18世纪中期以前，人们一直以为植物体内的全部营养物质都是从土壤中获得的，并不认为植物体能够从空气中得到什么。直到18世纪70年代，几位科学家的实验才揭开了植物从空气中获取营养的谜题。70年代初，英国科学家普利斯特利做了一个实验，他在一个密闭的玻璃罩内放入点燃的蜡烛和绿色植物，发现蜡烛不容易熄灭；他又将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。因此，他得出了植物可以更新空气的结论。但他却不知道植物更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。后来，经过许多科学家的不断探索和实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。
19世纪60年代，德国科学家萨克斯做了这样一个实验：把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。80年代，德国科学家恩吉尔曼用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果把上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩吉尔曼通过实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
至此，光合作用的原理被进一步揭示。科学家们还发现，光合作用分为两个反应阶段。第一个阶段中的化学反应，必须有光能才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。第二个阶段中的化学反应，没有光能也可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系、缺一不可的。
光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源，对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。光合作用可以大量制造有机物，绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物，人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。它还能转化并储存太阳能。地球上几乎所有的生物，都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量，归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。光合作用还能使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。而且还对生物的进化具有重要的作用。
光合作用的发现使人类更加微观地了解了植物，了解了植物存活和生长的原理，进而了解了生态。
条件反射的发现
同学们一定曾经在马戏团里或电视上见过那些训练有素的动物们，或是也曾经训练过自己的宠物。那么那些听话的动物们真的有那么聪明，能听得懂人类的语言或是能洞悉人类的想法吗？其实它们的大脑并没有那么高级，他们的一切“听话”的反应不过是在条件反射的支配下进行的。
从下面巴甫洛夫所做的实验中我们可以具体地了解条件反射的原理和它是怎样被发现的。
最初，巴甫洛夫仅仅是一位实验生理学家，他一直从事和专注于对消化系统的研究，发现条件反射是在一个偶然的事件中开始的。19世纪末的一天，巴甫洛夫在研究胃反射的时候，注意到了一个奇怪的现象：没有给狗喂食的时候，狗也会分泌胃液和唾液。比如，在正式喂食前，如果狗看见喂养者或者听见喂养者的声音，就会分泌唾液。巴甫洛夫认为，一定有什么原因来解释在没有食物的情况下狗也会分泌唾液这一现象。他想到了一个最为明显的解释：狗看见或听见了喂养者的样子或声音，受到了“刺激”，于是“意识到”自己马上就可以吃到食物了，这个念头使狗分泌唾液。
然而，巴甫洛夫一直很严谨，不愿轻易地采用这种主观的猜想。巴甫洛夫反对心理学，于是以生理学家的眼光提出了自己的解释，他认为，这完全是个生理学现象：狗是由于看见或听见刺激——经常喂食的人，而在大脑里面产生一种反射，这种反射引起了“精神性分泌”。巴甫洛夫继续思考，这些跟唾液和胃液并没有直接关系的刺激，是在什么时候以什么方式引起分泌唾液的反应的呢？对于这个问题，巴甫洛夫还不清楚。于是，从20世纪初开始，他开始对这一现象进行研究，而且一研究就花费了他整个后半生的时间。
巴甫洛夫想到，狗听见喂食者的声音或看见喂食者的形象，这两种刺激很显然都与分泌唾液这种反射行为没有直接的联系，它们又是如何引起这一反射行为的呢？为了解开这一疑题，巴甫洛夫设计了一个中性刺激参与到他的实验中。在给狗喂食之前先呈现一个中性刺激——铃声，铃声结束以后，过几秒钟再向喂食桶中倒食，观察狗的反应。刚开始，狗听到铃声只会出现一般的反射——竖起耳朵来，并不会出现唾液反射。但是，如果每次喂食之前都出现铃声的话，以后仅仅出现铃声狗就会分泌唾液。巴甫洛夫把这种反射行为称为“条件反射”，把铃声称为分泌唾液这一反射行为的“条件刺激”；而把食物一到狗的嘴里，唾液就开始溢出这种简单的不需要任何培训的纯生理反应称为“非条件反射”，将引起这种反应的刺激物——食物称为“非条件刺激”。
后来，巴甫洛夫和他的助手们变换了各种形式来验证“条件反射”的存在。他们变换了中性刺激，在喂食前使灯光闪动，或者在狗可以看见的地方转动一个物体，或者某个可以碰触到狗的物体，或者拉动狗圈上的某个部位。总之，他们尝试了各种可以被狗感受到的中性刺激，甚至还尝试了改变中性刺激与喂食之间的间隔时间，实验的结果都证明条件反射的确是存在的。
巴甫洛夫建立条件反射学说的过程充分体现了他作为一名科学家的基本素质，那就是细心观察，善于发现问题，充分试验，努力求证。
现代经典遗传学理论的建立
大家已经知道摩尔根是现代遗传学之父，那他是怎样建立了他的现代经典遗传学理论呢？
摩尔根大学毕业时，他的同学们有的经商，有的从教，有的办农场，有的去了地质队，而摩尔根对这些工作都不感兴趣，他也还没有想好自己将来的发展方向。最后，他报考了霍普金斯大学研究生院的生物学系。摩尔根走向生物科学的研究之路完全是偶然的。用他自己的话说：自己是因为不知道干什么好，才决定去攻读研究生的。
霍普金斯是一所优秀的大学，侧重于研究生教育，特别是它非常强调基础研究和培养学生的动手实验能力，大学富有特色的教学方法，为摩尔根日后的研究打下了良好的基础，并使他形成了“一切都要经过实验”的信条，他崇信实验结果更胜于权威们的结论。他取得的一系列重要研究成果，几乎都是从实验中得来的。所以摩尔根曾经对达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说持有怀疑态度，但经过实验的证明，他最终信服了他们的学说，并发展和完善了他们的学说。
在攻读博士研究生期间和获得博士学位后的十多年里，摩尔根主要从事实验胚胎学的研究。20世纪初，孟德尔逝世16年后，他的遗传学说才又被人们重新发现。摩尔根也逐渐将研究方向转到了遗传学领域。摩尔根起初很相信这些定律，因为它们是建立在坚实的实验基础上的。但后来，许多问题使摩尔根越来越怀疑孟德尔的理论，他曾用白腹黄侧的家鼠与野生型杂交，得到的结果五花八门。但与此同时，他对德弗里斯的突变论却越来越感兴趣，他开始用果蝇进行诱发突变的实验。他的实验室被同事们戏称为“蝇室”，里面除了几张旧桌子外，就是培养了千千万万只果蝇的几千个牛奶罐。
20世纪初，摩尔根的实验室里产生了一只奇特的雄蝇，它的眼睛不像同胞姊妹那样是红色，而是白的。这显然是个突变体，注定会成为科学史上最著名的昆虫。摩尔根极为珍惜这只果蝇，把它当成了宝贝，将它装在瓶子里，睡觉时放在身旁，白天又带回实验室。这只果蝇受到这样好的“待遇”，终于同一只正常的红眼雌蝇交配以后才死去，留下了突变基因，以后繁衍成一个大家系。这个家系的子一代全是红眼的，显然红对白来说，表现为显性，这正符合孟德尔的实验结果，摩尔根信服了孟德尔的理论，然后又继续他的实验。他又使果蝇的子一代交配，结果发现了子二代中的红、白果蝇的比例正好是3：1，这也是孟德尔的研究结果，于是摩尔根对孟德尔更加佩服了。摩尔根决心沿着这条线索追下去，看看动物到底是怎样遗传的。他进一步观察，发现子二代的白眼果蝇全是雌性，这说明性状（白）的性别（雌）的因子是连锁在一起的，而细胞分裂时，染色体先由一变二，可见能够遗传性状、性别的基因就在染色体上，它通过细胞分裂一代代地传下去。
染色体就是基因的载体！摩尔根经过实验得出了这个伟大的结论。他还和他的学生推算出了各种基因在染色体上的位置，并画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图。
由于摩尔根的努力，基因学说从此诞生，男女性别之谜也终于被揭开，现代经典遗传学理论也建立起来。
摩尔根通过细心试验观察，建立了经典遗传学理论，使遗传学结束了空想时代，重大发现接踵而至，并成为20世纪最为活跃的研究领域。
杂交水稻的诞生
作为“杂交水稻之父”，袁隆平是中国的英雄，也是有着世界性贡献的杰出科学家，他获得的一系列国际奖励便可证明他的功绩和他的地位。若回答“下个世纪谁来养活中国人？”没有哪位科学家比袁隆平更有资格回答了。
机遇只偏爱有准备的头脑。从一棵天然杂交稻开始，袁隆平开创了水稻育种的新历史。从20世纪50年代到60年代，袁隆平在农校一边教课，一边做育种研究。他每年都去农田选种，从野外选出表现优异的植株，找回种子播种，看它第二年的表现，这样来筛选具有稳定遗传优异性状的品种，是一种常用的方法。60年代初，袁隆平在一块田里发现一株稻鹤立鸡群，穗特别大，而且结实饱满、整齐一致，袁隆平是有心人，当然不会放过这个难得的研究对象。第二年袁隆平把它种下去，辛苦培育，满怀希望有好的收获，结果却大失所望。再长出来的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。但袁隆平没有因为失败而放弃，他坐在田埂上苦苦思索失败的原因，他想到第一年选出的是一棵天然杂交种，不是纯种，因此第二年遗传性状出现分离，而如果按照那棵原始株杂交种的产量来计算，亩产能达到1200斤，这在60年代是非常了不起的！他突发灵感，既然水稻有杂交优势，为什么非要选育纯种呢？从此他致力于杂交水稻育种。就这样，一个关系着16亿中国人吃饭问题的伟大的探索与成功，就这样由袁隆平的一个意念而开始并最终诞生了。
科学的道路不可能是一帆风顺，可无论是辛苦、挫折、失败，还是人为的干扰、破坏，所有的磨难都无法动摇袁隆平执著的梦想。
袁隆平为杂交水稻几乎奉献了自己的一切，知识、汗水、灵感、心血，没有什么不是为了那梦寐以求的杂交水稻。在研究的初期，为了获得一株必需的水稻天然雄性不育株，他和新婚妻子一起，在接下来连续两年的酷暑季节顶着烈日在安江农校实习农场和附近生产队的稻田里大海捞针般地寻觅，他们的辛苦得到了回报，在前后共检查了4个常规水稻品种的14000多个稻穗后，终于找到了6株雄性不育的植株。
身体的劳累还在其次，此外袁隆平还承受着来自学术界权威的质疑与反对。他面对巨大的舆论压力，仍没有退缩。当时学术界流行的经典遗传学观点认为，水稻是自花授粉作物，经过长期的自然选择和人工选择，许多不良的因子已经被淘汰，积累下来的多是优良的因子，所以自交不会退化，杂交也不会产生优势，从而断言搞杂交水稻没有前途，甚至说研究杂交水稻是“对遗传学的无知”。然而袁隆平并没有被这些压力压到，他坚信实践才是真正的权威！
60年代中期，经过两个春秋的艰苦试验，袁隆平对水稻雄性不育株有了较多的感性认识，这时他开始把获得的科学数据进行理性的分析整理，撰写出首篇重要论文——《水稻的雄性不孕性》在中国科学院出版的权威杂志《科学通讯》第4期发表。这篇论文的发表，标志着在国内开了杂交水稻研究的先河，这不仅是一个普通意义上的水稻育种课题的启动，而且开创了一个划时代的崭新的研究领域。在随后的30多年间，他在杂交水稻这个领域始终保持着世界领先地位，他的研究成果一个接一个，他创造的杂交水稻神话一个接一个。从70年代到90年代，我国累计推广种植杂交水稻35亿亩，增产稻谷3500亿公斤，相当于解决了3500万人口的吃饭问题，确保了我国以仅占世界7％的耕地，养活了占世界22％的人口。
袁隆平用知识和汗水在中国古老的土地上，圆了华夏民族几千年都在渴盼的梦想，写下了一个震惊世界的神话。
袁隆平在中国乃至在世界上都是一个众人周知的名字，因为他是一个神话的缔造者，是我们中国的英雄。杂交水稻的诞生不仅是袁隆平刻苦钻研、辛勤汗水的结晶，也是我们所有中国人的骄傲。
发酵工程的创立
所谓发酵工程是指把微生物发酵现象用于生产生活，它是生物学和工程技术相结合的产物。微生物的发酵在大约在距今八千年前至公元17世纪这段漫长的历史时期时就开始了，那时人们还没有发现微生物的存在。最常见的例子就是发面、天然果酒的酿制、牛乳和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等。其中应用水平最高的是中国人在制曲、酿酒方面的伟大创造。