本书是教育部、科学技术部、中国科学院和国家自然科学基金委员会联合组织开展的“10000个科学难题”征集活动的重要成果，书中的难题均由国内外知名的生物学专家撰写。书中收集了有关生物学很多分支学科及生物学的应用等方面的大量问题，以及当今一些重要的生物学问题。
本书可供高等院校和科研单位生物学领域的研究生、科研人员阅读参考，也可供对生物学感兴趣的其他读者阅读。有兴趣的读者可以在此基础上就其中的某一问题进行深入探索和研究，一些研究生也可以在导师的指导下选择其中的某一问题作为自己的研究课题。
样章试读
目录
- 《10000个科学难题》序
前言
动物、植物、微生物生物学
蜉蝣是不是最早分化的有翅昆虫? 周长发
昆虫的翅及飞行能力从何而来? 周长发
深部地下生物圈有多大? 戴欣
环境微生物群落中的基因交流 佘群新
耐辐射球菌何以能够耐受高剂量辐射? 华跃进 陆辉明
为什么不同种类植物的叶片排列顺序不同? 李颖章
为什么植物根会向地性生长? 李颖章
为什么生长素在体细胞胚胎发生中有不同功能? 李颖章
为什么有些植物必须经过一段时间低温后才能开花? 韩玉珍
为什么植物的花粉管能准确地进入胚囊? 韩玉珍
有花植物双受精过程中配子融合是随机的吗? 韩玉珍
动物的种间自然杂交是否为新物种形成的动力之一? 刘星月 杨定
昆虫的祖先是谁?它们有翅吗? 张魁艳 杨定
昆虫是“飞翔的甲壳类”吗? 孙红英 周开亚
蛇类起源之谜 严洁 周开亚
植物的衰老及其调控 蒯本科
光合作用放氧之谜 卢从明
为何植物叶片表现出五颜六色? 卢从明
为什么豆科植物能够进行共生固氮作用? 罗利
真菌的祖先是谁? 莫明和 张克勤
人造化合物微生物降解途径是如何形成和演化的? 刘双江
极端嗜热微生物如何适应高温生长环境? 郭莉 黄力
卵胎生和温度性别决定在爬行动物中是否具有进化兼容性? 计翔 丁国骅
生命起源与演化生物学,生物多样性与系统生物学,生态学
地球上出现过多少种生物? 梁爱萍
特有种的形成原因及其生物地理学意义 薛大勇 李静
生物多样性与生态系统功能的关系 张全国 张大勇
生物多样性的维持机制 张全国 张大勇
互利共生关系的维持 张全国 张大勇
合作行为的进化 王世畅 陶毅
鸟类的起源与早期演化 张福成 郑光美
鸟类是否具有语言? 雷富民 邢晓莹
鸟类的迁徙和定向之谜 孙悦华
甲螨在土壤生态系统环境中的作用 陈军
昆虫的变态发育 冯启理
蝙蝠是如何进化出飞行能力的? 李明 刘志瑾
基因组的进化与人类起源 宿兵
动物的配偶选择与婚配制度 张正旺
哺乳动物扩散之谜 胡义波 魏辅文
动物种群数量的调节之谜 王德华
生物的体型为什么有如此深远的影响? 王德华
鱼类的洄游和定向机理 张春光
熊猫的“伪拇指”是如何进化形成的? 吴琦 魏辅文
遗传、细胞及发育生物学
为什么地球上所有生物都用同一套遗传密码? 于军
克隆动物安全吗? 周琪
转基因动植物安全吗? 周琪
衰老是受遗传控制的吗? 王友亮 杨晓
人类性别是如何决定的? 周荣家
获得性遗传是否存在? 滕花景 孙中生
人类的左利手(左撇子)是如何遗传的? 王杰思 孙中生
生物节律对动植物生长和人类疾病的影响是什么? 王秀杰
某些动物性别转换是如何发生的? 周荣家
动物胚胎形态素的浓度梯度是如何建立和应答的? 黄勋
子宫是完成胎儿发育所必需的环境吗? 杨增明
为什么有的哺乳动物胚胎延迟着床? 王海滨 段恩奎
动物器官形态和大小是如何控制的? 张建
两栖类动物肢体再生的位置信息是什么? 孟安明
为什么肝脏能够再生? 罗凌飞
原始生殖细胞是如何产生的? 陶庆华
卵泡的形成与发育是如何调节的? 夏国良 毛冠平 王建为
哺乳动物受精时为什么只有一个精子穿入卵子? 孙青原
受精前有精子之间的竞争、精子选择和卵子对精子的吸引吗? 孙青原
人造生殖细胞可能吗? 吴际 罗华程 周励
人类单性生殖有可能吗? 孙青原
生殖隔离的分子遗传机理是什么? 刘耀光
植物有性生殖与无性生殖是如何起源和进化的? 山红艳 孔宏智
干细胞是治疗多种疾病的新希望吗? 周琪
一个细胞如何分裂出两个不同的后代细胞(不对称分裂)? 何大澄
细胞核的高度有序组构与基因组的功能是怎样的关系? 方玉达
细胞有丝分裂后期所有成对染色单体同时分离的信号如何传递? 何大澄 张培
细胞中各种物质精确有序转运的分子机制是什么? 刘佳佳
植物的细胞壁是怎样形成的? 李来庚
植物对病原菌的先天免疫机制是什么? 何祖华
作物驯化的靶标与生理基础是什么? 何祖华
多倍化在植物物种形成中的作用是什么? 孔宏智
植物激素作用的分子机理是什么? 李传友
作物杂种优势遗传的分子基础是什么? 黄继荣
生物化学、生物物理学、分子生物学、计算生物学与生物信息学
DNA为什么在一个细胞周期内只复制一次? 孔道春
DNA构象如何影响基因的表达? 魏文胜 朱玉贤
动植物体内的生物钟是怎样形成的? 秦咏梅 郭红卫
复杂的人类转录组李炯棠 魏丽萍
成瘾为什么常常难以彻底戒断? 李川昀 魏丽萍
智力与行为演化的分子机理 黄岳 魏丽萍
怎样利用计算机模拟来了解动物感觉系统的计算机制? 陶乐天
神经退行性疾病中淀粉样物质积聚的机理是怎样的? 雷红星
蛋白质三维结构和功能是如何演化的? 刘海燕
蛋白质的动态性与其功能有什么内在关系? 胡红雨
胆固醇在细胞内是如何运输的? 王江 宋保亮
核酸是唯一的遗传物质吗? 周波 周金秋
为什么有的酶催化反应的最适温度很高而有的却很低? 林其谁
为什么有的病毒不致病? 刘舟 周雪平
什么是非编码RNA? 陈润生
测序技术还能走多远? 吴涛 陈润生
如何才能制造出人造细胞? 程和平
细胞如何对代谢过程进行集成管理? 卢山 陈晓亚
糖复合物中聚糖蕴藏着大量的生物信息吗? 查锡良
如何做到实时可视化检测细胞内ROS? 程和平 侯婷婷
蛋白质结构预测为何仍难尽人意? 蒋太交
基因调控网络如何应对噪声? 侯中怀
如何通过网络模型构建实现复杂表型的可预测性和可控制性? 韩敬东
同卵双生表型差异的分子遗传基础是什么? 于军
活细胞内的酶活力能实时跟踪吗? 林其谁
核基因组与核外基因组是如何协调的? 林其谁
怎样才能让植物合成我们想要的化合物? 卢山 陈晓亚
蛋白质是如何通过别构效应来传导信号的? 戚逸飞 来鲁华
线粒体进化过程中为何选择性保留少部分线粒体自身基因? 陈佺
细胞自吞与细胞内的垃圾处理和回收系统 陈佺
生理学、免疫生物学
正常细胞如何转变成肿瘤细胞以及肿瘤细胞如何逃脱机体的免疫监控? 陈吉龙
宿主细胞如何识别病毒并产生Ⅰ型干扰素来抗病毒?病毒又如何破坏宿主的干扰素反应? 程根宏
激活原生肿瘤内的免疫活性能否用来治疗转移的肿瘤? 付阳心
免疫系统为什么只对极少数蛋白质抗原序列产生强烈应答(免疫优势)? 高斌 刘长振
“坏基因”HLA-B27怎样促使强直性脊柱炎发生? 高斌 刘长振
通用流感疫苗为什么难制备?人类能有一针有效流感疫苗吗? 高福 刘文波 刘翟
受精卵为什么会在母亲子宫着床而孩子长大后又可能不能移植母亲器官呢?免疫排斥是怎么回事? 高福 孙业平
如何利用宿主限制因子防治病毒感染 高光侠
肥胖是如何引起糖尿病等其他代谢性疾病的? 李蓬 徐俐
人体为什么要储存脂肪?人为什么会发胖? 李蓬 徐俐
胰岛素如何促进葡萄糖的转运? 李蓬 徐俐
人体有褐色脂肪组织吗? 李蓬 徐俐
如何通过免疫干预防止“休眠”的肿瘤细胞被激活 孟颂东
免疫细胞进出肿瘤细胞现象的确切生物学意义和机制是什么? 时玉舫
通过免疫受体编辑研究是否可以验证存在“反向中心法则”的可能性? 王小宁
人免疫缺陷病毒(HIV)感染为什么会导致艾滋病? 张立国
调节性T细胞抑制机制 周旭宇
Ca2+浓度增加的不同生物学功能是如何实现的? 朱玲玲 范明
动物体内时间节律的调控网络是怎样的 朱玲玲 范明
生理性低氧的规律与意义 朱玲玲 范明
细胞信号转导网络的内稳态平衡机制 朱玲玲 范明
衰老的本质 赵永崎 范明
亚健康的科学内涵 赵永崎 范明
人类是否存在外激素 赵永崎 范明
睡眠的意义与机制是什么 赵永崎 范明
人工舱室环境耐受能力的生理学基础和生物学指标 李京宝 商澎
人类对极端自然环境的耐受能力的机制 田宗成 张蓉 商澎
神经生物学、生理心理学、认知与行为学
脑发育中神经元如何迁移到达特定部位 赵文龙 袁小兵
大脑血管网络是如何形成的 杜久林
幼态持续现象在人类进化中的作用 Mehmet Somel 唐麟 Philipp Khaitovich
如何调控受体和离子通道在细胞膜上的数量和精确定位 鲍岚 罗建红
解析神经元离子通道的结构与功能 徐天乐
动作电位的爆发和传播机制是什么 舒友生
神经系统信号传导的精确性和特异性是如何形成的? 丁梅
神经信息如何编码胡三觉 刘一辉
胶质细胞的功能是什么? 饶志仁
长期记忆的机制或物质基础是什么? 陆巍
睡眠之谜 黄志力 徐昕红
语言与脑是如何进化的彭聃龄 卢春明 丁国盛 刘丽
人类怎样调控自己的情绪 黄宇霞 罗跃嘉
我们如何进行决策? 张柯 郭爱克
意识和智慧的生物学基础 贺永 罗跃嘉
揭示智力障碍的分子遗传学基础 姚爱玉 陶炯 张永清
抑郁症和精神分裂症是怎样发生的? 李涛 张岱
老年性痴呆是如何发生的? 钟春玖
帕金森病是怎样发生的 杨乔乔 镇学初 周嘉伟
为什么会发生肌萎缩侧索硬化病 齐新 崔丽英
癫痫的发生机理 陈忠
脑缺血神经元死亡的发生和防治 高天明
干细胞诱导分化与神经组织修复和再生 刘勇 焦建伟
如何使中枢神经再生 何成
如何促进周围神经再生 顾晓松
为什么会发生药物成瘾? 崔彩莲 陆林
为什么会发生慢性疼痛? 张旭
揭示针刺麻醉与针刺镇痛的机理 万有
神经甾体在脑内有何作用? 董毅 郑平
神经毒素的秘密 刘志睿 姜峰 陶杰 翁春春 吉永华
能否用疫苗治疗慢性脑病 孙长凯 肖保国
如何进行脑功能的活体检查 魏晓菲 王立平
通过植入脑内的集成电路芯片控制神经活动 苏学成 杨俊卿
生物技术科学
糖可作为免疫调节剂或作为抗原,其调节免疫及抗原活性的根本区别为何? 王克夷 杜昱光
生物大分子基本结构单元的手性由来 王克夷 杜昱光
小小的唾液酸中蕴藏着多大的奥秘? 王克夷
为何细胞中蛋白质的O-糖基化及N-糖基化过程中存在着明显的差异? 王克夷 杜昱光
糖蛋白中的糖链代谢及结构异常与疾病形成 王克夷 杜昱光
吸引人的微藻“油井” 欧阳平凯
“吃干榨尽”低劣生物质 欧阳平凯
微生物合成的聚合物——应用生物材料 陈国强
活性污泥和高效降解微生物在处理废水中的应用及问题 沈树宝
发酵生物制氢与微生物电解池制氢 邢新会 张翀
产烃产油微生物——21世纪生物能源的曙光 李元广 范建华
未培养微生物资源的认识及开发利用 周成 马延和
微生物细胞网络的重构 孙际宾
可移动遗传元件在微生物适应和演化中的功能 李寅 朱林江
酶的高通量筛选 林章凛
酶的分子改造和化学修饰 林章凛
纤维素高效降解酶系与菌种 林章凛
微生物跨膜物质运输——机理与调控 林章凛
生物炼制中五碳糖的高效利用问题 林章凛
细菌之间有交流吗(群体效应)? 林章凛
低温产甲烷菌为何耐寒? 陈紫鹃 东秀珠
抗逆微生物的开发董志扬 东秀珠
环境微生物菌群表征 宋磊 东秀珠
益生菌:科学还是伪科学? 陈坚 张娟
现代生物技术在环境治理中将扮演什么角色? 陈坚
诠释生命与重塑生命:系统生物学和合成生物学横空出世 傅鹏程
木质纤维素资源高效生物转化的难点与问题在哪里?——植物细胞壁的抗微生物降解屏障 王禄山 曲音波
编后记
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