量子物理的新应用研究：量子生物学
量子生物学还是一门十分年轻的学科，国际量子生物学会（简称ISQB）于1970年成立。它的发展不仅需要电子计算机的协助和计算方法的改进，还需要与实验结果密切配合。到目前为止，量子生物学还只限于对较小分子的研究，特别是药物的作用。对于复杂生物学问题的探讨，还有待深入。量子生物学应用领域一：生物武器。二：化学武器。三：细菌武器。四：生态医学。五：基因变异。六：基因进化。七：生物病毒进化。八：物种改造。九：人种改造。十：物种进化。十一：超自然进化。十二：超生态生物。量子生物学之生态医学研究生态医学是以原子生物学、生物化学、生物结构力学、生物磁场力学、生态学、电磁物理学、生物进化学、中医药理学、分子生物学、基因变异等等为基础的综合研究科学。生态医学实验室的建立，将解决现在所有的医学难题，治疗所有的疑难杂症，比如：艾滋病。生态医学实验室的建立，将节省大量的医学耗材，低成本治疗所有的疑难杂症，具有很广阔的发展前景。生态医学实验室的成功建立，对航天医学等领域起到核心作用，当然在提高综合国力方面也发挥着举足轻重的作用。量子生物学之生物病毒进化生物病毒进化是一种超级进化。它并不是经历漫长的时间进化而成，一般情况下，生物病毒进化只需要几秒钟到几十个小时的时间，因此称为一种超级进化。量子生物学之超级恐怖主义恐怖主义的性质改变了：与以往几个世纪以来人们普遍关注的炮弹袭击和人质扣押相比，如今使用先进的技术手段来袭击整个国家、攻击大量的人群和整个国家的基础设施都将变为主流恐怖主义活动。由于生物武器、化学武器和生化武器容易制造、成本较低、易于携带等等优点，恐怖主义使用生物武器、化学武器或生化武器将轻而易举。恐怖主义组建三部曲：《恐怖主义组建于生存》、《恐怖主义组建于战争》、《恐怖主义组建于谋略》。生化（细菌）武器研究成果：仿生液，共生液，仿生环境，共生环境，反生态生物，超生态生物，超级病毒等等。量子生物学研究成果：自杀式灭亡体，根源性灭亡体，根源性创造体，生物形态力场，生物形态磁场，根源性复合体等等。
量子生物化学和光合过程的量子,经研究已得到了可核查的重要结果。尤其是光合作用中，对于俘获光子后所发生的分步、对质子的量子式释放，利用量子生物学的理论，已获得显著的研究进展（相关理论涉及到较为复杂的光系统）。此外，实验和理论的发现都支持酶促反应中包含量子穿隧机制。将能量转化为化学能（可用于化学转化）的生物学过程在实质上都是量子力学过程。这些过程包含化学反应、光俘获、电子激发态的形成、激发能的转移和化学过程（如光合作用及细胞呼吸）中电子及质子（氢离子）的转移。量子生物学以量子力学效应为根据，借助数学计算，对生物学相互作用进行模拟。量子物理学家埃尔温·薛定谔早在1946年就提出了用量子理论研究遗传系统的需求，理论生物学家罗伯特·罗森在1961年接着给出了一份详细、正式的研究量子遗传学的办法。在这方面的一个仍未解决的存在争议的问题是：量子效应在生物系统中的非平凡性和通用角色（即不受限于分子性质）究竟是什么？然而，新近关于转录的研究与转录酶对于相干态双链DNA的量子信息处理是一致的。
编译 | 未玖
Nature , 29 July 2021, VOL 595 , ISSUE 7869
《自然》 2021年7月29日，第595卷，7869期
天文学 Astronomy
Light bending and X-ray echoes from behind a supermassive black hole
超大质量黑洞背后的光弯曲和X射线回声
作者： D. R. Wilkins, L. C. Gallo, E. Costantini, W. N. Brandt & R. D. Blandford
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摘要
黑洞周围吸积盘的最内层区域受到X射线的强烈辐射，这些X射线是由黑洞附近一个高度可变的致密冕区发射出来的。吸积盘反射的X射线和时间延迟提供了事件视界外的环境视图。IZwicky1（IZw1）是附近的窄线赛弗特1星系。
先前对来自吸积盘的X射线混响的研究表明，冕区由两部分组成：一个扩展的、缓慢变化的组成部分，延伸到内部吸积盘的表面；以及一个准直的核心，其光度波动从底部向上传播，主导着更快速的变化。
研究组报告了在IZw1中超大质量黑洞周围发射的X射线耀斑的观测结果。他们通过X射线发射谱中相对展宽的铁K线和康普顿峰，探测到来自吸积盘的X射线反射。对X射线耀斑的分析揭示了光子的短暂闪烁，与黑洞后面重新出现的辐射相一致。
这些光子的能级移动确定了它们来自吸积盘的不同部分。这些光子在吸积盘的远端反射，在黑洞周围弯曲并被强大的引力场放大。观察黑洞周围弯曲的光子证实了广义相对论的一个关键预测。
Abstract
The innermost regions of accretion disks around black holes are strongly irradiated by X-rays that are emitted from a highly variable, compact corona, in the immediate vicinity of the black hole. The X-rays that are seen reflected from the disk, and the time delays, provide a view of the environment just outside the event horizon. I Zwicky 1 (I Zw 1) is a nearby narrow-line Seyfert 1 galaxy. Previous studies of the reverberation of X-rays from its accretion disk revealed that the corona is composed of two components: an extended, slowly varying component extending over the surface of the inner accretion disk, and a collimated core, with luminosity fluctuations propagating upwards from its base, which dominates the more rapid variability. Here we report observations of X-ray flares emitted from around the supermassive black hole in I Zw 1. X-ray reflection from the accretion disk is detected through a relativistically broadened iron K line and Compton hump in the X-ray emission spectrum. Analysis of the X-ray flares reveals short flashes of photons consistent with the re-emergence of emission from behind the black hole. The energy shifts of these photons identify their origins from different parts of the disk. These are photons that reverberate off the far side of the disk, and are bent around the black hole and magnified by the strong gravitational field. Observing photons bent around the black hole confirms a key prediction of general relativity.
材料科学 Materials Science
Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution
金色金属水溶液的光谱证据
作者：Philip E. Mason, H. Christian Schewe, Tillmann Buttersack, Vojtech Kostal, Marco Vitek, Ryan S. McMullen, et al.
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摘要
绝缘材料原则上可以通过施加压力制成金属。如果是纯水，估计需要48兆巴的压力，这超出了目前的实验能力，可能只存在于大型行星或恒星的内部。事实上，最近的估计和实验表明，在实验室可达到的压力下，水充其量是只具有高质子导电性的超离子水，而不是具有导电电子的金属水。
研究组表明，在水与碱金属反应时，通过大量掺杂电子可制备金属水溶液。尽管具有高浓度溶剂化电子的液氨类似金属溶液早已为人所知并被表征，但碱金属与水之间的爆炸性相互作用迄今为止仅允许制备具有较低的亚金属电子浓度的水溶液。
研究组发现，水-碱金属反应的爆炸行为可以通过在1 0-4 毫巴的低压下将水蒸气吸附到真空室喷射的钠-钾合金液滴上来抑制。这种设计导致在金属合金液滴表面形成短暂的金色金属水液层。利用光学反射和同步辐射X射线光电子能谱证实了该液层的金属特性，每立方厘米掺杂约5 1 021 个电子。
Abstract
Insulating materials can in principle be made metallic by applying pressure. In the case of pure water, this is estimated to require a pressure of 48 megabar, which is beyond current experimental capabilities and may only exist in the interior of large planets or stars. Indeed, recent estimates and experiments indicate that water at pressures accessible in the laboratory will at best be superionic with high protonic conductivity, but not metallic with conductive electrons. Here we show that a metallic water solution can be prepared by massive doping with electrons upon reacting water with alkali metals. Although analogous metallic solutions of liquid ammonia with high concentrations of solvated electrons have long been known and characterized, the explosive interaction between alkali metals and water has so far only permitted the preparation of aqueous solutions with low, submetallic electron concentrations. We found that the explosive behaviour of the water–alkali metal reaction can be suppressed by adsorbing water vapour at a low pressure of about 1 0-4 millibar onto liquid sodium–potassium alloy drops ejected into a vacuum chamber. This set-up leads to the formation of a transient gold-coloured layer of a metallic water solution covering the metal alloy drops. The metallic character of this layer, doped with around 5 1 021 electrons per cubic centimetre, is confirmed using optical reflection and synchrotron X-ray photoelectron spectroscopies.
Linear-in temperature resistivity from an isotropic Planckian scattering rate
各向同性普朗克散射率的线性温度电阻率
作者：Gaël Grissonnanche, Yawen Fang, Anaëlle Legros, Simon Verret, Francis Laliberté, Clément Collignon, et al.
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摘要
传统金属的电阻率随温度呈二次方下降，而各种“奇异金属”的电阻率当温度降至零时却随温度呈线性下降。这种线性温度电阻率归因于电荷载流子以 ħ/τ = αkBT 给出的速率散射，α为统一阶常数，ħ为普朗克常数， kB 为玻尔兹曼常数。
散射率和温度之间的这种简单关系在各种各样的材料中都可以观察到，这表明散射的基本上限是“普朗克极限”，但对这个极限的根本起源，人们知之甚少。
研究组报告了对 （一种空穴掺杂铜酸盐）的角相关磁阻测量，在最低测量温度下呈现出线性温度电阻率。角相关磁阻显示了一个明确定义的费米面，该面与角分辨光电子能谱测量结果定量一致，并显示了在普朗克极限下饱和的线性温度散射率，即α= 。
值得注意的是，研究组发现这个普朗克散射率是各向同性的，也就是说，它与方向无关，这与“热点”模型的预期相反。该研究表明，奇异金属的线性温度电阻率源于达到普朗克极限的与动量无关的非弹性散射率。
Abstract
A variety of ‘strange metals’ exhibit resistivity that decreases linearly with temperature as the temperature decreases to zero, in contrast to conventional metals where resistivity decreases quadratically with temperature. This linear-in-temperature resistivity has been attributed to charge carriers scattering at a rate given by ħ/τ = αkBT , where α is a constant of order unity, ħ is the Planck constant and kB is the Boltzmann constant. This simple relationship between the scattering rate and temperature is observed across a wide variety of materials, suggesting a fundamental upper limit on scattering—the ‘Planckian limit’—but little is known about the underlying origins of this limit. Here we report a measurement of the angle-dependent magnetoresistance of —a hole-doped cuprate that shows linear-in-temperature resistivity down to the lowest measured temperatures. The angle-dependent magnetoresistance shows a well defined Fermi surface that agrees quantitatively with angle-resolved photoemission spectroscopy measurements and reveals a linear-in-temperature scattering rate that saturates at the Planckian limit, namely α = . Remarkably, we find that this Planckian scattering rate is isotropic, that is, it is independent of direction, in contrast to expectations from ‘hotspot’ models. Our findings suggest that linear-in-temperature resistivity in strange metals emerges from a momentum-independent inelastic scattering rate that reaches the Planckian limit.
Incoherent transport across the strange-metal regime of overdoped cuprates
过掺杂铜酸盐奇异金属区的非相干输运
作者：J. Ayres, M. Berben, M. Čulo, . Hsu, E. van Heumen, Y. Huang, et al.
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摘要
奇异金属具有非常规的电学性质，如线性温度电阻率、随温度平方变化的逆霍尔角和线性场磁电阻。即使是在具有简单能带结构的空穴掺杂铜酸盐材料中，确定这些集体异常的起源也颇有难度。普遍共识是，铜酸盐中奇异金属丰度与超导圆顶内掺杂p*处的量子临界点有关。
课题组研究了两个掺杂水平超过p*的超导铜酸盐家族的高场面内磁阻。在所有掺杂中，磁阻呈现正交标度，在高场温比下变为线性，这表明奇异金属区域远远超出p*。
此外，磁阻的大小比传统理论预测的要大得多，并且对杂质散射和磁场方向都不敏感。这些观察结果，再加上对零场和霍尔电阻的分析，均表明尽管铜酸盐奇异金属区域只有一个带，但它有两个电荷区，一个包含相干准粒子，另一个包含标度不变的“普朗克”耗散体。
Abstract
Strange metals possess highly unconventional electrical properties, such as a linear-in-temperature resistivity, an inverse Hall angle that varies as temperature squared and a linear-in-field magnetoresistance. Identifying the origin of these collective anomalies has proved fundamentally challenging, even in materials such as the hole-doped cuprates that possess a simple bandstructure. The prevailing consensus is that strange metallicity in the cuprates is tied to a quantum critical point at a doping p* inside the superconducting dome. Here we study the high-field in-plane magnetoresistance of two superconducting cuprate families at doping levels beyond p*. At all dopings, the magnetoresistance exhibits quadrature scaling and becomes linear at high values of the ratio of the field and the temperature, indicating that the strange-metal regime extends well beyond p*. Moreover, the magnitude of the magnetoresistance is found to be much larger than predicted by conventional theory and is insensitive to both impurity scattering and magnetic field orientation. These observations, coupled with analysis of the zero-field and Hall resistivities, suggest that despite having a single band, the cuprate strange-metal region hosts two charge sectors, one containing coherent quasiparticles, the other scale-invariant ‘Planckian’ dissipators.
化学 Chemistry
A radical approach for the selective C–H borylation of azines
氮杂芳环选择性C-H硼化反应的自由基途径
作者：Ji Hye Kim, Timothée Constantin, Marco Simonetti, Josep Llaveria, Nadeem S. Sheikh & Daniele Leonori
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摘要
硼官能团通常被引入取代芳香碳氢键，以通过分子片段的偶联加速小分子多样化。目前基于过渡金属催化碳氢键活化的方法对许多（杂）芳香族衍生物的硼化是有效的，但对氮杂芳环（含氮芳香族杂环）的适用性有限，而氮杂芳环是许多医药和农药产品的关键成分。
研究组报告了一种使用稳定且廉价的胺硼烷试剂的氮杂芳环硼化策略。光催化作用将这些低分子量材料转化为高活性的硼自由基，并将其有效地添加到氮杂芳环构建块中。
这种反应活性为s p2 碳-硼键组装提供了一种机械上的替代策略，其中过渡金属介导的碳-氢键活化和氮杂芳环有机金属中间体的还原消除的基本步骤被直接的、Minisci式的自由基加成所取代。
胺-硼基自由基的强亲核特性通过靶向氮杂芳环最活跃的位置，包括与碱性氮原子相邻的具有挑战性的位置，使碳-硼键的形成具有可预测性和位置选择性。这种方法使目前基于碳氢键活化策略无法靠近的芳香族位置得以靠近，并成功制备出硼化材料，否则将很难制备。
研究组已将此工艺应用于将胺-硼烷官能团引入复杂和工业相关产品中。主流交叉偶联技术使硼化氮杂芳环产品多样化，从而使芳香族氨基硼烷成为化学合成的重要组成部分。
Abstract
Boron functional groups are often introduced in place of aromatic carbon–hydrogen bonds to expedite small-molecule persification through coupling of molecular fragments. Current approaches based on transition-metal-catalysed activation of carbon–hydrogen bonds are effective for the borylation of many (hetero)aromatic derivatives but show narrow applicability to azines (nitrogen-containing aromatic heterocycles), which are key components of many pharmaceutical and agrochemical products. Here we report an azine borylation strategy using stable and inexpensive amine-borane reagents. Photocatalysis converts these low-molecular-weight materials into highly reactive boryl radicals that undergo efficient addition to azine building blocks. This reactivity provides a mechanistically alternative tactic for s p2 carbon–boron bond assembly, where the elementary steps of transition-metal-mediated carbon–hydrogen bond activation and reductive elimination from azine-organometallic intermediates are replaced by a direct, Minisci-style, radical addition. The strongly nucleophilic character of the amine-boryl radicals enables predictable and site-selective carbon–boron bond formation by targeting the azine’s most activated position, including the challenging sites adjacent to the basic nitrogen atom. This approach enables access to aromatic sites that elude current strategies based on carbon–hydrogen bond activation, and has led to borylated materials that would otherwise be difficult to prepare. We have applied this process to the introduction of amine-borane functionalities to complex and industrially relevant products. The persification of the borylated azine products by mainstream cross-coupling technologies establishes aromatic amino-boranes as a powerful class of building blocks for chemical synthesis.
地球科学 Earth Science
A process-based approach to understanding and managing triggered seismicity
用基于过程的方法来理解和管理人为触发的地震活动
作者：Bradford H. Hager, James Dieterich, Cliff Frohlich, Ruben Juanes, Stefano Mantica, John H. Shaw, et al.
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摘要
人们越来越担心由人类活动引发的地震活动，即应力的微小增加会导致构造承载的断层破裂。这些人类活动包括采矿、蓄水、开发地热田、提取碳氢化合物和水，以及向地下储层注入水、C O2 和C H4 等。
在缺乏足够信息来理解和控制人为触发地震过程的情况下，政府建立了基于经验监管的框架，并取得了不同程度的成功。20世纪70年代初在美国科罗拉多州Rangely油田进行的现场试验表明，地震活动可能通过循环地下流体压力高于或低于某阈值来开启或关闭。
研究组报告了一种多学科方法的开发、测试和实施，用于管理人为触发的地震活动，使用全面和详细的地下信息来校准地质力学和震源物理学模型。然后，他们通过将这些模型的预测结果与校准后的后续观测结果进行比较，来进行验证。
研究组在意大利南部地震活跃的Val d'Agri油田使用了该模型，证明了基于过程的方法可成功管理人为触发的地震活动，并将其应用于油气田开发。在其他地方应用该方法亦有助于管理和减轻人为触发的地震活动。
Abstract
There is growing concern about seismicity triggered by human activities, whereby small increases in stress bring tectonically loaded faults to failure. Examples of such activities include mining, impoundment of water, stimulation of geothermal fields, extraction of hydrocarbons and water, and the injection of water, C O2 and methane into subsurface reservoirs. In the absence of sufficient information to understand and control the processes that trigger earthquakes, authorities have set up empirical regulatory monitoring-based frameworks with varying degrees of success. Field experiments in the early 1970s at the Rangely, Colorado (USA) oil field suggested that seismicity might be turned on or off by cycling subsurface fluid pressure above or below a threshold. Here we report the development, testing and implementation of a multidisciplinary methodology for managing triggered seismicity using comprehensive and detailed information about the subsurface to calibrate geomechanical and earthquake source physics models. We then validate these models by comparing their predictions to subsequent observations made after calibration. We use our approach in the Val d’Agri oil field in seismically active southern Italy, demonstrating the successful management of triggered seismicity using a process-based method applied to a producing hydrocarbon field. Applying our approach elsewhere could help to manage and mitigate triggered seismicity.
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文，希望你能从中得到感悟!
纳米材料综述
【摘要】 本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景，并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。
【关键词】 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构
1 引言
著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]
1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。[2]
2 纳米技术
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
3 纳米材料
纳米材料的概念
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米材料的分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
(1)纳米粉末
纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
(2)纳米纤维
纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。
(3)纳米膜
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
(4)纳米块体
纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料;智能金属材料等。
4 纳米材料的应用
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
5 纳米材料的前景
纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。纳米材料的应用涉及到各个领域，21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。
21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。
6 结束语
纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10～15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发，纳米材料的应用，推动了整个人类社会的发展，也给市场带来了巨大的商业机遇。
参考文献
[1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M]，2001/05
[2]肖建中.材料科学导论[M].北京：中国电力出版社，2001，43～50.
[3]吴润，谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000，14(10)：43～46.
纳米材料与应用
摘要 ：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。
关键词 ：纳米材料 性能 应用
纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。
纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很大，表面原子拥有剩余的化学键合力，表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气，能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。
纳米材料还广泛应用于环境保护中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用，用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来，方法简便，成本低廉，并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求，近年来获得迅速的发展。目前，越来越多的人工纳米材料已被投放市场，给人们的生活带来巨大的变化和进步。
来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作，将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料，并将该复合材料应用到超级电容器的电极上，获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的，包含复合材料的阳极和传统的阴极，以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多，可以达到100微米上，从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似，研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。同时，他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。
通过先进碳材料的应用，综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点，克服了它们各自存在的缺点，是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点：微观结构稳定性好，适合大电流充放电;表观性状相容性好，适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强，适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求：更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。
应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料，以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构，提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有：空隙加大，一般大于96%;通透性好，流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上，从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的空隙构造，是一种优良的空气中异味吸附剂。
纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外，在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。
常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响，存在着低温脆性的缺点，它的弹性模量远高于人骨，力学相容性欠佳，容易发生断裂破坏，强度和韧性都还不能满足临床上的高要求，使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小，使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少，材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加，有助于晶粒间的滑移，使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料，在临床上已有多方面应用，主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。
由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外，还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点，这些超常特性和良好的生物相容性，使它在医学领域中有广泛的应用前景，包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;此外，利用纳米碳材料的高效吸附特性，还可以将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成份。
目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法，在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上，以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，将含有分析对象的溶液与载体温育，通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中，载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子，尤其是某些具有亲水性表面的粒子，对非特异性蛋白的吸附量很小，因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。
近年来，组织工程成为一个崭新的研究领域，吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中，用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素，能否使种植的细胞保持活性和增殖能力，是支架材料应用的重要条件。据报道，将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料，与以往的胶原蛋白支架相比，其力学强度得到增强，孔径尺寸增大，表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架，在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中，纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架，这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化，形成纳米结构的复合材料，研究发现，这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。
参考文献：
[1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)
[2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)
浅谈进化摘要：虽然达尔文的《物种起源》已经发表了一百多年，而且自本世纪中叶以来，无论达尔文及达尔文主义的研究，还是进化生物学本身，都取得了飞速的发展。但是目前不少国人在对进化的认识上依然存在着严重的误解，有些误解源自恩格斯关于进化的论述。例如将进化视作进步，以及依然认为生物进化是生物从低等到高等的变化等等。这种看法并非真正的达尔文主义，也与现代的进化观相去甚远。关键词：进化 进步 达尔文主义1959年，美国著名遗传学家.穆勒在纪念达尔文《物种起源》发表一百周年的一次会议上，针对百年来人们对于达尔文进化理论的简单、片面的理解，以及进化理论发展的迟缓，发出了这样的感叹：“一百年来没有达尔文也是一样的”。[1]时间又过去了37年，我想， 如果穆勒在天之灵有知达尔文主义和进化理论在当前中国的状况，他还会发出相同的感叹。姑且不论中国当前对于达尔文主席和进化理论的研究、教学方面的忽视〔1〕， 就是对于达尔文主义和当代生物进化理论的理解和接受方面，我们也远远落后于欧美。再具体一些，对于什么是进化这一进化论中最基本的问题，不少人的认识和理解依然停留在一百年前的水平，其中当然不乏误解。《自然辩证法通讯》1995年第4 期上的“论恩格斯关于物质形态进化的学说”便为我们提供了这样一个例证（以下引注此文时，只注页码）。然而，正如我们下面将要看到的，在中国目前有不少人持有与该文作者相同或相近的观点。因此，我们就进化问题的讨论便具有了普遍性的意义，它不是针对某人，而是针对问题本身的。一“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出，“进化与事物的革命性变革、上升发展、相互转化等概念是一回事”。并且认为这“首先是客观的事实”，“所以，从语义学上讲，‘进化’者‘前进变化’之简谓也”。（第23页）从汉语的语义学角度看，“进化”确实能使人产生“前进变化”的联想。但是这样理解显然是望文生义。因为“进化”（evolution ）是一个纯粹的外来语，又有译作“演化”的（笔者认为，根据现代的进化生物学，“演化”是比“进化”更贴切的译法），它的词根“evolv ”的拉丁语含义是“滚动”的意思。据《牛津英语辞典》，“进化”一词于1670年首次使用在生命科学中，但直到19世纪初叶，“进化”这个词基本局限于胚胎发生学中，大致用来表达胚胎发育中潜能的“展露”（unfolding），即表达胚胎的有机发育。〔2〕这也是为什么拉马克、达尔文这两位科学进化理论的创始人很少使用“进化”一词的原因之一，因为容易与当时人们熟悉的“进化”用法混淆。 在表述生物的进化时， 拉马克更多更明确使用的是“转形”（transformisme ）， [ 2] 而达尔文则经常使用“带有饰变的由来”（descent with modification）。（〔3〕、〔4〕，）在达尔文时代，使用“进化”一词最响的并不是达尔文，而是赫伯特·斯宾塞。不过斯宾塞的“进化”用法并不是严格意义上达尔文理论的含义，而是带有前进变化的含义，并且主要通过他，“进化”一词被广泛用于社会科学中。[5]即使从理论的内涵上看，拉马克和达尔文的进化理论也并不完全含有“革命性变革、上升发展、相互转化”的意思。首先应该指出的是，“革命性变革”或“革命性变化”在18世纪末19世纪初的生命科学领域中有其特定的含义。灾变论的创始人乔治·居维叶正是使用“革命”（revolution）这个词来说明地层中脊椎动物的不连续性，说明地质史上生物的灾变。（〔5〕，—112）。而拉马克和达尔文理论很少的共同点中就包括他们都明确反对“灾变”（或按当时的用词“革命性变化”）的观点，他们都信奉赫顿的箴言“自然中没有飞跃”，达尔文则更是一位坚定的“均变论”者。[6] 而恩格斯的“自然界完全由飞跃所组成”的观点表明他并没有汲取当时的最新科学成果来看待自然变化的连续性与间断性。〔3〕此外， 拉马克和达尔文从未提出过生物的进化是“相互转化”的观点。试以一个简单的例子，按照拉马克、达尔文的进化理论，哺乳动物起源于爬行动物，如果进化是相互转化的话，也就意味着，哺乳动物中还会发源出爬行动物。自然界中根本就没有这种相互转换的生物进化例证。至于生物进化是否是“上升发展”的观念，在拉马克的理论中确有这样的含义，在达尔文的进化理论中则几乎没有。现代主流的科学进化理论秉承达尔文主义的传统（即综合进化理论，又被称作新达尔文主义），结合了现代的遗传学、系统分类学、古生物学、胚胎学、生态学、动植物地理学、动物行为学等成果，对于生物的进化有了更新更透彻的理解。无论按照综合进化论的重要代表人物之一迈尔所下的并且被广泛使用的“进化”定义，“进化是适应的改变和生物群体多样性的变化”，还是按照许多遗传学家所坚持的“进化是群体中基因频率的变化”的“进化”定义〔7〕—163），“进化”的科学含义中都不存在“革命性变革”、“上升发展”或“相互转化”的意思。亦即，从语义上看，“进化”不等于“前进变化”。二“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出，“在这个〔指达尔文的〕进化学说看来，生物的变化就决不只是种类和数量的简单变化，即是一个由低级到高级，从简单到复杂的前进发展过程。……‘进化’概念的科学含义，就是指事物由低级到高级的不断演变、转化、发展”（第23页）。持有相同进化观的人在中国为数不少。这一点，仅从十几年来的几本高校自然辩证法教材中就可以看出来。1979年人民教育出版社的《自然辩证法讲义（初稿）》中就指出：“进化论用大量的事实……揭示了生物……从低级到高级发展变化的自然图景”（22页），动植物都经历了“从低等到高等的发展”（71页）；1984年吉林人民出版社出版的舒炜光主编的《自然辩证法原理》中也说：“在生物进化的过程中，是经历了从低级向高级的方向发展”（478页）； 而东北大学出版社最新出版的（1995年）陈昌曙主编的《自然辩证法概论新编》中依然认为生物的进化存在着从低级到高级的方向性（80—82页）。此外，在人民出版社1983年出版的《自然辩证法论文集》中我们看到，即使象方宗熙这样从事多年生物进化教学和研究的学者也从低级和高级的角度看待生物的进化（258页）。这种观点显然是对达尔文进化学说的曲解。达尔文的进化理论具有很丰富的内涵。[8] 他将生物的进化看作生物（确切地说是物种）的趋异化过程，在这一过程中，生物发生了从简单到复杂的变化，结果是生物多样性的增加。达尔文认为生物的进化是一两个阶段的过程。第一阶段是随机（不定向）变异的产生，这完全是一个偶然性的过程。第二阶段是自然选择的作用，结果使适应的变异保留了下来，而不适应的变异被淘汰（〔3〕，—81），这个阶段可以视为定向的和必然性的过程，但衡量的标准只是生物的适应。在达尔文看来，适应是生物进化最终结果。在这样一种理论柜架中，偶然性与必然性真正达到了统一。现存生物以及人类的出现是生命演化长河中无数偶然性，以及每一阶段、每一特定时间、特定环境中自然选择作用的结果，并非“物质的本性”决定了必然“发展出能思维的生物”（《自然辩证法通讯》1995年第4期第25页）。同样，对比之下， 恩格斯所谓“太阳系、地球可能要毁灭，但还会重新出现新的集结运动过程，星球、生物、人类还会重新出现”显然缺乏事实和理论依据，只能算是幻想。此外，按照达尔文的进化理论框架，生物“从低级到高级的前进”进化观也显得毫无必要。再者，“低级”，“高级”、“前进”都是人类中心说的判定标准。达尔文理论的一个重要特征就在于其中彻底的唯物论内涵，包括完全抛弃人类中心说的判定生物是否进化的标准。这也正是达尔文理论与前人的进化理论及西方传统观念的一个明显的区别，[9]同时也是他迟迟不发表自己进化观点（推迟了20年）的顾虑所在和他的理论最终引起很大争议的原因所在。（〔4〕，—27）生物，乃至整个自然界，存在着低级与高级之分，这种观点可以追溯到柏拉图的理念论，并且在亚里士多德那里得到进一步的完善，从而形成“自然等级”（scala naturae）的理论。 亚里士多德认为自然界中的万物根据其质料因和形式因可以划分出不同的等级，并构成静止不动的自然等级。在这个等级中，无机物是低级的，有机物是高级的；而在有机物中，植物是低级的，动物是高级的，人类则是最高级的。这种观念在中世纪后期与经院哲学和世俗的社会政治理论结合了起来，成为基督教教会和封建贵族解释社会等级差别的理论依据。到了17—18世纪，亚里士多德的自然等级观念被改造成为“存在的巨大链条（The GreatChain of Being）[10]，并且越来越多的人认为这个链条之间的环节并非固定不变的。到了18世纪后期，存在的巨大链条不是静止不动的，其中存在进步（或前进）变化的观点已广为人知。[10]、[11]拉马克的进化理论正是按照这样的理论框架形成的。拉马克承认自然界中存在从低级生物到高级生物这样一个等级序列，其中人类是最高级的。但拉马克认为这样一个序列并不是静止不动的，而是存在着进步（或前进）式进化变化，即链条的每个环节都会发生本质性改变，明确地说，物种本身会发生改变，变化的趋势是从简单到复杂，从低级到高级（〔2〕，）。这是不同于莱布尼茨等人观点的重要地方， 莱布尼茨等所提出的生物潜能的展露并不涉及生物的本质变化。在谈到生物进化的机制时，拉马克提出，除了环境的作用、获得性遗传、用进废退、自然发生外， 还有生物内在的向着完善的驱动力（intrinsic drivetoward perfection）（〔12〕，—250）。应该指出的是，19世纪下半叶流行欧美的社会达尔文主义中就包含了许多拉马克理论的成份，如获得性遗传、环境对生物变异的直接作用、用进废退和生物具有向着完善进步进化的内驱力等。（〔5〕，—274）恩格斯关于物质形态进化的观点显然受到社会达尔文主义的很大影响。[13]社会达尔文主义也随着进化论在上个世纪末传播到中国[14]，加上带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林、李森科等前苏联学者的进化观在中国的广泛宣扬，至今在一些国人的进化认识中，依然存留着拉马克主义的痕迹。达尔文以其坚定的推论和丰富的依据，为人们展示了一个全新而严谨的理论体系，更加合理地解释了生物的适应、和谐、地质史展示的生物变化与差异，从而带来科学史上的一次革命。[9]达尔文在其进化理论形成的早期（1837—1838）就认识到不能用从低级和高级的角度来解释生物的进化，“当我们谈到高级时，我们总会说到智力上的高级——但是当我们面对覆盖着美丽的大草原和森林的地球时，很难认为智力是这个世界的唯一目的。”[15]以后他更加明确地告诫自己“绝不使用高级和低级这些词”。（〔7〕，）这一思想被现代的绝大多数进化生物学家所继承了。确实诚如现代著名进化论者古尔德所说，“假如阿米巴象我们一样适应生活的环境，谁又能说我们是高级的生物？”（〔4〕，）倘若不以人作为参照标准， 低级与高级就更难划分了。比如，软骨鱼出现的历史早于硬骨鱼，按照拉马克主义、社会达尔文主义和所展示的观点，会认为软骨鱼是低级的，硬骨鱼是高级的，但是不论从适应环境的。角度，还是从食物链上位置的角度，都很难认为作为软骨鱼的鲨要比作为硬骨鱼的鳕鱼低级所以认为进化是“一个由低级到高级……的前进发展过程”，既不是达尔文的进化理论，又不是现代的科学成果，只不过是被达尔文理论所替代的拉马克进化论或启蒙运动时期思想家的乐观主义进步论而已。三诚然，达尔文在谈到生物进化的用词上，并没有完全脱离他那个时代。他在《物种起源》中10次使用“进步”（progress），123 次使用了“完美”（perfect, perfected perfection）。[3]但他在使用这些词时，很少带有人类中心说的色彩。他在使用“进步”一词时，并不指生物向着完善的定向发展和前进，而是指时间的进程。（〔7〕，）在《物种起源》中，只有一处在谈到“高级”（即地层中晚出现的）化石动物群可能取代其他类群时，达尔文使用了带有发展改善意思的“进步”一词，但他又说：“我找不到检验这种进步的方法”。（〔3〕，）在使用“完美”一词时，达尔文主要用来说明在自然选择的作用下生物更加完美地适应所生活的环境，并不是等级上完美的意思。（〔3〕 第六章，〔7〕，—241）斯宾塞等社会达尔文主义者在使用“进化”、“进步”、“完美”时，与达尔文的用法有很大的区别，其中含有以人类或智力为标准而指称从低级向高级上升前进、不断完善的意思。 [5][16]恩格斯在使用这些词时，其中的含义更近似于斯宾塞的用法。 这类用法的“进化”概念，并不是严格意义的科学进化概念。19世纪中叶以来，“进化”概念从生命科学中传到天文学、地质学、物理学、化学以及社会科学和人文科学中。在这一传播过程中，“进化”概念发生了很大的改变，已不同于达尔文在说明生物变化时的原义了。今天，“进化”一词被广泛用来说明人类历史的变化、政治的变化、经济的变化等，但其中的含义基本上是事物随时间的改变，而且是单向性的，甚至有些进化是可以预先确定方向的。而生物的进化除了时间上的变化外，它还不是单向性的，而是分叉状的，另外生物进化的方向并不是预先可以确定的。（〔17〕，）换句话说，到目前为止， 科学界关于物质形态的进化还未形成统一的理论。其实，即使在生物学界，在生命进化本身的看法上也没有达成共识。如此看来，上面所引述的且被目前许多人所认同的恩格斯的关于物质形态进化的统一学说就显得过于乐观和缺乏依据了。马克思、恩格斯的学说无疑是奉献给人类的无价财富，继承这笔财富的最好方法是利用时代发展所取得的精神、文化成果（包括科学的最新成果）去丰富它，而不是恪守其中已经过时的教条。参考文献[1] , "One Hundred Years Without Darwin areEnough". 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Press, 1979.[16] Darwin Serously, Basil Blackwell, 1986.[17] , Evolution, Blackwell, 1993.仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
人为万物之灵，有智慧，有特别发达的大脑，能劳动，能制造工具等。但归根结蒂，人是从动物进化而来的，从生物学的观点来看，人仍旧是动物。在林奈的分类系统中，人、猿、猩猩等都属灵长目，人属灵长目的人种人类是由古猿进化来的，是从猿的系统中分化出来的独立的一支，其出现及发展是一个漫长的历史过程。古人类学的研究表明， 在距今2 000—3 000万年前，森林古猿在茂密的森林里过着树栖生活。在距今约1500万年前后，地球上的热带森林地区出现了多种森林古猿，如槲猿、拉玛古猿、非洲南猿等等。人类是由哪一种古猿演变而来的呢？说法不一。目前，较为普遍的看法是：森林古猿属中的几个种，如槲猿，是现代猿类的祖先；非洲南猿可能是进化中绝灭的旁支，也可能其中一支是人类的直接祖先；拉玛古猿是人类的早期祖先。拉玛古猿演化成200万年前的南方古猿，进一步发展成为现代人类。从古猿到人有一个漫长的演变过程。一种观点认为，古猿在森林里过树栖生活，以果实为食。它们的体质结构与现代的黑猩猩、猩猩很相似，全身被毛，颌部发达，犬齿大而尖锐。后来，它们所栖息的地方发生了变化。喜马拉雅山地带上升，山北地区得不到海洋暖湿气流，气候变冷，森林逐渐减少，食物缺乏。一部分古猿被迫南迁，找到森林后，仍过树栖生活，身体结构变化不大，逐渐发展为现代类人猿；另一部分古猿仍留在原地，不得不由树栖转到地面上觅食。新的生活方式，终于引起了直立行走、前后肢分工、脑容量增加等一系列变化。经过千百万年，逐渐发展成为现代人类。在从古猿转变到人的过程中，劳动无疑起了很重要的作用。传统的观点认为，劳动创造了人本身。对于下到地面上生活的古猿来说，由于劳动，促使其上下肢分工越来越明显，上肢逐渐解放出来，以至最后达到身体直立。直立姿势的产生，使手脚进一步分工，并使躯体进一步变化，终于形成了人所特有的体态。另外，在劳动中，人与人之间必然发生联系，促使了语言的形成。劳动和语言，又促进了脑的发展。而手、脑、语言的发展又提高了劳动效率，增进劳动的成果，加速了从古猿到人的转变。近年来，有另一种观点认为，在从古猿到人的进化过程中，凡是身体直立、前肢能灵活地使用和制造“工具”的古猿，也就是说凡是能够劳动的古猿，就能获取更多的食物，或更能有效地抵御敌害，获取更大的生存机会，在自然选择的过程中，得以更好地存活下来，繁殖后代并继续进化。反之，就被自然选择淘汰。所以，在从古猿到人的转变过程中，劳动是一种选择因素而不是创造因素。人类的进化可以分为以下四个阶段：1．早期猿人阶段：生活在距今约180万年的“能人”，便属于这个阶段，其外貌像猿，脑容量达680毫升，身体矮小，大约～米。这个时期的人类已具有人的基本特点，仍有许多原始性，他们能直立行走，能制造简单的工具。2.晚期猿人阶段：包括猿人和直立人的一切类型，大约生存于距今200或150万年到20～30万年前。这个时期的猿人化石，以我国北京市西南周口店的北京猿人遗址的材料最为丰富。北京猿人生活于50～60万年前，高约米，眉嵴粗壮，嘴部突出，类似于猿。他们过着群居生活，以采集植物性食物为主，以狩猎为辅。这个时期的人类，已经能制造较为进步的旧石器，并且已经开始用火。3．早期智人（古人）阶段：这个时期的人类已逐步脱离了猿的性质，与现代人很接近，生存于距今约10～20万年到5万年前。这个时期的人类化石，最早是在德国的尼安德特河谷发现的，称为尼安德特人（简称尼人）：其脑量已和现代人差不多，能制造石器，还能人工取火。4．晚期智人（新人）阶段：这个时期的人类，出现于4～5万年前，直到现代的人类。山顶洞人化石，是1993年在北京周口店龙骨山山顶洞发现的，生活于距今18 000年前。他们已能加工石器、骨器，生产力也进一步提高，会用大兽皮修建简单的房屋，原始宗教已经产生。这个时期已进入母系氏族社会，有雕刻和绘画艺术。在晚期智人阶段，现代人种已经开始分化和形成，并分布到世界各地。人类进化的最近一个阶段，是包括现代人在内的智人阶段。可分为早期智人和晚期智人。早期智人生活在距今约25万～4万年前，是旧石器时代中期的古人类。晚期智人在解剖结构上属于现代人，大约是在距今四五万年前开始出现的。在晚期智人阶段，人类的分布范围扩大了，从旧大陆到达了澳洲和美洲。这样，由现有发现的化石来追溯人类进化的各个阶段 ，已可以循着由近及远的序列，从晚期智人—早期智人—直立人—能人，一直追溯到南方古猿。比南方古猿更早、形态更原始的人类的早期代表，则还在探索之中
一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。进化思想的发展 古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中，积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识，注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系，逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理，把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化；汉初的《淮南子》一书，不仅对动植物作了初步分类，而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。近代科学诞生以前，进化思想发展缓慢，当时广为流行的是神创论和物种不变论。这种观点直到18世纪仍在生物学中占统治地位，其代表人物是瑞典植物学家 林耐（1707～1778）。他所提出的分类系统虽然有助于揭示生物物种之间的历史联系，但他却把物种看作是上帝创造的不可改变的产物。随着生产和科学的发展，积累了许多新的与物种不变相矛盾的事实。在大量事实的影响下，甚至像林耐这样坚定的神创论者，在晚年也不得不承认由于杂交的结果能产生新种。和林耐的观点相反，法国学者.布丰(1707～1788)相信物种是变化的，现代的动物是少数原始类型的后代。他把有机体与居住环境联系起来，认为气候、食物和人的驯养等因素可引起动物性状的变异。1809年,另一位法国学者拉马克(1744～1829)在其《动物学哲学》中，用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程，创立了第一个比较严整的进化理论。1859年.达尔文发表《物种起源》一书，论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来，它们之间有亲缘关系，并提出自然选择学说以说明进化的原因，从而创立了科学的进化理论，揭示了生物发展的历史规律。19世纪80年代以来，以A.魏斯曼(1834～1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来，以T.杜布尚斯基(1906～1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就，进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末，日本学者木村资生等人提出中性学说，又在分子水平上揭示了进化的某些特征，补充、丰富了进化论。进化的进步性 地球上的生命，从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。生物界的历史发展表明，生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程，从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来，进化过程的进步具有如下特征：①在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈益专门化，效能亦逐步增高。②从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。生物进化的道路是曲折的，表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外，生物界中还存在特化和退化现象。特化不同于全面的生物学的完善化，它是生物对某种环境条件的特异适应。这种进化方向有利于一个方面的发展却减少了其他方面的适应性，如马由多趾演变为适于奔跑的单蹄。当环境条件变化时，高度特化的生物类型往往由于不能适应而灭绝，如爱尔兰鹿，由于过分发达的角对生存弊多利少，以至终于灭绝。对寄生或固着生活方式的适应，也可使机体某些器官和生理功能趋向退化。如有一种深海寄生鱼，雄体寄生在雌体上，雄体消化器官退化，唯有精巢特别膨大，以保证种族繁衍。有些研究者对进化的进步性表示怀疑，认为进步性不是进化的基本特征，也不是进化的本质。科学研究证明，进化不全都引起进步，进化过程中也有退化，但从有机界总的进化过程看，进步性发展是进化的主流和本质。进化的方式 生物界各个物种和类群的进化，是通过不同方式进行的。物种形成（小进化）主要有两种方式：一种是渐进式形成，即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种；另一种是爆发式形成,即多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生，但在植物的进化中却相当普遍，世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成（大进化）常常表现为爆发式的进化过程，从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念。达尔文认为，在生存斗争中，由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用，所以不能产生巨大的或突然的变化，它只能通过短且慢的步骤发生作用”。与达尔文的主张相反，早期遗传学家如荷兰的弗里斯等相信，新种可由大的不连续变异即突变直接产生，并把这种方式看作是进化变化的主要源泉，认为自然选择对生物的进化不起积极作用。现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变（基因突变和染色体畸变）或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用，整个群体的基因组成就会发生变化，造成生殖隔离，演变为不同物种。20世纪70年代以来，一些古生物学者根据化石记录中显示出的进化间隙,提出间断平衡学说,代替传统的渐进观点。他们认为物种长期处于变化很小的静态平衡状态，由于某种原因，这种平衡会突然被打断，在较短时间内迅速成为新种。生物的进化既包含有缓慢的渐进，也包含有急剧的跃进；既是连续的，又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
微生物微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。真核：真菌、藻类、原生动物。非细胞类：病毒和亚病毒。微生物一般地，在中国大陆地区的教科书中，均将微生物划分为以下8大类：细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。微生物的定义一切肉眼看不见的或看不清的微小生物的总称1 特点: 个体微小,一般<。构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的进化地位低。2 分类 原核类: 三菌,三体 。真核类: 真菌,原生动物,显微藻类。非细胞类: 病毒,亚病毒 ( 类病毒,拟病毒,朊病毒)3 五大共性: 体积小,面积大吸收多,转化快生长旺,繁殖快适应强,易变异分布广,种类多二、微生物的类群1 细菌:(1)定义:一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物(2)分布:温暖,潮湿和富含有机质的地方(3)结构:主要是单细胞的原核生物,有球形,杆形,螺旋形细胞壁基本结构 细胞膜细胞质结构 拟核鞭毛特殊结构 荚膜芽孢(4)繁殖: 主要以二分裂方式进行繁殖的(5)菌落: 单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基啊行大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落.菌落是菌种鉴定的重要依据.不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明毒都不同.2 放线菌(1)定义:一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物(2)分布:含水量较低,有机物较丰富的,呈微碱性的土壤中(3)形态构造:主要由菌丝组成,包括基内菌丝和气生菌丝(部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝,产生孢子)(4)繁殖:通过形成无性孢子的形式进行无性繁殖无性繁殖 有性繁殖(5)菌落:在固体培养基上:干燥,不透明,表面呈致密的丝绒状,彩色干粉3 病毒(1) 定义:一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的”非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞.(2)结构:(3)大小:一般直径在100nm左右最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒(4)增殖:以 噬菌体为例:吸附 侵入 增殖 装配 释放第二节微生物的营养一、微生物的化学组成C,H,O,N,P,S以及其他元素二、微生物的营养物质1 水和无机盐2 碳源:凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质来源作用3氮源:凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质来源作用:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物4 能源:能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能根据碳源和能源分类:5生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类：1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。2放线菌：皮肤，伤口感染。3螺旋体：皮肤病，血液感染 如梅毒，钩端螺旋体病。4细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染 ，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。5立克次氏体：斑疹伤寒等。6衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。7病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。8支原体：肺炎，尿路感染。生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质，腐败，正因为它们分解自然界的物体，才能完成大自然的物质循环。有些人误将真菌当作细菌，是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，1994年美国发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品，包括：接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面促进微生物工业时代的来临。工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20％，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。微生物在整个生命世界中的地位!当人类在发现和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的两大界－动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，直到70年代后期，美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式－古菌，才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所构成。在图示“生物的系统进化树”中，左侧的黄色分枝是细菌域；中间的褐色和紫色分枝是古菌域；右侧的绿色分枝是真核生物域。古菌域包括嗜泉古菌界（Crenarchaeota）、广域古菌界（Euryarchaeota）和初生古菌界（Korarchaeota）；细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外，其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见，微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树，认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支，一个是原核生物（细菌和古菌），一个是原真核生物，在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化，然后原真核生物经吞食一个古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。从进化的角度，微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话，则微生物约在3月20日诞生，而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。对我有帮助
在生物进化过程中，微生物与其宿主(人、动物、植物及微生物)、微生物及微生物以及他们与环境之间，由于长期相互适应的结果，在正常情况下，生物宿主的体表与体内分布着一定种类和数量的，形成一个生态系并保持生态平衡的特定微生物群，称之为正常菌群（NormalFlora）。正常菌群分布于人体体表以及与外界相通的腔道，分布部位有皮肤、呼吸道、外耳道、消化道（口腔；胃；空肠；回肠；结肠）、鼻腔、泌尿生殖道等，其中以肠道最多。这些微生物在长期的进化过程中和人形成共生关系。许多微生物对人不仅无害，而且有益。正常菌群中以肠道菌群最具有代表性,研究最有成效。肠道菌群总数可达为1014个细菌，为人体细胞总数的10~20倍，其中至少包括14个菌属（类杆菌、双歧杆菌、乳杆菌消化球菌、消化链球菌、肠球菌、肠杆菌等），约400~500种细菌，90%~是厌氧菌（双岐杆菌、乳杆菌等），肠杆菌、肠球菌等需氧菌数量极少。正常菌群有许多重要的生理功能：1、如菌群之间生物的拮抗作用，正常菌群在人体某一特定位粘附，定植和繁殖，形成一层菌膜屏障。通过拮抗作用，抑制并排斥过路菌群的入侵和群集，调整人体与微生物之间的平衡状态。2、免疫作用，正常菌群能刺激宿主产生免疫及清除功能。3、排毒作用，如双岐杆菌能使肠道过多的革兰氏阴性杆菌下降到正常水平，减少内毒素的吸收。4、抗肿瘤作用，能降解、清除体内的致癌因子，激活体内的抗肿瘤细胞因子等。5、抗衰老作用等。肠道菌群除了上述以上功能之外，对人体还有营养作用，人体肠道的正常微生物，如双岐杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素，如B族维生素（维生素B1、B2、B6、B12），维生素K，烟酸、泛酸等，还能利用蛋白质残渣合成非必需氨基酸，如天冬门氨酸、丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。浙江大学医学院附属儿童医院消化内科楼金玕
拮抗作用指一类微生物抑制或杀死它类微生物的作用。拮抗作用是微生物界的普遍现象。在生产实践中，微生物防治，通过生长竞争抑制或者代谢产物抑制来完成对有害病菌的防治。是低毒、残留小、保障食品安全的有效措施。前提是具有佶抗的微生物安全性，残留小
高钾血症对其心率的影响 侏儒钾离子后接连相关的设备侧心电图就可以的出了，原理就是高钾血症的影响
动物医学营养吧，有兽医营养
动物生理学是动物学的基础学科，对于研究世界上各种各样的动物特别是珍希动物意义重大。第一、在此基础上产生的仿生学对于人类的技术进步提供重要借鉴，比如研究鸟的上升力，飞翔的生理作用，可以提高人类飞行器上升高度和飞行的速度。又比如研究动物的消化可以借此利用动物来分解人类的各种垃圾。第二、研究珍稀动物比如大熊猫的生理活动，可以更好喂养和繁育这种稀有动物。第三、研究动物生理对于医学也有很大帮助，因为许多新药的研发都要进行动物实验。第四、动物生理研究也属于基础理论研究，这方面我国还是相对落后的，必须迎头赶上去。
没有听说过哦