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第23章 生物科学猜想(3)

科学家们在很多年前就试图用植物来生产某种抗体或疫苗,不仅是因为成本低,还由于植物与人体在细胞层面上的许多方面都很相似,而且还有一项优势是技术很容易提高。另外,从植物向人类传播疾病的风险也不存在,而使用动物细胞则有一定的危险。但使用植物也存在一个问题,那就是产量经常很低,而且与抗体有关的糖类组织在植物和人类细胞中差异很大。然而,在生物技术的帮助下,科学家已经使植物细胞中的糖类组织与人类相同。

瑞典科学家现在发现了植物细胞内的一种新传输通道,这使植物体内可以生产并储存更多的抗体。新发现的传输通道位于隔膜系统(内质网)之间,而糖类组织就在这里形成并进入蛋白质和叶绿体,另外这一器官也是光合作用发生的地方。

瑞典默奥植物科学中心的萨穆尔森教授称,在发现新的传输通道后,他们相信抗体可以在内质网膜中产生,并送到叶绿体中进行储存,直到植物成熟。他还称,他们还相信叶绿体中可以储存大量的抗体,从而抗体产量可以大幅提升,而叶绿体也会使抗体纯净。

经过长期研究,科学家们已经发现烟草本身是一种非常容易改良的物种,他们发现改良后的烟草与其他植物一样,利用这种新的传输通道可生产基于蛋白质的药物,如治疗抗体和疫苗。这些药物可治疗很多疾药,其中包括某种类型的乳癌。看来,烟草为人类造福的时代即将来临。

烟草本来是对人体有害的东西,但经过人类的改良和处理,它也可以为人类服务,可以治病救人。不远的将来,一定会有更多不可思议的变害为利出现,当然,这些都是建立在科学发达的基础上。

未来一千五百多种野生动物可能灭绝

科学家们一直在警告,大批量的物种灭绝正在这个地球上发生,有统计称,每24小时就有150个到200个物种永远消失。除现有的濒危动物外,野生动物在全球范围内都存在着“潜在灭绝危机”。从寒冷的北加拿大与阿拉斯加到热带的亚洲岛屿,生活在20个地区的1500多种野生动物未来可能面临灭绝的命运,其中大型哺乳动物灭绝的几率尤其大。

科学家们指出,动物灭绝的危害在未来还有加剧的趋势,他们考虑了几个因素的综合,其中包括不同地区的区域特征,地区生物多样性状态,再经过与此前动物灭绝区域的对比,用了大量最新的地理学、生物学以及近4000种哺乳动物的系统发育数据库,描绘出全球具有潜在灭绝危险的地理分布,从而“预言”出将来有动物灭绝潜在危机的热点地带。全球范围内存在着多个动物灭绝热点地带,它们分别是北美洲北部到北极的冻土和森林带、南太平洋诸群岛、印尼苏门答腊岛、马来西亚半岛、新几内亚岛、加里曼丹岛、澳大利亚南面的塔斯马尼亚岛、巴哈马群岛和南美洲的巴塔哥尼亚海岸等20个地区。可能灭绝的物种有1500多种,其中包括北美驯鹿、麝牛、狐蝠和狐猴等。

其中,最具有物种潜在灭绝危险的地区是苏门答腊和马来西亚半岛,估计在这两地有灭绝危险的生物将有284种。

其次是加里曼丹岛,有224种物种面临灭绝困境。其他高风险地带分别是新几内亚、西爪哇岛、加拿大北部和阿拉斯加、美拉尼西亚群岛等。

物种灭绝是一种自然现象,但到了现代,有科学家估计,物种的丧失速度比自然灭绝速度快了1000倍,比形成速度快了100万倍。每过一个小时,就有一个历经千百万年进化的生物从地球上永远地消失了。

根据生物学界的研究,那些活动范围相对较小、身躯庞大、繁殖速度慢的动物尤为危险。科学家们指出,对陆地哺乳动物来说,个子大的坏处通常比我们想象的还要大,大型哺乳动物多样性的减弱可能比过去估计的要快得多。其中,个体体重在三公斤以上的哺乳动物由于其低生育率和低种群密度,灭绝风险增长的速度尤其快。

对我国367个陆生哺乳类物种的研究表明,猴科、猫科和牛科这三类动物的受威胁比例高,而鼠科和鼩鼱科则相反。像大象那样的体积大、繁殖能力差的动物濒危程度要比那些小动物高很多。

科学家们列出的灭绝“热点”主要是针对还没有受到人类活动太多影响的区域。在东亚、西欧及北美温带地区等人类已经高度开发的区域,人类和生活在当地的生物已构成了平衡,未来应该不会再有物种灭绝的现象。目前这些“热点”区域的生物物种多数还不是濒危物种,但随着时间推移,人类活动扩张,这些物种所依赖的生态平衡便可能受到破坏,物种数量也将急剧减少。因此,人类活动是个无法绕开的槛。

中国科学院动物研究所李义明博士是研究动物灭绝问题的专家,他介绍,现在科学界公认造成物种灭绝的原因有五个:动物栖息地遭受破坏;外来物种入侵;污染;过度利用;疾病的干扰。而在这些原因中人类活动影响加剧是幕后的黑手。

科学家们对未来野生动物的状况做了合理的推算,数字是触目惊心的。人类在谋求自身发展的同时是不是也该为这地球上其他的居民做点什么呢?

基因突变与改造生命

生命不仅是一个遗传、复制的重复过程,同时也是一个不断变化的过程。“世界上从未出现过两个性状完全一样的个体”这是个显而易见的事实,生命遗传中的变异便可以从科学的角度来解释这一现象。

生命遗传中的变异与基因突变密切相关。最先较为系统地阐述突变理论的人是19世纪荷兰学者德·弗里斯。早在19世纪80年代中期,弗里斯就开始用月见草进行遗传与突变实验,并于20世纪初发表了“突变”理论。弗里斯把“突变”定义为:由种种原因而引起的基因结构和功能上的改变。弗里斯认为,突变是不需要经过中间过渡而突然出现的,而且突变一旦产生,便可能一代代遗传下去。

遗传信息由DNA流向RNA,再由RNA流向蛋白质,这一过程就是遗传学中的“中心法则”,这一法则最终阐明了DNA、RNA和蛋白质三者的关系。在遗传的“中心法则”被发现之后,科学家们又发现了一种新的情况,即在“逆转录酶”的作用下,能够发生以RNA为模板、合成DNA的逆转录现象,因此,他们认为,在蛋白质合成的过程中,DNA能决定RNA,RNA也同样可以决定DNA,再通过转运RNA翻译成蛋白质。

这一发现设置了一个至今未能解开的谜团:到底是先有DNA呢,还是先有RNA?此外,科学家们还发现,这种逆转录现象不只是少数病毒所特有,甚至在高级机体内也有可能存在。所以有人断言,这种现象可能和生命的起源有些渊源。科学家们偶然发现了一只两腿全有缺陷的小鸡雏,而且它的左右两爪都缺第三趾。经调查,这只小鸡雏双亲系统上从未出现过如此性状,而且又不是近亲繁殖的后代。这只缺趾鸡随后茁壮成长,孵化185天后,它便开始提前产蛋,蛋重60克。它与品种内或品种外的雄鸡交配而生的后代中,一部分不同程度地存在着缺趾现象。

自从建立了DNA的双螺旋模型之后,人们都已经知道,当细胞进行分裂时,细胞中所有的DNA都要进行复制,使每一个新细胞都能得到一套与原来细胞完全相同的DNA。在大多数情况下,DNA的复制都能以严格的方式进行,但是,偶尔也会出现差错。于是出现了突变。

基因突变既可以给生物带来好处,也可以给它们带来坏处。如果突变给有机体带来了某种有利的因素,那么,这个变异了的个体适应环境的能力就增强,成活的可能性就比较大,而且极有可能将突变的性状遗传给后代。如果突变给机体带来了有害的因素,这些个体常常会因为不适应生存环境而死亡,甚至绝种。亿万年来,无数的生物都这样经历了风风雨雨,在物竞天择的规律下生灭繁衍。

科学家们认为,基因突变的价值不仅可以解释生物世代遗传性状的改变导致生物进化过程中的自然选择,而且研究基因突变的诱因对于改造生命也具有现实意义。早在20世纪初,一些科学家便开始利用自然界中的各种存在因素,比如提高温度、紫外线照射以及化学物质处理等方法进行诱导突变实验。此外,科学家们还发现,生物体内有一些化学物质在某些条件下会引起生物体的自然突变,这些化学物质被称为诱变剂。

20世纪20年代后期,美国遗传学家穆勤发现,用X射线照射果蝇精子,后代发生突变的个体数会大大增加。同年,苏联学者斯塔德列尔用X射线和Y射线照射大麦和玉米种子也得到了类似的结论。当人们掌握了人工诱发突变的方法以后,改造生命便成了一项时髦的科学活动。今天人们熟知的无籽西瓜就是人工诱发突变的杰出成果。

因此,做这样的设想绝非是科学家的异想天开:将来如果有一天人们能像使用手枪那样地使用诱变剂,想让哪个基因发生突变,就用手枪的“子弹”射中哪个基因的“靶子”,那么人们就可以按照自己的意愿来改造某些对人类有利用价值的生命了。当然,人类是否具有这样的权利或者人类是否愿意为这种生命游戏制订规则却是另外一个问题了。

科学的发展是飞速的,人类对生命的改造已经取得了一定的成绩。但是人们在大力发展科技的基础上,也不能忽略科技道德和法制的建设。

生物工程技术下的未来世界

当今的生物工程技术发展日新月异,人们可以预见,未来的生物技术将全面改变人类的生活及生存状态。但同时,获得总是要付出代价,作为副产品,也可能会引发一系列棘手的社会问题。

随着21世纪的到来,人类将面临生物遗传学带来的一些社会问题。可以仅从有关人类的两个方面来分析生物遗传学将带来一系列社会问题的可能性,那就是基因组图谱、生命与伦理。

上世纪90年代初,一个世界级的科学家团体宣布,将在未来的七年内编绘出人类的全部基因图,这一计划被称为“人类基因组工程”。这项计划的目的在于详细调查、破译组成人体遗传物质的35亿对基因碱基。“人类基因组工程”的科学价值被当年舆论评价为“关系到人类未来的健康,关系到遗传疾病、基因病、癌症以及最令人关心的艾滋病的治疗”。

有了人类遗传基因图,就可以确定各种遗传基因的正确位置。一旦完成了人类基因组计划,即意味着“生命百科全书”的问世。有了人类基因组图谱,人类的生、老、病、死之谜也就一目了然了。既可以对人的遗传性状、行为模式等有所预见,又可以对其他门类的学科产生巨大的影响。难怪人们把人类基因组计划看做是“试图全面彻底了解人体自身奥秘的阿波罗登月计划”。一旦人类基因组图谱被绘制出来,那么从易读的人类基因组图谱中的DNA来预测人的性状,同时又会使人们面临着涉及人的隐私、婚姻、就业、保险等一系列社会问题。例如,可能出现用遗传基因筛选的方法聘用雇员,从而使带有一组不利基因的人的就业机会受到限制;可能出现不能结婚的遗传群体,这些群体将受到基因歧视。

此外,一旦将人类基因与人的行为表现联系起来,用电脑分析基因对于个人行为的作用,以此预测人的综合能力和可教育程度时,就会存在把遗传检验当作判断人的能力的精确尺度,而忽视教育等其他因素对个体的作用。甚至还有某些人、某些团体可能会利用人类基因组图谱翻起遗传决定论的沉渣,点燃种族主义的火种。因此,世界各国众多的有识之士已经开始呼吁,尽快讨论制订使用遗传信息的政策和立法问题,避免出现与人们期望的人类基因组工程主旨背道而驰的后果。

再就是生殖与伦理。人们都明白一个无可奈何的事实,那就是世界上没有长生不死的生物,区别无非只是寿命的长短。每个生命个体在死亡之前,总会以某种方式繁衍与自己性状相似的后代以延续生命,这就是生殖。人类的自然生殖过程是由性交、输卵管受精、植入子宫、子宫内妊娠和分娩等步骤所组成的。如果因为某种原因而不能生育时,是否可以通过某些技术手段来生儿育女呢?这种设想当然是能够实现的。现在,人们完全可以根据需要在实验室里通过人工授精、体外受精和胚胎移植等生殖技术手段培养出一个婴儿。

人工授精、体外授精和无性生殖是当代三种基本的生殖技术。人工授精可以解决丈夫不育症所引起的难题。现在世界上有不少国家有了精子库。体外授精是用人工方法在人体外将精子和卵子放在含有特定营养液中受精,发育到前胚阶段移植到母体子宫内,让其继续发育直至分娩。现在的试管婴儿还是在母亲的子宫中发育成长起来的。据不少科学家预测,胎儿整个发育时期都在试管中进行的真正的试管婴儿或许在不久的将来就能实现。到那时,如果不加限制,就会有大批量的婴儿按流水作业的方式成批生产出来。假如果真如此,情形实在令人不寒而栗。

20世纪60年代初,英国生物学家霍尔丹在《未来一万年的人种生物学的可能性》一文中叙述了人类实现无性繁殖的可能性。他的设想和克隆羊“多莉”的诞生一样,把人的体细胞的核移植到去核的卵细胞中,就可繁殖出克隆人。此外,霍尔丹还设想了一种可能:把两个没有受精的卵子融合起来,就可能繁殖有母无父的单亲人。这些人工生殖技术的应用改变了人类生育的自然过程,但也使人们面临前所未有的新问题,并对传统的伦理、价值观念、家庭和社会秩序等产生巨大的冲击,引发一系列的法律和伦理道德问题。不是夫妻,却要实行人工授精,却要让他们的生殖细胞结合、发育、生孩子。精子、卵子、子宫一旦变成商品一样的东西,儿女也就成了商品,他们从存在那一天就开始迷惘。通过体细胞克隆或融合形成的孩子已经失去了子女的概念,而是提供体细胞核的人的复制。克隆人同供核人之间,在年龄上可以相差几十乃至上百岁,但他们不是亲子关系,而是兄弟、姐妹,这太不可思议了。家庭将如何定义谁是父亲,谁是母亲,我是谁?这将会是个十分头痛的难题。

当然,由于这些不利因素,对“克隆人”的反对呼声还是很大的,这关系到人类的伦理道德等诸方面的问题。所以,在人类良知和道德的监控下,克隆人的问题还将继续被研究下去。

未来那个先进的社会很值得人们期待,但也会引起一些恐慌。因此,人类在大力发展科学的同时也该努力地去驾驭它,用人类自身的良好品质去控制它,使科学健康地改变这个世界。

史前生物大爆发之谜

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