而无须利用环境中营养代谢，似乎存在于生命与非生命界面的病毒又是可以进化的。
定义生命的另外尝试，假设未来的火星漫游者，发现在火星冰冻的陨石坑底部可能存在有什么的话，已经设计的漫游者火星探测器就可能检测到融化冰而产生液体里的微生物。当今，令人惊讶地可以看到在送回地球的图像有大量微小球形结构。
这些颗粒是来自微小生命吗?究竟有多少检测到的生命特征可让人相信火星存在生命?那么，在火星登陆者设计中，很清楚需要生命的定义去指导对飞行器选择检测工具包、搜寻测试所有生命特性，开展地外生命科学探索。
地外生命是否存在?
不论是天体物理学家、天文学家、生物学家、化学家，还是哲学家和神学家，都认为智慧生命的出现，要求具备大量的必不可少的外部条件，如一颗不冷不热的行星，有水和一切必需的物质，没有致命的辐射和撞击等。1994年，法国巴黎第九大学物理学教授马尔索·费尔登在《我们是宇宙中唯一的存在者?》一书中，将出现与人类相似生命的必要自然条件归纳为：所在行星距离恒星不远不近；体积不大不小；有水和氧气；没有致命的宇宙辐射；有几亿年稳定的时间和大量的二氧化碳。没有这些条件，即使微生物都不可能产生。美国科学家M.H.哈特还曾具体指出，液态水是生命形成和进化的条件。必须有6000个以上的核苷酸按一定次序组合才能形成生命的种子。生命的种子在液态水中要经过几亿年的发展，才能进化成原始生命。地球上的生命从产生到掌握先进技术，延续了40亿年。
我们的地球是一个生命的绿洲，拥有约30多万种植物、100多万种动物和难以估量的微生物，在生命的顶端是智慧的人类。不管地球上生命的种子来自宇宙还是自身孕育，许多科学家都认为，生命是宇宙中的普遍现象。1982年，联合国召开了第二届“探索与和平利用外层空间”大会，大会的备忘录《有关外层空间科学的现状与未来》中说：“如同在地球上形成生物一样，在围绕着某些恒星旋转的行星上，也可能有生物形成。不仅如此，它们也许已经经历一定的演化过程，进入文明社会。”备忘录还指出，由于某些恒星的年龄达200亿年，而太阳系的年龄只有45亿年，因此，在宇宙中可能存在着比我们人类文明长达数亿万年的高级文明。著名航天专家冯·布劳恩认为：“在广袤无垠的宇宙中，不仅有植物和动物，而且也有智慧生物存在，这是极可能的。”虽然“至今我们还没有证据或迹象说明，在我们银河系中曾有或现在仍有比我们历史更悠久、技术更先进的生物，但是，从统计学和哲学的观点看，我相信这些更先进的外星智能生物是有的。”英国数学家和天文学家弗·霍伊尔等人认为，在银河系每1000颗恒星中，就有1颗有生命演化条件的行星存在。这样，仅在银河系就可能有20亿个生命发展的场所。而且，每10万个具有生命的行星中，有9万个其文明程度超过地球。
1994年，当苏梅克列维彗星撞击木星时，科学家发现，当撞击发生时，有大量水蒸气出现。这说明，这颗彗星上带有大量的固体水。有水就有生命。苏梅克
列维彗星在宇宙中是很平常的彗星，它们在宇宙中穿行，产生生命的可能性是极大的。1996年，美国宇航局从一块落在亚利桑纳州的火星陨石中发现，这块陨石中存在古代微生物，火星存在生命的古老传说再一次被人们所重视。最近，美国宇航局宣布，从哈勃太空望远镜中得到的照片显示，一直被认为不稳定的木星上发现有大气，还有潮湿的土壤，这说明木星已经具备产生生命的基本条件。2009年11月13日，美航天局发表新闻公报说，半人马座火箭、月球坑观测和传感卫星相继撞击了月球南极附近的凯布斯坑，重约2.2吨的半人马座火箭撞击月球后激起了两部分尘埃：一部分由蒸汽和微尘组成；另一部分由质量更重的物质组成。月球坑观测和传感卫星携带的光谱仪对尘埃进行了分析。美航天局负责这一项目的首席科学家安东尼·科拉普雷特表示，初步分析结果提供了多种证据表明，上述两部分尘埃中都存在水的踪迹，“尽管月球上水和其他物质的浓度和分布情况还需进一步分析才能确认，但可以放心地说，凯布斯坑中存在水冰。”美国加州大学伯克利分校科学家格雷
格·德洛里认为，这是一项“非凡的发现”，并认为彗星是月球上水的可能来源之一。美国科学家2009年9月底也曾公布研究结果称，他们对3个航天器搜集到的数据进行分析后发现，月球表面存在水或羟基物质，或者这两种物质同时存在，太阳风可能是其成因。科学家认为，如果最终能确认月球上存在丰富的水资源，将对人类建立月球基地以及探索更遥远的星球具有重要意义。水不仅是宇航员在月球上的重要生存资源，还是月球基地所需氧气和运载火箭燃料的来源。2010年1月4日，英国研究人员报告，根据火星探测器传回的信息绘制的三维图像显示，约30亿年前火星上可能有大量湖泊。这一观点将火星存在大量地表水的时间下限向后延伸了数亿年。2004年5月，火星探测器“勇气”号发现了硅石。硅石的沉积是需要大量的水作为条件的。因此，火星过去可能比现在更湿润，这同时为“火星生命说”添加了新的重要证据。
1979年NASA的旅行者1和2号，以及1995年伽利略(Galileo)探测器先后到达木星轨道，进入了木星卫星系统，检测到木卫二可能是唯一的一个有水和岩石层直接接触的伽利略卫星。木卫二的中心同样是一个铁核，有岩石的地幔，外层是水，可能是深达千米的大洋，上面覆盖着千米深的冰层(图3)。木卫二似乎能够满足生命存在的先决条件。
地外生命是如何探测的?
如果地外生命确实存在，我们如何去探索呢?1999年1月，美国航宇局成立了一个虚拟的“天体生物学研究所”，成员是分散在11个不同实验室工作的生物学家、化学家、天文学家和物理学家，他们通过互联网联系起来。研究所的第一步工作，就是研究地球极端环境，诸如深海火山口和黄石公园热水泉等温度高于沸点的地方、压力巨大的地球深处以及地球两极的冰冻荒原的生命是如何维系和发展的。第二步，是在太阳系行星及卫星上寻找低级生命。如探测在火星上、在木卫二冰层下的海水中、在土卫六的甲烷(或液氮)湖中是否有生命和在生命起源中起作用的物质(如在火星陨石中曾发现多环芳香烃)。
科学家已建成了一些在太阳系进行生命探测的仪器，主要是针对宇宙微生物进行探测。
沃尔夫行星取样装置，是由沃尔夫·维斯尼克教授领导研制的细菌探测器。它在行星上软着陆后向地面伸出一支真空管，脆弱的顶端在触地后破裂，吸入地表样品，然后将其放入培养液。如土壤地表样品中有细菌，就会迅速繁殖，使培养液变浑浊，pH值发生变化。用光束和光电管测出浊度，用pH电测装置测量pH值，就可知道该星球上是否有生命。
格列弗装置，是由格列弗教授领导研制的放射性同位素生化探测器。他用黏性绳索收集实验样品并放入几个装有培养液的培养皿中，在一些培养液中有放射性同位素C14。如样品中有微生物，会因新陈代谢而放出二氧化碳。若检出的二氧化碳被放射性污染，就说明该星球上有生命。
光学旋转弥散分布仪，是用偏振光寻找外星球上有机分子的探测装置。有机分子对偏振光具有光学活性，当旋转的偏振光照到有机分子时，它会产生一个信号。如能产生这样的信号，就知道该星球上有生命。
目前还无法将这些装置投放到太阳系外行星上去。那么，又如何探测那里是否有生命和生命的种子呢?我们知道，不同物质辐射或吸收不同波长的电磁光谱。例如，氢：434nm、486nm和656nm；氧：501nm和630nm。其他化合物，如：水(H2O)、甲醛(HCHO)、氰化氢(HCN)、甲酸(HCOOH)、硫化氢(H2S)、氰基乙炔(HC3N)、氨(NH3)、甘氨酸(C2H5NO2)、甲醇(CH3OH)、丙烯酸(CH3N)和多环芳香烃等化合物分子也一样。这些物质辐射或吸收不同波长的光谱，通过空间望远镜的观测，就可以知道行星及其大气的物质成分，即化学组成。因此，光谱分析是细察太阳系外行星上生命胚胎和种子的最基础的方法。
2004年，英国克兰菲尔德大学和莱斯特大学的科学家组成的研究小组研究开发了一种新型探测地球以外生命的装置。这种装置使用人造分子受体作为星际生命的探测工具，比传统的生物探测器在寻找地外生命的痕迹方面更有效。该研究小组开发了一种称为“分子痕迹聚合物”的新型人造分子受体，它能模仿抗体等生物识别分子的功能，可用来探测某一种或某一类可显示当前或过去该星球是否有生命的生物标记分子，并可将探测结果通过电化学和光学手段转换为可识别信号发射出去。科学家只要对接收到的信号进行分析，就能判断探测星球上是否有生命。负责这项研究的克兰菲尔德大学生物科学与技术研究所的大卫·卡伦博士说，目前，他们正在考虑如何进一步改善这一技术，以便将来探测火星或太阳系其他被认为可能有生命的行星时，能够配备更有效、更可靠的地外生命探测装置。
2009年4月，美国宇航局启动了一项地外生命基因探测计划，拟于2018年正式将专业仪器送上火星，对火星上可能存在的生命体进行DNA探测。
中国科学院也启动了2050空间科学技术发展战略路线图计划，其中包括了宇宙生命起源和地外生命科学探索任务。正在研制的DNA分子芯片技术有望用在地外生命信号探索之中。
极端微生物在地外生命探索中的意义
探索地外生命是科学上的最大挑战之一，有助于加深人类对生命起源与演变的认识，提高人类认识宇宙以及认识自己在宇宙中的地位的能力。地球上极端环境中生命的发现给宇宙生物学研究带来了信心。探索地球上极端环境中生命的存在可以给外太空生物学提供证据和理论基础。目前，已有很多证据表明，在火星、月球、土星和木星的卫星上可能存在生命需要的水。《自然》杂志最新报道，从火星上拍摄到的照片显示其表面可能是一层被灰尘覆盖的冰海，与南极冰海非常相似。火星表面的一些物理化学属性符合生命体存在和生长的要求，表明火星上可能存在生命。在地球寒冷、高辐射、温差幅度大、低营养的南极冰海中，生活着很多嗜冷生物。南极洲大峡谷中干燥多孔的岩石环境与火星最为相似，在其中生活的真菌被当做探索火星生命的真核生命模型。在智利最干燥的阿塔卡马沙漠中，在地下数千米深、几乎无氧的闷热岩洞里，在南极洲-50℃严寒的千年冰架下，在终年黑暗并承受巨大压强的深海沟底，在几万米空气稀薄的高空，甚至在核反应堆通风口处，都有形形色色与世隔绝的微生物在顽强地生存着。法国科学家曾在太平洋底3000米、水温高达250℃的热泉喷口发现多种细菌。1969年降落月球的“阿波罗
12”太空船，收回了两年半前无人探测飞船“月球探测者3号”留在月球上的相机，竟然发现其底部有地球上的缓症链球菌微生物，这种来自地球的微生物在几近真空、充满宇宙射线的月球表面竟然生存了两年半。2002年，美国科学家在爱达荷州热泉中发现了一个新型的微生物群落，多数为古菌，它们生活在水下200米。根据地质化学和热动力学的推测，产甲烷菌可能是火星和土卫六地下生态系统的主要生命类群。美国科学家在新墨西哥州卡尔巴斯附近地下岩洞的一个古老盐结晶体内发现了一株嗜盐菌，已经存活了2.5亿年。该嗜盐菌的复活挑战了生命存活时间的极限，同时，也提示生物的星际旅行是可能的。据英国《每日邮报》与英国广播公司网站2010年8月25日报道，由英国开放大学的研究小组采集的德文郡比尔村海岸普通细菌，于2008年送往国际空间站。这块特殊的岩石样本放在国际空间站的技术曝光平台上，这批细菌应经受了极端的紫外线和宇宙射线辐射以及急剧变化的温差，石灰岩中的所有水分都应在这种环境下汽化。约一年半(553天)后，宇航员取回国际空间站外的岩石样本，检查时发现很多细菌仍然活着。而这些“菌坚强”现在已经到达开放大学的实验室里继续繁殖。
极端环境微生物的生命潜能与地球上其他生命的潜能完全不同。正是这一不同向我们暗示，生命在宇宙问不同星球上迁徙的另一种可能。科学家预言，地外生命的原始形式很可能就是微生物，地球上极端环境微生物的研究，为我们在其他星球如火星上如何寻找生命，到哪里寻找生命提供了线索。地外微生物的探测，对人们理解生命的起源和演化过程，开发利用空间微生物资源将产生重要影响。
展望
近年来，随着空间科学和技术的发展，科学家把生命起源的研究扩展到地外生命探索。迄今，射电天文学家已经发现了相关的有机化学分子存在于远离我们太阳系的尘埃云中。星际有机分子的发现，对研究星际生命的起源提供了重要线索。比如说，目前发现的星际分子几乎都是由六种基本元素构成的：氢、氧、碳、氮、硫、硅，这六种元素中的前五种如果加上磷，它们就成了构成地球各种生命的基础元素。非常有趣的是，5个氰化氢(HCN)分子可以形成核酸碱基中的一个成员——腺嘌呤。再比如说，甲醛分子在适当的条件下可以转变成生命物质的基本组成形式——氨基酸。由于我们还发现了许多尚未辨识的有机分子，它们很可能会组合成多种生命形式。各类星球探测器还发回了月球、火星、土星卫星表面类似地球的戈壁、沙漠、干枯河底和海床的地貌照片。从1992年开始，一些科学家开始用现代望远镜观测太阳系外行星，并期望发现类似地球一样有生命存在的行星。截至2009年1月31日，已发现了336颗太阳系外行星，不过其中绝大多数属于类木行星，即体积比较大，表面是气体，只有少量的天体与地球相似。这样的结果主要是由目前的探测方式和技术水平所决定的，并不能说明太阳系外不存在类地行星或有生命存在且与地球大小相当的行星。2009年美国东部时间3月6日22：50，美国成功发射了第一个专门探测太阳系外行星的空间望远镜——开普勒(Kepler)，从而揭开人类探索地外生命的新篇章。
最近，英国著名物理学家史蒂芬·霍金在一部最新纪录片中预言，外星生命几乎是肯定存在的。霍金认为，外星生命可能存在于宇宙的很多地点，除了各大行星以外，还可能位于某些恒星的中心，甚至漂流在星际问。理由很简单，宇宙太大了。宇宙包含着1000亿个星系，每1个星系又拥有数亿颗恒星。在这么广阔的区域里，地球当然不可能是生命进化的唯一场所。霍金说“我从数学的逻辑来思考，仅仅这些数字本身就表明人类有关外星生命存在的说法是完全合理的，”霍金说，“而真正的挑战在于将外星人找出来。”
作者：刘志恒
第三篇：生命科学工作室
工作室概况
活动目标
使参与工作室活动的青少年了解与生命科学相关的知识、技能、方法和伦理观念，依托观察、体验和实验等途径，通过发现问题、分析问题和解决问题的主动学习过程，培养他们运用科学方法探索生命科学奥秘的创新精神和实践能力，以实现提升广大青少年生命科学素质、人文素质及其他心理品质的目标。
场地设施
场地条件
需要使用面积为80～100平方米的固定场所，且具备开展活动必需的基础条件(网络数据点、广播、电话、水电接口、应急设施等)。
设施及费用(约50万元)
工作室专用设施包括二氧化碳传感器、色度计、导电率传感器、溶解氧传感器、气体压力传感器、氧气传感器、pH值传感器、相对湿度传感器、土壤湿度传感器、一氧化碳检测仪、PM 2.5检测仪、叶面积测定仪、叶片厚度测定仪、数码显微镜、电子天平、光照培养箱、高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、干燥箱、离心机、分光光度计、滑走切片机、PCR仪、移液枪、电泳仪、电泳槽、照胶仪、恒温振荡摇床、玻璃器皿及化学药品。
工作室辅助设施包括台式计算机、投影仪、投影屏幕、实验台、凳子、储物柜、置物箱、设备转运箱、吸尘器、移动工具车、移动搬运车、展橱、货架、网络多媒体等。
人员配备条件
工作室应配备1名具有一定管理经验的专(兼)职管理人员和1名专(兼)职科技辅导员，建立3人以上科技辅导员志愿者队伍。
容纳青少年数量
可同时容纳20名青少年参与工作室内的活动。
开放时间
每月不少于16天。
活动主题内容及相关模块
主题内容
普及型主题活动 诸如生物多样性主题普及，以植物种类识别竞赛、动植物摄影等为活动呈现方式。
兴趣型实践活动诸如植物组织培养、无土栽培、树叶创意贴，“魅力多肉”种植体验活动等。
专业型操作活动诸如生命科学知识、基础实验原理、方法及结果讲授与操作。
提高型研究活动诸如课题研究与创新大赛，以植物、动物、微生物等领域的问题发现、实验研究及解决方案为抓手。
相关模块
一般模块包括制水、称量、离心、滴定和洗涤等通用实验模块。
专业技术模块主要包括微生物/植物组培模块、模式生物培养模块、生化指标分析模块、电泳模块、核酸模块、蛋白质模块、PCR模块和显微观察模块等。青少年可基于这些实验模块，在科技辅导员的指导下，顺利开展科学体验、探究和创新研究。
活动形式
实验、展示、培训、竞赛、个人或小组探究等。
工作室典型活动案例
活动名称
阳生与阴生植物叶片气孔数目及分布密度的观测比较
刚上初中的青少年首先学习的生命科学内容就包括绿色植物的光合作用，以及叶片是植物光合作用的主要场所。那么，为什么自然界中阳生植物和阴生植物分别只能在光照度很强和光照度很低的环境下生长良好，反之则不行呢?这是否与其各自进行光合作用的叶片上气孔结构的差异有关呢?带着上述源于结构与功能的一致性而导出的假设，我们可以引导青少年通过典型阳生和阴生植物的观察实验一起进行探究。
活动目的
使青少年通过典型阳生和阴生植物叶片气孔的观测活动，进一步理解生物多样性，认识其结构与功能的一致性，以及生物对环境的适应性。
激发青少年探索创新的强烈渴望，使他们初步领悟通过探究性实验得出科学结论的基本过程和方法。
指导青少年初步掌握生物实验的简单设计、光学显微镜的使用(包括临时装片的制备)、相关测量、数据的统计分析，以及结果的思考讨论等技能。
活动对象
初中生，20人。
实验原理
气孔是植物吸收CO2放出O2蒸腾H2O的主要通道，即植物水分运输动力来源和营养合成的代谢终端，对于保证植物光合作用CO2供应、维持植物体最优化的水平衡及利用，意义重大。不同植物的气孔特征不同，表现出其对环境条件变化的适应。
气孔的数目可用显微镜数得每一视野中的数目，而后用物镜测微尺量得视野的直径，求得视野面积，由此计算气孔的密度。
实验用品
材料：阳生植物(香樟)、阴生植物(绿萝)
药品：中性树胶、透明指甲油
用具：显微镜、载玻片、盖玻片、两面黏性透明胶带
操作步骤
临时装片的制备
为防止气孔变形，采用印迹法制片。从每份标本上选取3片健康、成熟的叶片(较大且无虫叮咬痕迹)，用净纱布轻轻擦拭其下表皮灰尘，然后在下表皮中部靠近主脉的两侧快速涂上一层薄薄的透明指甲油，约1～1.5cm2，待其风干结成膜后，用贴有两面黏性透明胶带的载玻片压在叶片上，然后轻轻剥下叶片，即把所有叶表皮上的指甲油膜粘在透明胶带上，制成表皮印迹后的载玻片用中性树胶封片，制成临时装片，于数码图像显微镜下进行观测。
测定气孔数目及密度
将临时装片置于显微镜下计算视野中气孔的数目(用低倍镜还是用高倍镜，决定于表皮上气孔的数目)，移动装片，在表皮的不同部位进行6次计数，求其平均值。随后用物镜测微尺量得视野的直径，则半径r为已知，按公式S=πγ2(S为视野面积)计算视野面积，用视野中气孔的平均数/视野面积，即可求出气孔的密度，以“气孔数/mm2”表示。
注意事项
待指甲油全干后再进行下一步操作，更容易剥下指甲油层。
结果与讨论
结果表明(以活动前科技辅导员自身实验为例)，香樟叶片的平均气孔数量为104个(见图1)，而绿萝叶片的平均气孔数量为10个(见图2);则香樟的气孔密度为452.16个/mm2，而绿萝的气孔密度为38.23个/mm2。因此，在叶片气孔数量和气孔密度上，阳生植物香樟比阴生植物绿萝多。
叶片上气孔结构的差异反映了植物对不同光照环境的适应。究其原因，叶片是植物进行光合作用的主要场所，阳生植物和阴生植物是对光的需求不同而形成的不同生态类型。阳生植物耐阴性很差，当光照强度减少到全光照的75%时，就生长不良，而阴生植物在光照强度为5%～20%下也能生长旺盛。阳生植物和阴生植物在叶片的结构上也存在很大差异，阳生植物叶表皮细胞较小，排列紧密，气孔常小而密集，而阴生植物叶角质层较薄，气孔数较少，细胞间隙较大。
本次探究实验有助于青少年通过实证的方法，相对照，互比较，重鉴别，从叶片结构上了解典型阳生植物和阴生植物的差异，初步学会从现象到本质、从宏观到微观认识自然界的事物。就像科学家一样，青少年在上述探究中尝试运用了科学归纳的方法——尽管还很稚嫩，但方向却是正确的。
作者：史青茹 阎莉 翟立原