生物學史

生物學史是人類從古至今對生命研究的過程。雖然生物學的概念作為單一領域出現於19世紀，但生物學從傳統醫學起就已經出現，並可以根據自然史追溯到古埃及醫學及希臘羅馬時代亞里士多德和蓋倫的工作。中世紀時，穆斯林醫生及學者如阿維森納等人進一步發展。歐洲文藝復興及近代時期，生物學思想被新的經驗主義思想徹底變革並發現了一些新的生物。這次活動中比較突出的是對生理機能進行了實驗和認真觀察的安德雷亞斯·維薩里和威廉·哈維以及開始對生物進行分類和化石記錄的博物學家卡爾·林奈和蒲豐，同時還對有機體的發展和行為進行研究，顯微鏡展示了之前從未看到的世界併為細胞學說打下基礎。自然神學的重要性不斷增長，在一定程度上回應了機械論學說的興起，鼓勵了博物學的發展。從18世紀到19世紀，植物學及動物學等生物科學逐漸形成專門的學科。拉瓦錫和其它物理學家開始透過物理和化學方法將有生物的世界和無生命的世界連線起來。探索博物學家如亞歷山大·馮·洪堡調查了生物和他們所在環境之間的關係，這些關係取決於地理，並建立了生物地理學、生態學及動物行為學。博物學家開始否認本質主義並考慮滅絕及物種突變的重要性。細胞學說為生命的基礎提供了新的角度。這些發展以及胚胎學和古生物學，被查爾斯·達爾文綜合到自然選擇的演化論中。19世紀末，自然發生說開始沒落，同時興起，而遺傳的機制仍處於神秘狀態。20世紀初，對孟德爾的作品的重新發現帶來了托馬斯·亨特·摩爾根和他的學生們的遺傳學的快速發展。到了1930年代，群體遺傳學和自然選擇相結合形成「新達爾文主義」。新的學科得到了快速發展，特別是在沃森和克里克提出DNA的結構之後。隨著分子生物學的中心法則的建立和遺傳密碼的破譯，生物學被明顯地分為有機體生物學——主要研究生物體及所在的群體—和細胞生物學及分子生物學所在領域。到20世紀末，一些新學科如基因組學和蛋白質組學則打破了這一趨勢，有機體生物學家使用了分子生物學的技術，而分子生物學家和細胞生物學家也調查了基因和環境的關係以及自然生物體的遺傳。生物學的語源學.生物學的英文單詞"biology"由希臘語的βίος (bios)於1766年出版的"Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia"的第三卷中作為標題出現。在生物學這些詞被廣泛使用。古代和中世代的知識.早期文化.遠古人類必須傳播有關植物和動物的知識以便增加生存的機會。這也包括了人類和動物的解剖學方面，以及動物行為學。但是，生物學知識的第一個重大轉折點是在約10,000年前的新石器革命。人類首次開始種植作物並飼養家畜，同時開始了定居的生活。古代文明，如兩河文明、古埃及、印度次大陸及中國出現了著名的外科醫生和自然科學學者，如妙聞和張仲景，反映出獨立複雜的自然哲學系統。然而，現代生物學的起源通常被回溯到古希臘哲學時期。古希臘傳統.前蘇格拉底哲學家們問了很多關於生命的問題，但僅得到了很少關於有特定生物學意義的系統知識——雖然原子論在生物學史上多次試圖以純物理的手段解釋生命。但是希波克拉底和他的追隨者的醫學理論，特別是四體液說，持續影響了很長時間。哲學家亞里士多德是古典時期最有影響力的學者之一。儘管他早期對於自然哲學的作者都是理論性的，亞里士多德後期的生物學作品則偏向實驗，關注生命的起源和生物多樣性。他對自然界進行了無數的觀察，特別是身邊世界的植物和動物的習性和抽象化，他對分類對了大量工作。亞里士多德共分類了540個動物品種，並解剖了至少50種。他相信形式因指導了所有的自然程序。直到18世紀，亞里士多德以及幾乎所有在他之後的西方學者，相信生物從植物到人類按著一個完美的等級進行排列，即“存在之鏈” 。亞里士多德的追隨者泰奧弗拉斯托斯寫了系列關於植物學的書籍，其中《植物史》(Historia Plantarum)——這本書對古代植物學作出了巨大的貢獻，其影響甚至及於中世紀。泰奧弗拉斯托斯使用的一些名稱甚至保留到了現代，如水果的"carpos"和果皮的"pericarpion"。老普林尼對植物和自然也深有研究。在托勒密王朝統治下的希臘化時代，一些學者修正了生理學成果，尤其是赫洛菲洛斯和埃拉吉斯塔特，他們甚至進行了解剖和活體解剖的試驗。 蓋倫成為醫學和解剖學最重要的權威。雖然有一些古代的原子論者，如盧克萊修，挑戰了亞里士多德學者關於生命的各方面都是目的所決定的的目的論觀點。直到18和19世紀，目的論一直在生物學思想基礎中保持著中心地位。恩斯特·麥爾聲稱，“直到文藝復興，在盧克萊修和蓋倫之後，生物學並沒有發生什麼真正的變化。”中世紀和伊斯蘭知識.羅馬帝國的衰敗導致了很多知識的消失和毀滅，雖然醫生們仍然在希臘傳統的很多方面合作進行培訓和實踐。在拜占庭和伊斯蘭世界中，很多希臘作者被翻譯成阿拉伯文，而亞里士多德的一些著作也被保留下來。中世紀的穆斯林醫生、科學家及哲學家們為8世紀至13世紀間的生物學知識作出了巨大的貢獻，這一時期被稱為“伊斯蘭黃金時代”或“”。舉個例子，在動物學方面，非洲裔阿拉伯學者進行了早期試驗來推翻蓋倫的體液學說 。方面，波斯醫生伊本·西那觀察並檢驗了大量的骨骼，他發現蓋倫對下顎骨及骶骨的構造描述是錯誤的。13世紀初，安達盧斯裔阿拉伯生物學家阿布·阿巴斯·納巴蒂編寫了描述1,400種植物、食物和藥物的藥學百科全書，其中有300種是由他首次發現的。他的作品被翻譯成拉丁文，並在18世紀和19世紀期間被歐洲生物學家和藥學家廣泛使用。阿拉伯醫生是試驗性解剖和驗屍的另一位早期倡導者，他於1242年發現了肺迴圈和冠狀迴圈，這兩個迴圈構成成迴圈系統的基礎。他同時描述了代謝的概念，並打破了蓋倫學派和阿維森納主義關於四體液、脈搏、骨骼、肌肉、腸道、感覺器官、膽管、食道及胃的理論。中世紀盛期，一些歐洲學者如賓根的希爾德加德、大阿爾伯特及腓特烈二世開拓了自然歷史。雖然過程中重視物理學和哲學的發展，但對生物學依然形成了影響。文藝復興及早期的現代發展.歐洲文藝復興給經驗自然史和生理學帶來了發展。1543年，安德雷亞斯·維薩里的人體解剖學鉅著《人體的構造》開啟了西方醫學史的新時代。在這一著作中，維薩里以屍體的解剖結果作為依據。維薩里是在生理學和醫學領域中以經驗主義取代經院哲學的大量解剖學家第一人，他完全採用了第一手的經驗而不是權威和摘要。透過藥草學，醫學間接成為植物學經驗革新的源頭。奧托·布朗菲爾斯、希羅尼默斯·鮑克、林恩哈特·法奇廣泛編寫了野生植物相關內容，並開始與植物全方位接觸。作為動物自然和比喻知識的結合，也越來越精細，特別是在、、、康拉德·格斯訥、烏利塞·阿爾德羅萬迪的作品中。一些藝術家，如阿爾布雷希特·丟勒和列奧納多·達芬奇，經常和博物學家一起工作。他們對動物和人體感興趣，研究了生理學的細節並對解剖學知識作出了貢獻。鍊金術和自然魔法的傳統，特別是在帕拉塞爾蘇斯的作品中，也堅持了對生命世界的認識。鍊金術將有機物質進行化學分析，並隨意使用生物學和礦物藥理學進行試驗。這是在17世紀對世界觀的持續轉換的一部分所替代。十七世紀與十八世紀.維薩里在生命體試驗的工作基礎上，威廉·哈維和其他的自然哲學家們調查了血液、血管和動脈的作用。哈維1628年發表的《關於動物心臟與血液運動的解剖研究》一書開始了蓋倫理論的終結。隨著的代謝研究，這本書也成為生理學數量方法的重要模型。17世紀初期，生物學的微觀世界剛剛開啟。16世紀後期，小部分透鏡製造者和自然哲學家開始製作粗糙的顯微鏡。羅伯特·虎克於1665年根據自制顯微鏡的觀察結果發表了鉅著《顯微圖譜》。但是直到1670年，安東尼·凡·列文虎克開始對顯微鏡作出巨大改進並最終生產出可放大200倍的透鏡，學者們發現了精子、細菌、纖毛蟲以及十分奇妙和多樣化的微觀世界。揚·斯瓦默丹的調查帶來了昆蟲學的新熱潮，並建立了微觀解剖和生物染色的基本方法。當微觀世界正在不斷擴張時，宏觀世界卻在收縮。約翰·雷等植物學家將洪水中新發現生物合併到一致的分類中和一致的神學。關於另一場洪水即大洪水的辯論，推動了古生物學的發展。1669年，尼古拉斯·斯丹諾發表了關於存活生物陷入沉積層及礦物中並形成化石的文章。雖然斯丹諾關於化石的理論十分著名並在自然哲學家中引起爭論。由於存在對地球年齡及滅絕的爭議，所有化石的最初起源直到18世紀末才被博物學家們接受。在17至18世紀的多數時間中，系統化、命名及分類支配了整個自然史。1735年，卡爾·林奈發表了對自然世界的基本分類方法，而在1750年代為他發現的所有物種都使用了雙名法。林奈將物種視為整個體系中不變的部分，而18世紀的另一名博物學家喬治-路易·勒克萊爾·德·布封將物種視為人工分類及可調教的生命形式—甚至考慮了共同起源的可能性。雖然布封反對演化論，但他在演化論思想史上仍發揮了重要的作用。他的作品同時影響了拉馬克和達爾文的演化論思想。新物種的發現和樣本的收集使科學紳士們熱情高漲併為企業家們帶來利潤，許多博物學家開始環遊世界冒險並發現新的科學知識。十九世紀：生物學科的出現.在整個十九世紀，生物學的主要範圍被劃分為醫學，主要研究結構和功能的問題產生了越來越多專門化的科學學科—細胞生物學、細菌學、形態學、胚胎學、地理學以及地質學。博物學和自然哲學.博物學家在十九世紀早期及中期的廣泛旅行帶來了生物多樣性和分佈的新資訊財富。特別重要的是亞歷山大·馮·洪堡的工作，他使用自然哲學的定量方法。洪堡的工作為生物地理學奠基了基礎並激勵了幾代科學家。地質學和古生物學.地質學的出現拉近了博物學和自然哲學的距離；地層的確立將生物的空間分佈轉化為時間的分佈。進化的重要先驅喬治·居維葉和其它一些學者在1790年代後代和1800年代早期建立了比較解剖學和古生物學。居維葉在一系列演講和論文中對活體的哺乳動物與化石遺蹟進行了詳細的對比，他認為化石是滅絕生物的遺蹟，而不是仍有存活生物的遺蹟，他的看法得到了廣泛認同。吉迪恩·曼特爾、威廉·巴克蘭、瑪麗·安寧和理查·歐文等人發現並描述的化石也幫助建立了史前的哺乳動物之前還存在一個“爬行動物時代”使詹姆斯·哈頓的均變論變得更加通俗，這個理論認為地球在過去和現在發生的地質作用都是相同的。演化和生物地理學.讓-巴普蒂斯特·拉馬克的理論是達爾文之前最重要的演化論，他的理論基於，這一理論描述了從最低階生物向人類發展的鏈條。英國博物學家查爾斯·達爾文將洪堡的生物地理學方法、萊爾的均變論地質學方法、托馬斯·羅伯特·馬爾薩斯關於人口增長的著作以及他自己的形態學專長相結合，創造出了更成功的基於自然選擇的演化論。類似的證據使阿弗雷德·羅素·華萊士獨立得出了相同的結論。1859年，達爾文發表了鉅著《物競天擇，適者生存之物種起源論》。19世紀末的多數科學家都認同演化論和共同起源。但是直到20世紀，自然選擇都沒有被作為主流演化機制來看待，正如同多數現代遺傳理論似乎與自然變異遺傳並不相容一樣。繼德堪多、洪堡及達爾文之後，華萊士為動物地理學作出了巨大貢獻。由於他對蛻變假說的興趣，他對幾乎同類的物種分佈特別關注。他起初在南美進行了這一領域的研究，而後又到了馬來群島。他在馬來群島發現了著名的華萊士線, 這條線穿越摩鹿加群島將整個群島的動物區系分成了亞洲區和新幾內亞/澳大利亞區。他提出了一個重要的問題，為什麼相似氣候的群島上的動物會有如此大的區別，這隻能從它們的起源來回答。1876年，他發表了《動物的地理分佈》對島嶼的生物地理學進行了研究。他將菲力浦·斯科雷特用於描述鳥類地理分佈的六區區系推廣到所有物種。他將地理區域內的動物群體逐一列出並強調不連續性，他對演化論的理解使他作出了合理解釋，而這一工作之前並沒有人完成過。法蘭西斯·高爾頓以及生物統計學家們的工作帶來了對遺傳科學研究的快速發展並喚醒了達爾文的《物種起源》。遺傳學的起源通常被追溯到修士格里哥·孟德爾在1866年的作品，而之後的遺傳定律正是以他命名。但是，他的工作直到35年後才被發現到重要性。同時，大量遺傳理論被激烈辯論並調查。胚胎學和生態學也成為了生物學的中心領域，特別是在與演化論聯絡後並透過恩斯特·海克爾的作品通俗化。但是大部分19世紀的遺傳學工作並非都是博物學的王國，也存在部分實驗生理學。生理學.在19世紀中，生理學的領域得到了大大擴張，從主要的面向醫學的領域轉變為調查生命的物理和化學過程的更寬廣領域—包括植物、動物甚至人體上的微生物。“生命即機器”思考的重要隱喻。細胞理論、胚胎學和生源理論.顯微鏡學的進步也給生物學思想帶來了深遠的影響。在19世紀早期，大量生物學家都指出了細胞的重要性。1838至1839年，許萊登和施旺開始提出理論：所有細胞都來自其它細胞的分化。但是，由於羅伯特·雷馬克和魯道夫·菲爾紹的工作，到1860年代多數生物學家都授受了以上三點原則，並稱之為“細胞學說”。細胞學說使生物學家將獨立的生命體重新想象成單一細胞的相互裝配。新興領域細胞生物學的科學家使用功能增強的顯微鏡和新的染色方法，很快就發現即使是單一的細胞都不是早期顯微鏡學家所描述的填充單一液體的細胞腔那麼簡單。羅伯特·布朗在1831年描述了細胞核。到19世紀末，細胞生物學家們鑑定了其它的一些細胞結構：染色體、中心體、線粒體、葉綠體以及其它透過染色可以見到的結構。1874年至1884年期間， 華爾瑟·弗萊明描述了有絲分裂的分離階段，表明了這並非染色引起的而是確實發生在活細胞中，此外染色體在分裂前數量加倍併產生子細胞。大量細胞增殖的研究結合在一起並形成奧古斯特·魏斯曼的遺傳理論。他將細胞核，並採納了雨果·德弗里斯的泛生論。魏斯曼主義的影響很大，特別是在實驗胚胎學的新領域。到1850年代中期，瘴氣致病論被大大取代，並帶來對微生物以及它們與其它生命形式關係的興趣。到1880年代，細菌學形成了連貫的學科，特別是透過羅伯·柯霍引入在培養皿上加入特定營養的瓊脂平板上進行純生長培養的方法後。而長期堅持的活生物可以很容易地從非生命物質中產生的想法也在持續進行。有機化學和實驗生理學的崛起.關於化學，一個主要的事件是有機物質和無機物質的區分，特別是有機物質轉換的背景，如發酵和腐敗。自亞里士多德之後，這些都被認為是基本的生物也被發現。最初的工作是1833年的發現，並在最終於19世紀末建立了酶的概念。雖然化學動力學的公式直到20世紀早期才被應用於酶反應。包括克羅德·伯納德在內的生理學家史無前例地探索了活體的化學和物理功能、生物力學以及營養學和消化作用的研究奠定了基礎。19世紀下半葉，實驗生理學方法在醫學和生物學的重要性和多樣性得到巨大的進展。生命過程的控制和操作得到了重點關注，實驗被作為生物學教育的重點。二十世紀的生物科學.20世紀初，大部分生物學研究仍然以博物學的方法完成。這種方法注重基於試驗的因果論解釋來分析形態學和系統發育學。但是，反對活力論的試驗生理學家和胚胎學家逐漸成為主流，特別在歐洲。1900年代和1910年代發展、遺傳和代謝實驗方法的成功表現了試驗在生物學的作用。在接下來的幾十年中，試驗工作取代了博物學方法成為主流的研究模式。生態學和環境科學.在20世紀早期，最新的基於試驗的生物學科已經很好地建立，博物學家開始面對壓力並需要在他們的方法中加入有力的試驗支援。生態學作為生物地理學和由化學家們提出概念的生物地質化學迴圈結合的產物出現、田間生物學家發展出如樣方的定量方法並在田間採用實驗室儀器和照相機。動物學家和植物學家使用方法來減輕生命世界的不可預知性，在實驗室進行實驗並研究花園之類的半控制自然環境；新的機構如冷泉港實驗室和海洋生物學實驗室並研究生物的整個生命週期提供了可控性更高的環境。1900年代和1910年代，亨利·錢德勒·考爾斯和提出了生態演替的概念，並在早期的植物生態學中直到了重要作用。阿弗雷德·洛特卡的掠食者－獵物方程、G·埃弗蘭·哈欽森對生物地理學及湖泊與河流生物地質化學結構放在了這一領域的中心。1960年代，演化論對多個的可能性進行了探索，生態學家開始使用演化論方法。在種群生態學，對群體選擇的爭論簡短而激烈；到1970年，多數生物學家都認同自然選擇在個體生物水平效率甚微。但是，生態系統的演化成為了最新的研究焦點。生態學隨著環境行動的增長出現快速擴張；試圖將大科學的方法應用於生態系統生態學及迫切的環境問題，而小範圍的獨立工作，如島嶼生物地理學和，則用於幫助對不斷增長的多元化的學科進行重新定義。古典遺傳學、現代綜合論與演化論.1900年是重新發現孟德爾的一年：雨果·德弗里斯、卡爾·科倫斯和馮·切爾馬克獨立發現了孟德爾定律的遺傳圖譜。雨果·德弗里斯試圖將新的遺傳學和演化論結合在一起。在他的遺傳學工作和雜交的基礎上，他提出了，這一理論在在20世紀初期得到廣泛接受。拉馬克主義也擁有大量支持者。生物統計學家研究了大量只有部分遺傳能力的連續變數性狀，而達爾文主義則與這些研究結果不相一致。1920年代與1930年代，隨著孟德爾-染色體理論的廣泛接受，群體遺傳學作為一門學科出現。羅納德·費雪、J·B·S·霍爾丹和塞瓦爾·賴特統一了自然選擇和孟德爾遺傳的演化論思想，併產生了現代綜合論。當突變論隨遺傳學理論成熟時，也受到否認。在20世紀下半葉，群體遺傳學的理念開始應用於一些新的學科，如行為遺傳學、社會生物學及演化心理學等。1960年代，威廉·唐納·漢彌爾頓和其它學者透過親屬選擇發展了博弈論方法來解釋其它演化角度的利他主義。透過內共生更高階生物的可能起源以及分子演化論中的相應方法產生了關於適應論的適當平衡與進化論的偶發事件的持久爭論，這些分子演化論的方法包括和演化中性理論。1970年代，史蒂芬·古爾德和尼爾斯·艾崔奇提出間斷平衡理論，這一理論堅持化石記錄大量主要特徵的停滯，並認為多數演化改變是在相應短的時間內快速發生的。1980年，路易斯·阿爾瓦雷茨和沃爾特·阿爾瓦雷茨提出撞擊事件是白堊紀-第三紀滅絕事件主要起因的假說。而1980年代早期，和大衛·勞普公佈了海洋生物化石紀錄的統計學分析，並導致了地球生命史對生物叢集滅絕的重視。生物化學、微生物學和分子生物學.到19世紀末，隨著蛋白質、脂肪酸代謝和尿素合成的輪廓形成，所有藥物代謝的主要途徑已經都被發現。在20世紀早期，人類營養食品的微量成份維生素開始被分離併合成。一些先進的實驗室技術，如色譜法和電泳， 帶來了生理化學的快速發展。生理化學也開始成為“生物化學”，並從醫學中獨立中來。1920年代至1930年代，漢斯·克雷布斯、卡爾和格蒂·科裡帶領著生化學家們開始找出生命的一些中心代謝途徑：三羧酸迴圈、糖原生成和糖酵解，以及類固醇和卟啉的合成。1930年代至1950年代，弗裡茨·阿爾貝特·李普曼等人確認ATP為細胞能量的通用載體，而線粒體則是細胞的“能量工廠”。這些傳統的生物化學工作在整個20世紀及21世紀都非常活躍地進行著。分子生物學起源.隨著傳統遺傳學的發展，一些生物學家 - 包括在生物學新出現的物理學家 - 開始研究基因及其物理結構的問題。洛克菲勒基金會科學部門的領導瓦倫·韋弗簽署撥款促進利用物理和化學方法來解決基礎的生物問題，並在1938年使用這一方法催生了分子生物學的概念。1930年代及1940年代產生的一些重要生物學突破就是由洛克菲勒基金會所贊助。如同生物化學，處於科學和醫學之間的細菌學和病毒學的學科重疊在20世紀初期得到了快速發展。在一戰期間對噬菌體的隔離引發了對噬菌體病毒及其所感染的細菌的大量研究。開發能產生可重複實驗結果的標準、遺傳一致的生物對分子遺傳學的發展而言十分關鍵。早期透過採用果蠅和玉米後，一些簡單模式生物的採用，如粉色麵包黴菌外的繁殖使原來接受的孟德爾-染色體理想更加複雜。奧斯瓦爾德·埃弗裡於1943年提出可能DNA是染色體的遺傳材料，而不是蛋白質。這一說法在1952年的赫希-蔡斯實驗得到確認，這也是以物理學家轉為生物學家的馬克斯·德爾布呂克為中心的“”所作出的貢獻之一。1953年，詹姆斯·杜威·沃森和弗朗西斯·克里克在莫里斯·威爾金斯和羅莎琳·富蘭克林的工作基礎上，提出DNA的結構為雙螺旋結構。在著名的論文《核酸分子結構》中，沃森和克里克只是簡單地提到，“我們假定的配對直接給出了遺傳材料可能的複製機制，這並沒有逃離我們的注意。“。1958年的米西爾遜-斯塔爾實驗驗證了DNA的半保留複製，大多數生物學家都清楚核酸的序列在一定程度上決定了蛋白質中的氨基酸序列。物理學家喬治·伽莫夫提出，固定的遺傳密碼用於聯絡蛋白質和DNA。在1953年至1961年，只有少量書籍的生物學序列—DNA或蛋白質的—但提出了大量的密碼體系。為了實際破解遺傳密碼，在1961至1966年期間進行了大量生物化學和細菌遺傳學的試驗，其中尼倫伯格和科拉納的工作尤為重要。分子生物學的發展.1950年代後期，除了加州理工學院的生物學部門、劍橋大學的分子生物學實驗室。大量由弗雷德裡克·桑格帶領的生化學家後來加入到劍橋實驗室，同時帶來高分子結構和功能的研究。在巴斯德研究院，方斯華·賈克柏和賈克·莫諾在1959年的後發表了一系列關於乳糖操縱子的檔案，建立了的概念並確認了信使RNA。到1960年代中期，分子生物學的知識核心—代謝和繁殖的分子基礎模型基本完成。1950年代末期至1970年代早期是分子生物學大量研究和研究機構擴張的一個時期，這一學科在這一時期在一定程度上已經形成條理。生物學家艾德華·威爾森稱之為“分子戰爭”—賈克柏和莫諾從新興領域控制論和計算機科學帶來的一個隱喻—所控制的思想在整個生物學成為主流的觀點。隨著尼爾斯·傑尼和弗蘭克·麥克法蘭·伯內特於1950年代中期提出的克隆選擇，免疫學與分子生物學建立了特殊的聯絡。對分子生物學不斷增長的影響力的抵制在演化生物學特別明顯。蛋白質序列對演化的定量研究有很大的潛力，但是主流的演化生物學家對於分子生物學在回答演化因果關係重大問題上的意義表示懷疑。各學科的生物學家開始聲稱他們的重要性和獨立性：特奧多修斯·多布然斯基針對分子生物學的挑戰給出了他的著名論斷，生物學的一切都沒有道理，除非放在演化的光芒之下。在1968年之後，這個問題變得更加突出。木村資生的演化中性理論提出至少在分子水平，自然選擇並不是演化的唯一途徑。而分子演化可能是與形態學完全不同的過程。1960年代起，“分子/形態學悖論”成為分子演化研究的關注點。生物技術、基因工作和基因組學.19世紀後期之後，通常意義上的生物技術成為了生物學中重要的一個部分。在釀酒和農業的工業化程序中，化學家和生物學家開始意識到人為控制生物過程的重要潛力。特別是發酵給化學產業帶來了巨大的好處。到1970年代早期，大量生物技術被開發出來，從青黴素和類固醇之類的藥物到小球藻和單細胞蛋白質之類的食品以及—同時出現大量的雜交和農業技術，並帶來了綠色革命。重組DNA.現代意義上的生物工程 - 基因工程起源於1970年代重組DNA技術的發明。1960年代末，限制酶被發現並描述，並緊接著病毒基因的分離、複製和合成。1972年在保羅·伯格的實驗室，分子生物學家合成了第一個轉基因生物。不久之後，其他人開始使用質粒載體並加入抗生素耐藥性的基因，大大增強了重組技術的獲取。由於對潛在危險的擔心，科技界及大量社會人士對這些發展既愛又恨。伯格所帶領的著名分子生物學家建議在風險得到評估並出臺相關政策前，暫時中止對重組DNA的研究。這一停止得到了尊重，直至1975年關於重組DNA的阿西羅馬會議給出了建議的政策並得出這一技術是安全的結論。阿西羅馬之後，新的基因工程技術和應用得到快速開發。DNA測序方法得到大大改進，生物學、工業與法律出現了史無前例的交叉。分子合成和基因組學.到1980年代，蛋白質測序已經成為生物的科學分類法。1980年代中期對聚合酶鏈鎖反應標誌著著現代生物技術的另一個分水嶺，大大增加了基因分析的容易程式和速度。結合的使用，PCR比傳統的生物化學或基因方法發現了更多的基因並帶來了整個基因組測序的可能性。同位序列發現後，生物從受精卵到成年的多數形態發生的統一開始被發現。剛開始在果蠅，後來在其它昆蟲和包括人類的動物上也繼續發現。這些發展使演化發育生物學開始理解動物門的不同是如何演化以及相互之間的關係。人類基因組計劃是至今最大也是成本最高的單一生物學研究。在大腸桿菌、釀酒酵母、秀麗隱桿線蟲等基因簡單的模式生物上完成基礎工作後，1988年這一計劃在詹姆斯·杜威·沃森的領導下啟動。由克萊格·凡特和他的塞雷拉基因組發明的霰彈槍定序法和其它基因發現方法帶來了公私測序競賽並帶來了2000年的第一份人類DNA序列草圖。21世紀的生物科學.在21世紀初，生物科學與以前差異化的新學科和經典學科如物理學融合到生物物理學等研究領域。在分析化學和物理儀器方面取得了進展，包括改進的感測器，光學器件，示蹤器，儀器儀表，訊號​​處理，網路，機器人，衛星和用於資料收集，儲存，分析，建模，視覺化和模擬的計算能力。這些技術進步使理論和實驗研究成為可能，包括分子生物化學，生物系統和生態系統科學的網際網路出版物。這使得全世界能夠獲得更好的測量，理論模型，複雜的模擬，理論預測模型實驗，分析，全球網際網路觀察，開放式同行評審，協作和網際網路出版。新的生物科學研究領域出現了，包括生物資訊學，神經科學，數理生物學，，天體生物學，和合成生物學。