從20世紀的研究進展上看，生命科學的研究內容、研究對象和研究方法發生了很大的變化，從形態、分類、生理的研究，進入到細胞、細胞器和大分子水平，進而深入到蛋白質、核酸的基本結構原子與分子的組成，了解其本質和控製的機製，認識其相同點與區別，生命科學進入一個新的發展階段。進入21世紀以來，生命科學和生物技術的發展更是突飛猛進。
9.1生命研究的新興領域
20世紀後半葉，生命科學各領域所取得的巨大進展，特別是分子生物學的突破性成就，使生命科學在自然科學中的位置起了革命性的變化。很多科學家預言21世紀是生物學的世紀，雖然目前對這些論斷還有不同看法，但毋庸置疑生命科學對自然科學所起的巨大推動作用，將繼續蓬勃發展。先進的生物科技不斷提高人們對生命的認知，無數生物製品不斷提高著人們的生活質量。
目前生命的探索主要集中在幹細胞、癌症和基因組學、艾滋病和長壽的研究等方麵。隨著生活質量的不斷提高，人們對壽命的預期在不斷增長。而目前人口流動加劇，慢性病越來越多，感染性疾病傳播迅速。人們已經認識到，個人的基因易感性與環境影響因素之間的作用是引起複雜慢性病的重要因素。為了應對這些挑戰，需要尋找預防、早期發現和治療這些最普遍的疾病的新方法。
分析兩個家庭體係的兩種不同的遺傳病同時發病的概率，並且推算出他們後代的基因型以及表現型，包括其發病概率。這為遺傳病的預測和診斷提供了很好的理論依據，並可以通過基因工程，運用基因療法從根本上進行治療。
在各個重點研究方向的大前提下，下列生命科學的課題受到特別的關注，也得到了新的發展。
癌症研究
特定測試過程的開發，該過程可以提供如下信息：患者對某一特定治療手段如何反應以及治愈的機會是多少（個體治療的預測過程）；高創新性的腫瘤放射治療方法的進一步開發，例如重離子治療。
神經係統疾病研究
隱藏在疾病中的分子過程、細胞過程和係統過程的分析；創新成像技術的開發，比如MRI/PET技術，該技術可以對器官的解剖細節和功能細節同時進行分析，還包括對這些技術進行檢驗的臨床研究。
感染研究
人畜共患病的研究。這類病主要指可以從牲畜傳染給人類的病毒性和細菌性疾病，比如SARS。
工業應用方麵
分解垃圾、降解土壤中DDT等的基因工程菌的研究構建。
環境對疾病的影響的研究
環境因素（比如納米顆粒）引起的呼吸道疾病的研究，並開發新的治療手段；基因材料的化學改變方麵的基礎研究及其引起的基因控製變化的研究。
多因素疾病的研究
進一步了解疾病的發病機製中所隱藏的複雜分子變化，開發和建立合理的動物模型。
在生命科學領域，還有兩項具有戰略研究意義的跨方向重點研究，首先是流行病學和預防醫學，第二個是轉化研究。
大部分人的慢性疾病都是在晚期才能診斷出來，這就意味著在未來的研究中，診斷風險和預防具有非常重要的意義。流行病研究可以把研究成果應用於大多數疾病的防治。通過研究，科學家們希望發現導致疾病的遺傳和環境風險因素，從而發現如何進行疾病的早期診斷和治療。
跨方向研究的第二個重點是轉化醫學研究，包括所有需要由基礎研究和臨床科學進行分析的領域，從而保證具有良好前景的研究成果能夠盡快地得到臨床應用。與製藥、生物技術和醫療工程行業的戰略性合作也促進了本領域的發展。
人工誘變選育優良的生物品種是轉化研究在農業方麵的主要應用，如現有的“京花一號”就是花藥離體培養技術選育的，穗大粒多、豐產性好、適應性和抗病性強。
在研究方向的多樣化、細化和深化的同時，新型技術的出現和發展給了科學研究與實際應用極大的便利。其中納米技術和克隆技術發揮著無可取代的作用。
納米技術是新發展的一種能操作細小到0.1～100納米物件的技術，生物芯片和生物傳感器等都歸於納米技術的應用範疇。我們利用納米生物學從微觀的角度來觀察深層的生命現象，並對分子進行操控和改性。人類行進在納米生物學探索之路上的時間並不長，但是已經取得了相當可觀的研究成果。
現今納米生物技術研究領域主要集中在以下幾個方向：納米生物材料、病原體檢測、納米生物器件研究、藥物傳輸和納米技術在臨床診療中的應用。納米生物技術是國際生物技術領域的前沿和熱點，在醫藥衛生領域有著廣泛的應用，特別是納米藥物載體、納米生物傳感器和成像技術以及微型智能化醫療器械等，在疾病的診斷、治療和衛生保健方麵發揮重要作用。
納米材料由於結構的特殊性，表現出許多不同於傳統材料的理化性能。在醫學領域中，納米材料已經得到廣泛且成功的應用。最引人注目的是作為藥物載體，或者製作人體生物醫學材料，例如人工腎髒、人工關節等。在納米鐵微粒表麵覆蓋一層聚合物後，可以固定蛋白質或酶，用以控製生物反應。此外，用納米陶瓷微粒作載體的病毒誘導物也取得了成功。由於納米微粒很小，比紅細胞還要小很多，所以可以在血液中自由運行，在疾病的診斷和治療中也發揮著獨特的作用。
生物器件擁有像遺傳基因分子那樣的自我複製的功能。科學家們利用這一特點運用納米加工技術，按照生物體內分子設計的方式合成、複製各種有用途的生命零件，比方說運算速度更快、具有生物智能的生物計算機，利用生物零件組裝而成的具有一些特定功能的納米生物機器人，將無機材料或晶體材料與生物零件結合製成的具有生命功能的納米電路等。伴隨著合成生物學的興起，人們對細胞內基因調控網絡與信號傳導的人工設計與合成逐漸熟悉，進而促進了載體納米生物技術的發展。
納米生物學用納米技術研究細胞內部的各種結構和功能。例如，對於DNA的形態觀察、特征研究以及基因改造，還有對於人類大腦功能的探索，有助於研究人類記憶、語言、思維和學習等眾多高級功能。
醫學的發展離不開現代化的醫療設備與器械。以納米技術為基礎的醫療器械，將為納米醫學的發展帶來新的曙光。
目前，在納米器械方麵研究較多的是分子電動機。所謂分子電動機就是指分子機械，即在分子水平上的一種複合體，是能夠作為機械部件的最小實體。它是通過外部刺激（如采用光化學、電化學等方法改變環境）使分子結構、構型或構象發生較大的改變，並且必須保證這種變化的可控和可調製性，而不是發生無規的改變，從而在理論上使體係具有對外機械做功的可能。當然，還有仿生學方麵的研究，這算得上是納米生物學中最為熱門的研究內容了。並且這一研究在這些年來也取得了不小的成果。
科學家一直在研究將微生物的本領應用到納米機械的設計中。例如大腸杆菌等利用鞭毛驅動，相當於用1%馬力（7.35瓦）使重量為60千克的物體像人騎摩托車一樣飛速前進。
基於此設計製造的鞭毛電動機應該算得上是世界上最小的電動機了吧！這種生物電動機，以螺旋轉動來驅使鞭毛旋轉，通常是由10種以上的蛋白質共同組成。直徑30納米的鞭毛電動機轉速卻可達到15轉/分，能在1微秒內進行左轉或右轉地相互切換。在外部電場的作用下也可實現速度的改變！
鞭毛電動機轉動的動力源是細菌內支持電動機的薄膜內外的氮、氧離子的濃度差。科學家通過實驗證明了細菌體內外的電位差也可驅動鞭毛電動機，現在正設計一種能用電位差駕馭的人工鞭毛電動機驅動器。
提到生物方麵的高端技術就不得不提克隆技術。我們通常所說的克隆是指經過有意識的設計來產生的與之前的個體完全相同的個體。在生物學上，克隆有時也指克隆一個基因或是克隆一個物種。即從一個個體中利用PCR等技術獲取一段基因，然後通過特定載體將其插入另外一個個體中，再用於研究或利用。克隆有時候也指成功地鑒定出某種性狀表現型的基因。所以當生物學家們聲稱一些疾病的基因被成功地克隆時，其實是在說這個基因的位置和DNA序列已經被成功地測定出，而獲得的該基因的拷貝則是在鑒定此基因時獲得的副產品。
胚胎幹細胞（ES）是具有形成所有成年細胞類型潛力的全能幹細胞。科學家們一直在著手研究怎樣誘導幹細胞定向分化為特定的組織，來替代病患體內受損的組織，例如在糖尿病患者體內植入能夠產生胰島素的細胞。如今，科學家們已經能夠通過誘導使豬的ES分化為跳動的心肌細胞，使人的胚胎幹細胞分化為間充質細胞和神經細胞以及使小鼠ES生成內胚層細胞。這些結果都為細胞和組織替代療法奠定了基礎，開辟了醫學治療的新道路。
目前，科學家已成功分離到人的ES，而體細胞克隆技術則為生產患者自身的ES提供了技術支持。將患者的體細胞移植到去核的卵母細胞中形成重組胚，將重組胚體外培養至囊胚期，然後從囊胚內分離出ES，通過誘導使獲得的ES定向分化為所需的特定細胞（如神經細胞、血細胞和肌肉細胞），用於替代治療。這種最終目的是用於幹細胞治療而非獲得新的克隆個體的核移植法，科學家們將其稱之為“治療克隆”。可見，克隆技術的發展是日後人類解決各種疾病的強大後盾。
不過，盡管克隆研究取得了相當不錯的成果，但克隆實驗的成功率還是偏低的。克隆羊多利出生前研究人員們曆經了276次失敗；而70隻小牛的出生則是在研究人員們曆經9000次嚐試後才獲得的成功，並且1/3的小牛在幼年時期就已經死亡；克隆馬也是經曆了328次嚐試後才成功出生的。而一些物種例如貓和猩猩，至今仍沒有成功克隆的報道。還有狗的克隆實驗，也是經過了數百次反複。克隆羊多利出生後的年齡檢測表明它在出生的時候就已經上了年紀。它6歲的時候就患上了一般羊在老年時才得的關節炎。這樣的提前衰老被科學家們解釋為端粒的磨損造成的。端粒位於染色體末端，隨著細胞分裂，端粒在複製過程中不斷磨損變短，這通常被認為是機體衰老的一個原因。然而，研究人員在成功克隆牛後卻發現它們實際上比原來更年輕了。分析它們的端粒後表明它們不僅僅是回到了一般牛出生時的長度，甚至比一般出生時候的端粒更長。這一發現意味著它們可以比一般的牛擁有更長的壽命，不過由於過度生長，它們中的很多個體都過早夭折了。但是研究人員們相信，有關端粒的研究最終可以用來改變人類的壽命。
除了能造福人類外，克隆技術也存在弊端，克隆技術導致的基因複製，會威脅到生物基因的多樣性，生物的演化將有可能出現一個逆向的顛倒過程，即由複雜走向簡單，這對於生物的生存是極為不利的。不僅如此，克隆人存在是對自然生殖的代替和否定，打破了生物演進的自然規律。總的來說，基因工程給我們人類帶來了許多益處，但也引發諸多問題和擔憂。就好似一把雙刃劍，我們的任務就是要趨利避害，將其更好地為人利用。
科學家們在研究過程中不斷遇到難題，同時又不斷解決著難題，一層層解開生命的神秘麵紗，並利用已知的內容不斷改進技術與知識來造福人類。通過我們對生命的不斷探索、不斷研究，也許未來的某一天，困擾我們多時的癌症、艾滋病，以及各種遺傳性疾病都會被逐一打敗。
9.2對外星生命的探索
《星球大戰》《外星人ET》《世界大戰》等一係列有關外星生命的科幻大片想必你一定是看過的。對那些長相稀奇、能力超群的外星生命也一定是半信半疑。自從1972年天文學家對外太空發送無線電波信號而收到一個“WOW”的回聲之後，人們越來越相信宇宙中是存在生命的。那麼，外星生命到底存不存在？如果真的存在外星生命，那這些外星生命會不會長得像影視中的外星人一樣？會不會如人們想象般聰慧過人？又是否愛好和平，會不會攻擊我們呢？