科学研究的发展是从单纯表面现象的观察，进而到实验研究。所谓实验研究就是在人为控制的条件下，向研究对象施加某种或某些因素处理，根据实验结果来分析阐明某个问题或检验某种假说。在生命科学研究的领域里，进行实验研究需要的基本要素可概括为AEIR。A为animal，动物；E为equipment，设备；I为information，信息，R为reagent，试剂。这4种要素在实验研究中具有同等重要的地位，为生命科学研究必要的支撑条件。有如“水桶效应”，一只由多块木板拼接成的水桶，其木板都一样高而齐，所存的水是高水平的；如其中一块木板很低，结果是这只水桶所存的水不会达到高木板的水平，而只是低木板的水平。在生命科学研究中，仪器、信息和试剂有再高的精密度，而实验动物却是低质量的，其获得的实验结果是低水平的。在科技发达的今天，要获得高精密的仪器、高纯度的试剂以及及时准确的科技信息并不困难。人们在研究工作中往往把仪器、试剂和信息看得比较重要，然而对实验动物却不太重视，随便在市场上买几只动物饲养，在走道里进行实验，其所得的结果只会是低水平的，得不到国际公认。这主要是对实验动物在生命科学研究中的重要作用和意义认识不足。应当把实验动物当做“活的仪器和试剂”。
随着时代的进展，实验动物的重要性愈来愈为人们所认识，现已成为一门新兴的学科——实验动物科学（laboratory animal science）。它是随着生命科学的发展而兴起，但又为生命科学的发展起着很大的推进作用，如果蝇对遗传的贡献、青蛙对生理学的贡献以及犬对实验外科的贡献，均已载入科学史册。在生命科学领域里，几乎每项重大科研成果都与实验动物有关，尤其是无菌动物、无特殊病原体动物、近交系动物、突变系动物以及转基因动物、克隆动物的培育，都为生命科学的研究提供了标准化的动物和研究材料，从而促进了生命科学的发展。现认识到没有标准化实验动物，其实验结果的重复性就差，得不到可信的结果，而且也难以得到国际公认。20世纪80年代，Kohler和Millstein 之所以在生物医学领域取得突出的成就，获得诺贝尔奖，就是因为他们在单克隆抗体研究中，使用了近交系BALB/c小鼠产生杂交瘤，提供富含抗体的腹水。当今的21世纪是生命科学世纪，实验动物科学将成为一门不可缺少的重要学科。
第一节 实验动物科学
实验动物科学是一门综合科学，它融会生物学、动物学、遗传学、微生物学、寄生虫学、兽医学和医学等为一体。它包含2个方面的内容，即实验动物和动物实验，前者是以实验动物为对象研究其驯养、育种、繁殖、饲养、管理和解剖、生理及动物各种疾病的表现和防治，以及对野生动物的开发和应用。而动物实验则是应用实验动物进行生命科学的研究，包括各种实验方法、技术操作及人类疾病的动物模型复制等。总的来说，实验动物科学是培育优质标准的实验动物和应用科学精确的实验方法，使实验动物经过处理后，能获得反应的一致性和重复性高的结果。
过去认为凡用于实验的动物皆称为实验动物，这是不正确的。这类动物只能称为实验用动物（animal for research），两者不能混淆，应明确区分。可作为实验用的动物包括以下种类。
1.野生动物（wild animals）指在自然界捕获到的动物，如两栖类、鱼类、鸟类、猿猴及猩猩等动物。这类动物没有用人工方法加以繁殖和培育。
2.家畜（domestic animals）指为人类社会生活需要而驯养、培育、繁殖生产的动物，如猪、马、牛和羊等。
3.观赏动物（pet animals）指为人们观赏的目的而驯养、培育、繁殖生产的动物，如犬和猫等。
野生动物、家畜和观赏动物可作为一般实验用动物，但作为重要的科学研究则不行。因为动物实验特别重视实验的可比性和重复性。而野生动物、家畜和观赏动物，通常来源于自然环境中，没有严格的遗传学控制，这些动物种群之间有较大的个体和群体差异，故实验的可比性、重复性差，也缺乏科学性。目前部分家畜和观赏动物已培育成为实验动物。
4.实验动物（laboratory animals）是指经人工定向培育，对其携带的微生物和寄生虫实行控制，其遗传背景明确，来源清楚，并在相应的环境设施内饲养，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。如实验大、小鼠中的近交系，是按实验要求严格进行遗传学、微生物学和寄生虫学控制培育建立的各种品系，实验时具有较高的重复性、反应的一致性和可比性等特点。
第二节 实验动物科学发展简史及发展趋势
实验动物科学是随着生物学和医学的发展而兴起的，但又对生物学和医学的发展起了很大的推进作用。回顾生物医学的发展史，我们可以看到实验动物在这些学科发展中所处的重要地位。
在古代医学发达的国家，如中国、埃及等，都曾用过动物进行实验研究。我国养兔已有几千年的历史，兔除做肉食外，还做药用，有活血和催生的作用。在埃及为保存尸体，制作木乃伊，首先是用昆虫、猫进行研究观察，后用于人。Galen为了解人体结构，在猴和猪身上进行解剖。Harvey在鱼、蛙和犬身上发现血液循环。Jenner发现挤奶者的手接触患牛痘奶牛的乳房后，而使挤奶者免于发生天花，提出用牛痘接种预防天花。Pasteur 用鸡进行细菌发病与免疫的研究，用羊和牛研究炭疽，用犬研究狂犬病，并制成狂犬疫苗。Koch通过研究牛、羊的疾病，证实了细菌与疾病的关系，而提出了疾病的外因论。Banting 用犬进行胰岛素的研究等。
将实验动物作为一门正式的科学，始于20世纪，特别是50年代以后，随着人类社会的发展与科学的进步，实验动物科学在发达国家迅速发展。美国的Jackson实验室是世界上最大的遗传保种和遗传研究中心，它是近交系小鼠的发源地，其第一任主任Little培育出世界上第一株近交系DBA小鼠。在此实验室工作多年的Snell发现小鼠组织相容性抗原而获得了诺贝尔奖。由于实验动物应用于相关学科研究领域及其对国民经济发挥了重要作用，因此，实验动物科学得到了世界各国的高度重视，许多国家都成立了相应的组织，以推进实验动物科学的发展。1950年，美国成立了实验动物管理小组，1961年，美国实验动物医学学会（ACLAM）成立且很有声望。1951年，日本成立了实验动物理事会。1953年法国、1956年德国先后成立了实验动物中心。1956年，联合国教科文组织与医学科学国际组织和生命科学会联合成立了国际实验动物科学委员会（ICLAS），负责国际实验动物科学事业发展指导协调与管理工作。世界各发达国家都颁布了相关法规条例，将实验动物科学的发展纳入规范化、法制化和科学化的轨道。
我国实验动物科学起步较晚。最早饲养繁殖小鼠从1918年齐长庆教授开始。1919年，谢增恩用野生鼠进行肺炎球菌的研究，这个鼠种即后称之为中国地鼠，被许多国家引种。1946年，我国从印度Haffkine研究所引入云南昆明的小鼠，命名为昆明种小鼠。20世纪50年代初从昆明引到北京以后输送到全国各地，为我国目前使用最多的小鼠品种。1948年，兰春霖教授从美国引进金黄地鼠。随后一些单位小规模繁殖兔、豚鼠和大鼠应用于实验研究。我国实验动物科学在1978年第一次全国科技大会以后进入了一个较快发展时期。1987年，中国实验动物学会成立，并在同年申请加入了国际实验动物科学委员会。1988年，经国务院批准，由国家科技部颁布了我国第一部关于实验动物的法规《实验动物管理条例》。“十五”期间，国家投入项目经费达1亿多元。1998年建立了“国家啮齿类实验动物种子中心”；2001年启动了“国家遗传工程小鼠资源库的建设”；2004年启动了“国家实验用小型猪种质资源基地”、“国家实验用兔种质资源基地”、“国家实验用猕猴种质资源基地”、“国家SPF禽类种质资源中心”和“实验用比格（Beagle）犬种质资源基地”的建设；2005年启动了“国家实验用灵长类种质资源中心”的建设。目前，我国拥有的实验动物资源品种、品系已达到400多个。“十一五”期间我国将建立和完善7～8个国家实验动物种子中心及相关的15～20个种源基地，初步形成国家实验动物种质资源网络；加强实验动物新资源的开发研究，使我国的实验动物品种、品系达到800个以上；进一步完善实验动物法律法规和制度建设，健全全国实验动物质量监控网络，推动标准化实验动物饲料和垫料的社会化供应，初步形成国家实验动物质量保障体系；建立人类重大疾病动物模型的鉴定和评价体系，开展比较医学研究；建立完善的实验动物人员培训和资质评价体系。
近年来，国际实验动物科学发展迅速，成功构建了转基因动物和克隆动物，特别是转基因动物用于医药研究得到普及；实验动物种质资源保存，逐渐形成国际分工合作；生物学特性的数据化和数据库的建立，促进了实验动物资源与信息的共享；重视遗传工程模型动物研发与应用；功能基因组学知识产权的争夺日趋激烈；实验动物研究与产业化同步推进。
第三节 实验动物在人类社会发展中的地位和作用
21世纪是生命科学的世纪，实验动物科学既是生命科学的重要组成部分，又是生命科学发展的重要基础条件。回顾生物医学发展的历史不难发现，许多具有里程碑式的划时代研究成果往往与实验动物及动物实验密切相关。天花的灭绝、各种疫苗的研制、异体器官移植以及克隆技术等重大突破，都是首先在实验动物上获得成功的。1628年，英国科学家哈维（William Harvey）通过对蛙、犬、蛇、鱼、蟹等动物的解剖与生理研究，发现了血液循环是一个闭锁的系统，阐明了心脏在动物体内血液循环中的作用。1878年，德国科学家科赫（Robert Koch）通过对牛、羊疾病的研究，发现了结核杆菌，指出了细菌与疾病的关系。1880年，法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur）在家禽霍乱病的研究中首先用人工致弱的巴氏杆菌，制造出禽霍乱疫苗，到1885年他又成功地研制出狂犬病弱毒疫苗，开辟了传染与免疫的新领域。当今，人类仍面临重大疾病的威胁，疾病的诊断、治疗和预防，医疗药品的安全性评价，与人类生存环境密切相关的重大研究，都需要实验动物科学的支撑。因此，实验动物科学的重要性一方面在于它是生命科学研究的重要手段和条件，直接影响着许多领域研究成果的确立和水平高低；另一方面它的发展和提高又会把许多领域的研究引入新的境地，推动相关领域的发展。
一、实验动物是现代生物医学研究的重要支撑条件
现代生物医学的研究离不开实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中，实验动物是人的替难者。例如，癌症是威胁人类健康的最大疾病，由于在肿瘤的移植、免疫、治疗等研究中使用了裸鼠、悉生动物和无菌动物，对各种恶性肿瘤的致病原因，尤其是化学致癌物质、病毒致癌、肿瘤的病毒及免疫、治疗等方面的研究有了极大的进展；计划生育研究有相当大的工作是在动物身上进行的。巴甫洛夫条件反射实验和我国生物学家朱洗的无“外祖父”的蟾蜍，即由动物实验获得成功。各种疾病，如高血压、动脉硬化、心脏病、甲状腺疾病、糖尿病、肥胖症、肺炎、支气管哮喘、肺气肿、硅肺、神经系统疾病、精神病、重症肌无力、胃病、肾病、肺病、胰病、胆病、畸形、传染病及外科疾病等发病、治疗与痊愈的机制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的机制，都经过动物实验加以阐明或证实。因此，有人统计生物医学的科研课题有60%以上需要用实验动物，有许多课题的研究离开了实验动物就寸步难行。
二、实验动物在生物制品生产方面的作用
各种生物制品对防治疾病、保障人民健康起着十分重要的作用，而生物制品的生产需要用大量高质量的动物。兽医生物制品生产的经验已经证明，实验动物质量的好坏，对产品质量的优劣起着十分重要的作用。近年来，虽已引起生产者和管理者的高度重视，但由于诸多重要原因，现今多数兽医生物制品的生产企业的基本条件比较落后，实验动物饲养和基础设施及管理水平等都还达不到生物制品规范化的要求，因此造成的损失也是很大的。以禽病为例，众所周知，有很多病是垂直传播的，如大肠杆菌病、沙门菌病、传染性贫血、支原体病等，都可以通过种蛋进行传播。据报道，对不同厂家的109批禽苗的检测结果表明支原体污染苗有75批，占68.8%；其中鸡胚苗75批中有55批、细胞苗31批中有20批污染了支原体。在禽苗生产中，如污染支原体，会导致鸡胚过早死亡，病毒滴度下降；使用污染的疫苗免疫接种鸡将会引起支原体病流行。因此，实验动物是直接影响生物制品质量的最重要因素。我们应加强管理，提高实验动物质量，以保护我国畜牧业的健康发展。
三、实验动物在相关领域的广泛应用
1.制药工业方面新的药品必须通过大量的动物实验来进行严格的安全性和有效性评价，其中包括动物急性、亚急性及慢性试验，三致试验（致畸、致癌、致突变）。试验对象包括啮齿动物、犬或猴等不同进化程度的动物。证明新药对人体安全可靠后，方能报有关部门审批，申请生产批号。药品在正常生产过程中，产品也要通过动物实验进行安全性检验，以保证产品的安全性。这其中，实验动物的质量对实验结果有直接的影响。
2.轻工业与食品工业方面各种化妆品、食用保健品、饮料等的安全性和有效性评价均需进行动物实验。
3.农业和畜牧兽医方面通过动物实验进行化肥、农药安全性评价极为重要。在合成的多种新农药化合物中，真正能通过动物实验而对人体和动物没有危害的只占1/30000.我国过去大量使用有机氯农药，后来发现它们有致癌作用。20世纪70年代我国从瑞士进口了杀虫脒的生产流水线，由于忽略了动物的安全性试验而造成了很大损失，投产后才知道杀虫脒能致癌，国外已经不用。此外，动物疫苗的制备原料及产品质量检定、畜牧兽医学教学实验及科学研究都离不开实验动物。
4.国防和军事科学方面在研究各种武器的杀伤效果，化学、辐射、细菌、激光武器的效果和防护，以及在宇宙、航天科学试验中，都将实验动物作为人类的替身从而取得有价值的科学数据。
