4.类比方法
简单地讲，类比法就是比较事物的相同点，比如苹果和香蕉都是水果；对比法就是比较事物的不同点，比如苹果和香蕉的颜色一个是红的，一个是黄的。类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是结论，那么类比思维过程就是一个推理过程。古典类比法认为，如果我们在比较过程中发现被比较的对象有越来越多的共同点，并且知道其中一个对象有某种情况而在另一个对象中还没有发现这个情况，这时候人们的头脑就有理由进行类推，由此认定另一对象也应有这个情况。现代类比法认为，类比之所以能够“由此及彼”，之间经过了一个归纳和演绎程序，即从已知的某个或某些对象具有某情况，经过归纳得出某类所有对象都具有这情况，然后再经过演绎得出另一个对象也具有这个情况。现代类比法是“类推”，它的本质是归纳和演绎的辩证综合。
类比法是一种将抽象思维和形象思维融为一体的独特的思维方法。类比法具有一些独特的特点。
（1）跳跃性。类比法是从个别到个别或从特殊到特殊的推理方法，它不同于从特殊到一般的归纳方法，也不同于从一般到特殊的演绎方法。归纳法脱离了对大量特殊事物的观察分析，就无法归纳；演绎法脱离了从大量特殊事物中抽取出来的普遍法则，也就无从演绎；而类比方法是在两个（类）特殊事物之间进行分析比较，只要事物之间有一点点相似，都可以对它们进行类比。在科学研究中，当事实材料比较少或发现的新事物与原有理论发生根本矛盾时，归纳法或演绎法就不能发挥作用，而类比方法可以完成从“特殊到一般，一般到特殊”这个跳跃性的逻辑推理过程。
（2）创造性。因为类比是对所研究的对象在形态、属性、结构、功能等方面进行比较，所以在类比对象和研究对象之间不必存在明确的联系，是从已知事物的判断过渡到未知事物的判断，这是类比法的创造性之所在。另一方面，类比也是一个从特殊到特殊、从一般到一般的直达过程，之间没有限定如何进行过渡，这种逻辑上的空缺为思维自由创造了空间。
（3）或然性。类比法的结论具有较大的或然性。类比法不是以对象属性之间的必然联系为前提的，而是以一定的推测为出发点；不是既注意客观对象的同一性又注意对象的差异性，而只是根据相似属性进行类比推理。由于这种推理的客观根据不充分，所得结论不一定全都可靠，这一点不如归纳和演绎方法那样严密。因此，在用此法时要注意和其他思维方法配合使用，并接受实践的检验。
生物学研究对象是生命，生命是自然界中最复杂的现象之一，因此，认识生命的规律和本质不是一件轻而易举的事情。如何去认识生命？用人们最熟悉的事情与生命系统进行类比，是人们认识生命的一个重要途径。类比法可以激发人们的想像力，打破传统思想的束缚，明确新的方向，是提出科学假说的重要途径。18世纪中叶奥地利医生奥恩布鲁格（Joseph Leopold Auenbrugger，1722-1809年）将人体胸腔积液与装在桶内的酒相类比，根据其父由叩击酒桶的声音推知酒量多少，首创了叩击人的胸腔部位推知胸腔积液的情况，从而发明了叩诊法，在临床上对疾病诊断和治疗有一定指导作用；钱潮等发现用阿托品抢救中毒性痢疾，就与类比法有关；类比方法是医学研究中模拟实验的逻辑基础，一种新药物在临床应用之前，总是先在动物身上进行试验，先从动物身上考察新药物的效应，以此来类推人体对新药物可能引起的反应。总之，类比法对医学发展起了很大的促进作用，在科学技术和实验手段发达的今天，正确而有效地应用类比法以获得新思路与研究途径，仍然是科研成功的重要因素之一。
为了使类比在科学发现中发挥有效作用，需注意以下几点。
（1）类比所根据的相似属性越多，类比的应用越有效。这是因为两个对象的相同属性越多，意味着它们在自然领域（属种系统）中的地位越接近，这样推测其他的属性相似度就更合乎实际。
（2）类比所根据的相似属性之间关联性越高，类比的应用越有意义。因为如果类比所根据的相似属性是偶然存在的，仅仅是表面的东西，类比的推论就不可靠。如果类比所依据的是相似属性，是受规律所支配的，不是偶然的表面的东西，那么推论的可靠程度就较大。
（3）类比所根据的相似数学模型越精确，类比的应用就越有成效。因为只有在精确的数学模型之间作类比，才能把其中相关的元素分别准确地对应起来，才能促进新发现的产生。
5.分类方法
分类方法又称科学分类法，是生物学用来对生物的物种归类的办法。
生物的一般分类层次：界、门、纲、目、科、属、种。生物的具体分类层次：
总界（Superkingdom）、界（Kingdom）、门（Phylum）、亚门（Subphylum）、总纲（Superclass）、纲（Class）、亚纲（Subclass）、总目（Superorder）、目（Order）、亚目（Suborder）、总科（Superfamily）、科（Family）、亚科（Subfamily）、属（Genus）、亚属（Subgenus）、种（Species）、亚种（Subspecies）。传统上，生物被划分为五界，它是由Sahn等于1949年提出的，即原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界。根据生物在分类中的位置，可以知道彼此在演化方面关系的亲疏远近，月季与玫瑰为同属；月季与玫瑰、苹果、梨为同科；月季与虎耳草为同目；由此可见，月季与玫瑰的关系要比月季与虎耳草的关系更近。
人类认识生物的第一步，是对周围的花草虫鱼命名和分类。现代生物分类法源于林奈的分类系统，他根据物种共有的生理特征分类；林奈之后，根据达尔文共同起源的原则，此系统被逐渐改进；后来，对生物的形态观察延伸到显微镜下；近年来，分子系统学应用了生物信息学方法分析基因组DNA，正在大幅改动很多原有的分类。目前生物分类已从形态学、比较胚胎学、比较解剖学和古生物学等方面的研究扩展到多个学科。
近几十年来，随着分子生物学的发展，现代分类学家在分类的过程中，广泛采用了生理、生化、免疫学、生态分布、遗传学及分子生物学的技术进行分类学研究，以便获得更为可靠、更为全面的分类学依据，来确定生物间的亲缘关系，使“自然分类”更符合自然的本来面貌。例如，以染色体的形态和数目、减数分裂时染色体的行为方式可获得细胞学依据；以一些代谢的小分子化合物，如植物碱、酚、糖、糖苷等和一些大分子化合物，如DNA、RNA和蛋白质等，通过血清、电泳等方法获得的生化指标可获得生物化学依据；以一些较稳定的同源生物大分子，如血红蛋白、细胞色素等的氨基酸序列、相对应的核苷酸序列在结构上的差异程度可获得分子生物学依据。这些都可作为分类依据来确定生物类群之间的亲缘关系和演化规律。
总之，一切具有种间差异的特征均可作为分类的依据。随着各学科的发展，对生物的认识越来越全面，生物学各学科的发展为生物分类的逐步完善提供了条件，人们才有可能综合各方面的资料，最终建立起一个反映亲缘关系的自然分类系统。
6.数学方法
数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科，生物学是自然科学的重要分支科学，数学在其发展过程中起着重要的作用。17世纪，哈维通过数学推理分析发现了血液循环；19世纪，孟德尔应用数学方法发现了遗传定律。现代生物学更是越来越离不开数学，以至于诞生了一门新的学科——生物数学。生物数学是生物学与数学之间的边缘学科，它以数学方法研究和解决生物学问题，并对与生物学有关的数学方法进行理论研究。它的分支学科较多，从生物学的应用划分，有数量分类学、数量遗传学、数量生态学和数量生理学等，这些分支是数学与生物学不同领域相结合的产物，在生物学中有明确的研究范围；从研究使用的数学方法划分，生物数学又可分为生物统计学、生物信息论、生物系统论、生物控制论和生物方程等，这些分支没有明确的生物学研究对象，只研究那些与生物学应用有关的数学方法和理论。
生物数学具有丰富的数学理论基础，包括集合论、概率论、统计数学、对策论、微积分、微分方程、线性代数、矩阵论和拓扑学，还包括一些近代数学分支，如信息论、图论、控制论、系统论和模糊数学等。目前，数学方法几乎渗透到生物学的每个角落，有人预言：生物学将会取代物理学成为使用数学工具最多的学科，21世纪可能是生物数学的黄金时代。
根据生命科学的需要，生物数学的内容分为以下几个主要方面。
（1）生命现象数量化的方法。以数量关系描述生命现象。数量化是利用数学工具研究生物学的前提。生物内在的或外表的，个体的或群体的，器官的或细胞的，直到分子水平的各种表现性状，依据性状本身的生物学意义，用适当的数值予以描述。数量化还表现在引进各种定量的生物学概念，并进行定量分析，如体现生物亲缘关系的数值是相似性系数。
（2）数学模型方法。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程。通过对数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。如酶促反应动力学中的很着名的米氏方程：v＝Vmaxx［S］/（Km＋［S］），表明了底物浓度与酶反应速度间的定量关系。在进行聚合酶链扩增（PCR）实验时，可根据公式Tm＝4℃（G＋C）＋2℃（A＋T）计算不同引物的Tm值，从而为退火温度的设置提供参考。
（3）多元分析方法。由于原始数据直接来自生产实践和科学实验，有很大的实用价值。在农、林业生产中，对品种鉴别、系统分类、情况预测、生产规划以及生态条件的分析等，都可应用多元分析方法。在医学方面，多元分析与电脑的结合已经实现了对疾病的诊断，可帮助医生分析病情，提出治疗方案。
（4）概率与统计方法。生命现象常常以大量、重复的形式出现，又受到多种外界环境和内在因素的随机干扰。因此概率论和统计学是研究生物学经常使用的方法。尤其是随机数学模型的研究。由于生物变量出现随机性变化不能完全确定的几率较大，因此随机模型成为生物数学不可缺少的部分。概率是表示客观事物可能发生的程度，它是实际观察到的概率的总体均值或期望值。在对SARS的研究中，生物数学就发挥了作用。
2003年春SARS爆发时，在有效疫苗和抗病毒药物研制出来之前，科学家最关心的是SARS流行的特征。两个国际合作的研究小组使用了“SEIR”数学模型，对SARS的传播趋势进行分析和预测，给有关部门提供了参考意见。
（5）不连续的数学方法。在生命现象中，物种、个体、细胞、基因等都是生命活动不连续的最小单位，不连续性表现尤其突出。因此，不连续的数学方法在生物数学中占有重要地位。
7.物理化学方法
化学主要是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构和性能以及相互转化的科学，生物体是由物质组成的，生命运动的基础是生物体内物质分子的化学运动，因而揭示生命运动的规律必须以认识生命体内物质分子及其运动为前提，而化学正是用分子研究物质运动的科学。从19世纪末开始，几位化学家前仆后继用化学方法揭示了核酸的分子组成，瑞士化学家米歇尔（Friedrich Miescher，1844-1895年）用化学分析方法发现了细胞核中的“核素”，后被称为“核酸”；德国化学家科赛尔（Albrecht Kossel，1853-1927年）研究了核酸的化学组成成分——嘌呤和嘧啶；美国生物化学家列文（P.A.Leven，1869-1940年）将核酸分为DNA和RNA两种；美国科学家查哥夫（Erwin Charge，1905-）提出了DNA碱基组成的Chargaff规则。不仅如此，用化学研究方法获得蛋白质和其他许多生物大分子物质组成的研究成果，为分子生物学的形成奠定了基础。化学为生物学的发展提供了新的手段和思路。同时，生物体内物质的化学反应具有温和、定向、特异性强和产率高的特点，这正是化学家所期望的，对生物体内化学反应的认识和模拟也为化学学科的发展提供了新课题。1957-2002年间的诺贝尔化学奖有38%与化学和生物学的交叉研究课题有关。
