閃光的生物學(xué)

閃光的生物學(xué)

■一讓我們的生活更美好

目錄

第一部分前言..................................王秀珠

第二部分生活中的生物學(xué)................................宋爽

第三部分豐富多彩的生物世界...............................周全

第四部分美麗的家園（生物與環(huán)境）..............................王麗華

第五部分生物科技的未來與展望...............................侯云杰

主編王秀珠

刖§

今日世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，國際競爭日趨激烈，國力的強(qiáng)弱越來

越取決于勞動者的素質(zhì)。發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與人文精神、創(chuàng)新精神

與實踐能力、國際視野與民族精神、社會責(zé)任感與人生規(guī)劃能力，對

國家的興盛、社會的進(jìn)步、個人的終身發(fā)展都具有重要意義。

生物科學(xué)和技術(shù)不僅影響人類的生活、社會文明和經(jīng)濟(jì)活動，還

深刻影響著人們的思想觀念和思維方式。而且正在對社會、經(jīng)濟(jì)和人

類生活產(chǎn)生越來越大的影響。生物科學(xué)與人們的日常生活、醫(yī)療保健、

環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)活動等方面密切相關(guān)。

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生形成正確的世界觀、

價值觀以及辯證唯物主義自然觀，增強(qiáng)學(xué)生對自然和社會的責(zé)任感，

科學(xué)地理解生命的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)生對自然科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生

的視野，增強(qiáng)學(xué)生的科技意識，我們特別編寫了這本《生活中的生物

學(xué)》作為課堂教學(xué)的輔助教材。

本書從四個方面介紹了生物知識在生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了當(dāng)今社會

生活中的每個角落都閃爍著生物學(xué)的光芒。

第一部分生活中的生物學(xué)

宋爽

一、醫(yī)學(xué)中的生物學(xué)

1、蛋白質(zhì)熒光液體使神經(jīng)在手術(shù)中“發(fā)光”

這種熒光液體能使外科醫(yī)生觀看到最微妙的神經(jīng)組織

日前，科學(xué)家研制一種熒光液體，注射入患者體內(nèi)可使難以察看

的神經(jīng)組織“發(fā)光”。

這種縮氨酸熒光液體能使外科醫(yī)生甚至觀看到發(fā)光狀態(tài)的最微

妙神經(jīng)組織，而不需要醫(yī)師主觀判斷和電子儀器監(jiān)控。在手術(shù)中避免

這些神經(jīng)組織非常重要，可避免意外傷害導(dǎo)致的激痛或者麻痹。該熒

光液體是由美國加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)分校的研究小組研制的，其成

份是包含氨基酸的蛋白質(zhì)片斷。

他們將這種熒光液體注射在老鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)組織和其它組織

出現(xiàn)明顯的差異，這樣使外科醫(yī)師的手術(shù)進(jìn)展得十分順利。研究表明，

用肉眼觀看“發(fā)光”神經(jīng)組織產(chǎn)生的色彩差異度是其它方法的10倍。

同時，研究表明當(dāng)熒光液體注射后兩小時神經(jīng)組織發(fā)光效果將消

除，8小時后沒有任何副作用。研究人員還吃驚地發(fā)現(xiàn)該熒光液體將

潛在地顯現(xiàn)受損的神經(jīng)組織。美國加州大學(xué)藥理學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)

家羅根-特森教授說：“這種方法類似于建筑工人正在挖掘，他們需

要精確的地圖顯示地下掩埋的電纜，而不是猜測其可能位置?！?/p>

目前，外科醫(yī)師依靠自己的人體知識和肌動電流描記器監(jiān)控數(shù)

據(jù)，從而確保他們不會觸及任何不必要的神經(jīng)組織。他們使用電極尋

找運動神經(jīng)，但很難鑒別哪一個更細(xì)、或者更敏感。例如：男性前列

腺存在一束復(fù)雜神經(jīng)組織，在進(jìn)行前列腺手術(shù)時觸及這些神經(jīng)組織會

帶來諸多副作用。

這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《自然生物學(xué)技術(shù)》期

刊上。

2、生物催化劑-一酶與健康

(1)酶與疾病。酶缺乏所致之疾病多為先天性或遺傳性，如白

化癥是因酪氨酸羥化酶缺乏，蠶豆病或?qū)Σ痹菝舾谢颊呤且?-

磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏。許多中毒性疾病兒乎都是由于某些酶被抑制

所引起的。如常用的有機(jī)磷農(nóng)藥(如敵百蟲、敵敵畏、1059以及樂

果等）中毒時，就是因它們與膽堿酯酶活性中心必需基團(tuán)絲氨酸上的

一個一0H結(jié)合而使酶失去活性.膽堿酯酶能催化乙酰膽堿水解成膽

堿和乙酸，當(dāng)膽堿酯酶被抑制失活后，乙酰膽堿水解作用受抑，造成

乙酰膽堿推積，出現(xiàn)一系列中毒癥狀，如肌肉震顫、瞳孔縮小、多汗、

心跳減慢等。某些金屬離子引起人體中毒，則是因金屬離子（如Hg"）

可與某些酶活性中心的必需基團(tuán)（如半胱氨酸的一SH）結(jié)合而使酶失

去活性。

工作人員正在使用酶標(biāo)儀讀取實驗結(jié)果

2）、酶在疾病診斷上的應(yīng)用

正常人體內(nèi)酶活性較穩(wěn)定，當(dāng)人體某些器官和組織受損或發(fā)生疾

病后，某些酶被釋放入血、尿或體液內(nèi)。如急性胰腺炎時，血清和尿

中淀粉酶活性顯著升高；肝炎和其它原因肝臟受損，肝細(xì)胞壞死或通

透性增強(qiáng)，大量轉(zhuǎn)氨酶釋放入血，使血清轉(zhuǎn)氨酶升高；心肌梗塞時，

血清乳酸脫氫酶和磷酸肌酸激酶明顯升高；當(dāng)有機(jī)磷農(nóng)藥中毒時，膽

堿酯酶活性受抑制，血清膽堿酯酶活性下降；某些肝膽疾病，特別是

膽道梗阻時，血清r一谷氨酰移換酶增高等等。因此，借助血、尿或

體液內(nèi)酶的活性測定，可以了解或判定某些疾病的發(fā)生和發(fā)展。

3）、酶在臨床治療上的應(yīng)用

近年來，酶療法已逐漸被人們所認(rèn)識，廣泛受到重視，各種酶制

劑在臨床上的應(yīng)用越來越普遍。如胰蛋白酶、糜蛋白酶等，能催化蛋

白質(zhì)分解，此原理已用于外科擴(kuò)創(chuàng)，化膿傷口凈化及胸、腹腔漿膜粘

連的治療等。在血栓性靜脈炎、心肌梗塞、肺梗塞以及彌漫性血管內(nèi)

凝血等病的治療中，可應(yīng)用纖溶酶、鏈激酶、尿激酶等，以溶解血塊,

防止血栓的形成等。

一些輔酶，如輔酶A、輔酶Q等，可用于腦、心、肝、腎等重要

臟器的輔助治療。另外，還利用酶的競爭性抑制的原理，合成一些化

學(xué)藥物，進(jìn)行抑菌、殺菌和抗腫瘤等的治療。如磺胺類藥和許多抗菌

素能抑制某些細(xì)菌生長所必需的酶類，故有抑菌和殺菌作用；許多抗

腫瘤藥物能抑制細(xì)胞內(nèi)與核酸或蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶類，從而抑制瘤

細(xì)胞的分化和增殖，以對抗腫瘤的生長；硫氧喀唉可抑制碘化酶，從

而影響甲狀腺素的合成，故可用于治療甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)等。

二、工業(yè)中的生物學(xué)

國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司副司長賀燕麗在出席“生物質(zhì)纖維及生

化原料”專題論壇時指出，生物質(zhì)纖維符合戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新方

向，化纖行業(yè)應(yīng)大力發(fā)展生物基產(chǎn)品，實現(xiàn)對化石原料的部分替代。

中國化纖協(xié)會理事長鄭植藝指出，“十一五”期間，我國化纖行

業(yè)在特種纖維開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方面取得了可喜進(jìn)步，但在生物質(zhì)纖

維及生化原料研究方面還沒有邁出根本性步伐，對生物化學(xué)、分子生

物學(xué)等的了解相對有限，還沒有意識到這些基礎(chǔ)科學(xué)在提升化纖工業(yè)

中的重要作用。“十二五”期間，化纖工業(yè)將對生物質(zhì)纖維及生化原

料進(jìn)行重點研究，引導(dǎo)行業(yè)利用生物技術(shù)提升產(chǎn)業(yè)水平，改造傳統(tǒng)再

生纖維生產(chǎn)工藝，推廣纖維材料綠色加工和新工藝、集成化技術(shù)。

賀燕麗強(qiáng)調(diào)，目前重點發(fā)展新溶液法纖維素纖維，聚乳酸、海藻、

甲殼素、聚羥基脂肪酸酯等生物質(zhì)纖維和生物法多元醇、糖醛、生物

乙烯等單體原料及纖維。

生物質(zhì)纖維是指來源于可再生生物質(zhì)的一類纖維，包括天然動植

物纖維、再生纖維及來源于生物質(zhì)的合成纖維。大力發(fā)展生物質(zhì)纖維

可有效擴(kuò)大紡織原料來源，彌補國內(nèi)紡織資源的不足，同時也是應(yīng)對

石油資源日趨枯竭、實現(xiàn)紡織工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段；開發(fā)可再

生、可降解、可循環(huán)利用的生物質(zhì)纖維，也是推進(jìn)化纖原料結(jié)構(gòu)調(diào)整

和建立化纖工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的重要任務(wù)。

我國化纖行業(yè)在生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成績，如：聚乳

酸及纖維正在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，1,3—丙二醇、1,4—丁二醇等生物法多

元醇、糖醛等單體原料、聚合物及纖維深加工進(jìn)步迅速，竹漿、麻漿

等新型再生纖維素原料多樣化、新溶劑法纖維素纖維制造技術(shù)等已取

得明顯突破。

目前，我國生物質(zhì)再生纖維產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，2009年產(chǎn)能已達(dá)191

萬噸，占世界總產(chǎn)能的77%°我國生物質(zhì)纖維資源儲量豐富，如農(nóng)

作物秸桿、樹木類資源量約有30億噸，海洋貝殼類、海藻類約有20

億噸，動植物蛋白類纖維資源量約有300億噸，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用

前景。A股上市公司中，山東海龍、吉林化纖等都開展了生物化纖的

研究，并取得了一定成果。

三.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的生物學(xué)

(一)、光合作用與糧食產(chǎn)量

1、作物的需水規(guī)律：

1)不同作物需水不同:c4<c3；

2)同一作物不同生育期需水量不同；

3)最大需水期和需水臨界期(criticalperiodofwater)

(4)、合理灌溉的指標(biāo)

水分臨界期：植物對水分不足特別敏感的時期。

(5)形態(tài)指標(biāo)：長勢、葉色；

(6)生理指標(biāo)：水勢、滲透勢、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞汁液濃度。

(7)、灌溉的方法：漫灌、噴灌、滴灌……

2.礦質(zhì)營養(yǎng)：

施肥增產(chǎn)的原因：

(1).促進(jìn)光合作用，增加光合產(chǎn)物積累。

施肥可擴(kuò)大葉面積，提高葉綠素含量，延長葉片壽命，提高光合

性能，改善光合產(chǎn)物的分配利用，提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

(2).調(diào)節(jié)代謝和生長發(fā)育

N：促進(jìn)營養(yǎng)生長；P、K促進(jìn)光合產(chǎn)物運輸?shù)狡渌鞴伲?/p>

因此，莖葉為主的蔬菜要多N；種子、塊根塊莖為主宜混合施用

NPK,如：甘薯：早：N,晚：P、Ko

.改善土壤環(huán)境

如有機(jī)肥可改善土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤溫度、pH值、使土壤水氣熱

協(xié)調(diào)，促進(jìn)土壤微生物的活動。

作物需肥規(guī)律：

不同作物需肥不同、同一作物不同生育期需肥不同、植物營養(yǎng)最大效

率期。

(3)光合作用：

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=(光合面積X光合速率X光合時間一消耗)X經(jīng)濟(jì)系數(shù)

延長光照時間：

(1).提高復(fù)種指數(shù)(全年內(nèi)作物收獲面積與耕地面積之比)：套種

或間作。

(2).延長生長期：如育苗移栽、套種、適時早播、防止早衰。

(3).補充人工光照

增加光合面積(葉面積系數(shù))

(4).合理密植。

(5).改善株型：桿矮、葉直而小、葉片厚、分窠密集。

提高光合效率：

(6).提高CO?濃度：通風(fēng)、施CO2、施有機(jī)肥、碳鏤。

(7).抑制光呼吸：光呼吸抑制劑，如a—羥基磺酸可抑制乙醇酸氧

化酶活性，亞硫酸氫鈉能與醛反應(yīng)產(chǎn)生a—羥基磺酸。

提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)(經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量之比)

首先要滿足水分代謝、礦質(zhì)營養(yǎng)，這樣光合作用才能正常進(jìn)行。

四.未來，人們將在月球和火星上種植蔬菜！

月球和火星上長期黑暗和貧瘠的土壤并沒有能夠阻止園丁們的

渴望，他們希望有朝一日能夠離開地球去太空種植植物。不過，尋找

在太空中種植植物的方法要比將人類送上太空更具挑戰(zhàn)性。

上圖是美國宇航局贊助的一項研究如何在太空中種植植物計劃

里用來模擬月球和火星環(huán)境的特殊圓筒裝置，里面生長的是我們常見

的葛苣，這項研究由得克薩斯農(nóng)業(yè)試驗站的科學(xué)家所主持。

葛苣的幼苗將被放到模擬月球和火星的特殊圓筒培養(yǎng)室里用來

研究如何在月球上種植植物

據(jù)physorg網(wǎng)9日報道，月球和火星上長期的黑暗和貧瘠的土壤

并沒有能夠阻止園丁們的渴望，他們希望有朝一日能夠離開地球去太

空的其他地方種植植物。德克薩斯農(nóng)業(yè)試驗站的研究人員們設(shè)計了一

個模擬月球和火星環(huán)境的特殊培養(yǎng)室，在里面綠油油的葛苣長得特別

繁茂。

德克薩斯農(nóng)業(yè)試驗站的園藝學(xué)家FredDavies博士說：“雖然它

（太空環(huán)境）可能不完全與實驗室的模型相像，但我們對我們開發(fā)的

這個系統(tǒng)充滿信心?！?/p>

這項研究由美國宇航局所贊助，目的在于尋找在與地球截然不同

的太空環(huán)境里如何生產(chǎn)出我們的食物的方法。

研究人員認(rèn)為兩項確定的因素使得這項工作十分重要：其一，人

類將繼續(xù)探索宇宙廣闊的領(lǐng)域，其二，人類不管到哪里，都缺少不了

食物。

Davies說：“探索是我們生命的一部分，在不久的將來我們也

將開始在月球或者火星表面居住。”

現(xiàn)在，航天飛機(jī)所攜帶的食物量能夠維持一次太空任務(wù)的需要,

當(dāng)然，它還要為國際空間上的三名宇航員帶去六個月所需的食物。

宇航員的食物已經(jīng)從過去的被制成漿的像牙膏一樣可以直接擠

進(jìn)嘴里的食物轉(zhuǎn)變成了現(xiàn)在的200種不同的可以選擇的食物，其中還

包括了新鮮的“法加它”（一種開胃品，由腌過的牛的側(cè)腹肉或其它

肉類如雞肉、魚肉或鴨肉組成，在烤架上烤好后包在玉米薄餅內(nèi)）。

但最終如果人類希望在太空中生活更長的時間，自我維持的食物

生產(chǎn)變的特別的重要。

Davies認(rèn)為，在太空中種植綠色植物對人類來說不管是在營養(yǎng)

上還是心理上都有著益處。如葛苣能為人類提供比要的營養(yǎng)物質(zhì)如維

生素A。他說：“吃一些綠色的食物在心理上也有一定的好處，因為

它給你帶來一種你曾生活過的地球上的氣息?！?/p>

尋找在太空中種植植物的方法要比將人類送上太空更具挑戰(zhàn)性。

主要是因為，所有地球上的環(huán)境條件在太空中根本不存在或者完全不

同。

例如月亮，在它上面沒有氣壓（是形成云和降雨的關(guān)鍵），重力

只有地球的六分之一，它的白天持續(xù)時間相當(dāng)于地球上的一個月，而

接著就是兩周的黑夜，那里沒有碳，而碳是光合作用不可缺少的元素。

再看火星，它的大氣里面大約95%都是二氧化碳，氣壓只有地球

的一百分之一，雖然火星上的白天持續(xù)時間比地球上的一天長不了多

少，但卻沒有植物生長所需的足夠陽光。

要尋找出如何在太空中種植植物的方法，科學(xué)家首先不得不拋棄

已知的關(guān)于植物生長的知識，他們也必須設(shè)計，建造和操作培養(yǎng)室使

其在類似于太空環(huán)境的條件下工作。這就意味著我們必須開發(fā)一種可

以在低氣壓的條件下工作，而且能夠提供植物光合作用所需的元素，

或能夠生長和生產(chǎn)出一定量的食物的培養(yǎng)室。

到目前為止，他們的研究已經(jīng)表明植物在低氣壓下植物生長的更

好。得克薩斯農(nóng)業(yè)試驗站的農(nóng)業(yè)學(xué)工程師RonLacey博士說：“低壓

條件下生長的好處在于我們只需更少的材料和費用。但要建造一個植

物能夠在低壓條件下生長的系統(tǒng)具有很大的挑戰(zhàn)性?！?/p>

試驗站的另外一名研究人員ChuanHe說：“我們發(fā)現(xiàn)植物在低

壓條件下生長的反而更好、而且還發(fā)現(xiàn)乙烯氣體對植物的生長很有

效。”他主要負(fù)責(zé)種植，收割和分析所種植的離苣的質(zhì)量。在低壓下

生長的植物釋放出更少的乙烯，在夜間消耗更少的碳水化合物，長出

來的離苣個頭也要更大。他說，去火星上種植植物是他的夢想。

Davies博士還指出，植物還能夠產(chǎn)生氧氣并減少二氧化碳，這

對人類都有好處。他說，或許這些植物可以在月球或者火星表面下面

的特殊培養(yǎng)室里生長。他們正在尋找可以吸收和儲存月球上太陽光的

方法，然后可以在種植植物的時候使用這些光。

五、人體與生物學(xué)

1、科學(xué)家成功逆轉(zhuǎn)衰老過程有望研制長生不老藥

這是2008年的科幻巨獻(xiàn)《返老還童》里的畫面，主演布拉德?皮

特飾演了違反自然規(guī)律，生來就是老年人，越長越年輕的本杰明?巴

頓奇一角，并憑借這一角色獲得奧斯卡提名。

北京時間11月30日消息，科學(xué)家通過一項最新研究，已經(jīng)揭開

永遠(yuǎn)年輕的奧秘，這為研制出“永葆青春”的藥物鋪平了道路。有了

這種靈丹妙藥，人們就能更長壽、更健康、不會受到老年癡呆癥和心

臟病的困擾，皮膚和頭發(fā)會像年輕時一樣光澤亮麗。這種藥物或許還

能令男性和女性在高齡以前一直能夠自然生育小孩。增加健康生活的

時間可以大大減少衛(wèi)生服務(wù)成本、減輕家人照顧體弱多病的親戚的負(fù)

擔(dān)。

這項試驗真實再現(xiàn)了《返老還童》里的情節(jié)，由布拉德?皮特飾

演的主要角色本杰明?巴頓奇違反了大自然的規(guī)律，竟以老人形象降

生人世，之后越活越年輕，倒著成長。這項研究是由美國哈佛大學(xué)的

腫瘤醫(yī)生羅納德?德賓霍進(jìn)行的，科研成果發(fā)表在《自然》雜志上。

他通過老鼠試驗，第一次成功逆轉(zhuǎn)了衰老過程。

在進(jìn)行試驗以前，這些動物的皮膚、大腦、內(nèi)臟和其他器官與

80歲老人的類似。給它們服用可以打開一種關(guān)鍵性酶的藥物僅2個

月后，這些動物長出大量新細(xì)胞，它們幾乎是經(jīng)過徹底更新，已經(jīng)返

老還童了。更令人吃驚的是，公鼠竟能令母鼠再度懷孕，養(yǎng)育大量后

代。

德賓霍說：“這就如同一個40歲的人看起來像80歲，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)

后使他達(dá)到50歲的水平。到2025年我們將有12億年齡超過60歲的

老人，這個年齡段的人開始易患癌癥、老年癡呆癥和心血管疾病。我

們即將面臨繁重的社會負(fù)擔(dān)。這項試驗是我們首次成功逆轉(zhuǎn)衰老過

程。這說明有一個逆轉(zhuǎn)衰老器官的要點是我們以前從沒意識到的?！?/p>

這項重大突破主要著眼于端粒結(jié)構(gòu)。這些是覆蓋在染色體末端，

防止它們受損的微型生物鐘。隨著時間推移，端粒變得越來越短，這

增加了患老年癡呆癥等老年疾病的風(fēng)險。等到它們變得太短，整個細(xì)

胞就會死亡。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶能再造端粒，但是身體往往會把這種酶

關(guān)掉。

德賓霍通過特殊方法使老鼠提前衰老，以模擬人類的衰老過程，

然后利用藥物刺激，成功令端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶重新恢復(fù)生機(jī)。他希望這

一技術(shù)能終止或放慢衰老過程，發(fā)現(xiàn)它和逆轉(zhuǎn)它是件令人吃驚的事

情。他認(rèn)為，最終應(yīng)該能研制出一種可以在人類身上產(chǎn)生相同效果的

藥物。就拿中年人來說，這種藥物能延緩或防止他們患老年癡呆癥、

心臟病和糖尿病，甚至可延長壽命。

不過人們也要注意：高水平端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶可加速腫瘤生長，單

憑一種藥物不可能清除所有衰老問題。德賓霍說：“衰老是由多種機(jī)

制共同造成的。因此，雖然我們認(rèn)為端粒非常重要，但是還有其他因

素也在發(fā)揮重要作用?！泵绹鸫髮W(xué)的端粒專家史蒂文?亞坦迪博

士稱這項研究“非常漂亮”，但是他警告說，一種抗衰老藥物最多只

能逆轉(zhuǎn)10多年時間。

揭示了細(xì)胞定時衰老機(jī)制的端粒酶

六、癌癥的生物學(xué)防治

1.美國臨床腫瘤大會:多種控瘤抗癌藥物問世

近期在芝加哥召開的美國臨床腫瘤學(xué)會大會上，多家制藥商和研究機(jī)

構(gòu)發(fā)布新藥物，對治療癌癥提出新觀點，其中一些療法可能成為未來

治療方向。

(1)、延緩轉(zhuǎn)移

美國安進(jìn)公司在大會上推出新研發(fā)的單克隆抗體新藥狄諾塞麥

(Denosumab)。臨床試驗證實，這種藥物可有效延緩?fù)砥谇傲邢侔?/p>

患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的時間。

前列腺癌發(fā)展至晚期時，一般會出現(xiàn)癌細(xì)胞骨轉(zhuǎn)移情況，超過

80%的晚期患者有骨轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，常見骨轉(zhuǎn)移病灶可見于頜骨、椎體、

肋骨、顱骨等處?，F(xiàn)階段，預(yù)防或延緩前列腺癌患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的藥

物主要依靠瑞士諾華公司生產(chǎn)的二磷酸鹽類藥物唾來磷酸(Zometa)。

在針對1900名患者展開的對比試驗中，與喋來磷酸相比，狄諾塞麥

可將患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的時間平均延緩3.6個月。同時，狄諾塞麥經(jīng)臨

床試驗證實，可有效遏制骨髓癌的生長。安進(jìn)公司指出，狄諾塞麥還

可對乳腺癌、多發(fā)性骨髓癌以及其他實體腫瘤產(chǎn)生相同效用。

狄諾塞麥已獲得美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)，以普羅利亞

(Prolia)注射液的名稱上市，但現(xiàn)階段只規(guī)定用于治療絕經(jīng)期婦女

骨質(zhì)疏松癥。

(2)、激發(fā)免疫

美國百時美施貴寶公司在會議上推出一種尚處于試驗階段的新

藥一一單克隆抗體藥物易普利姆瑪(Ipilimumab),稱可有效延長皮

膚癌患者的生命，對皮膚癌中死亡率最高的黑素癌尤其有效。

易普利姆瑪

黑素癌屬惡性癌癥，源于皮膚、粘膜、眼和中樞神經(jīng)系統(tǒng)色素沉

著區(qū)域的黑素細(xì)胞癌變，是過去30年間患者人數(shù)增長最快的一種癌

癥。現(xiàn)階段，全球尚無針對黑素癌的有效療法，美國全年約6000人

死于黑素癌，年新增病例2.5萬例。

經(jīng)由靜脈注射易普利姆瑪后，能夠顯著延長晚期黑素癌患者的生

命，其中24%的患者生命延長超過2年。與傳統(tǒng)治療原理不同，易

普利姆瑪并非直接殺死癌細(xì)胞，而是激發(fā)人體免疫系統(tǒng)中的T細(xì)胞，

由T細(xì)胞殺死癌變細(xì)胞。

美國加利福尼亞州安格爾醫(yī)療研究學(xué)院黑素癌專家史蒂芬?奧

戴說，這一藥物的問世是人類對抗癌癥的一個里程碑，促動人體免疫

系統(tǒng)對癌變細(xì)胞作出反應(yīng)是未來抗癌防癌的新方向。

(3)、收縮腫瘤

由美國輝瑞制藥有限公司研發(fā)的克里哇蒂尼(Crizotinib)經(jīng)曲

床驗證可有效縮小晚期基因突變型非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者腫瘤

的大小。

非小細(xì)胞肺癌是最常見的肺癌類型，占所有肺癌患者的80%至

85%,其中部分患者伴隨有基因突變?；蛲蛔冃头切〖?xì)胞肺癌患者

群主要為非吸煙者和已戒煙者。國際衛(wèi)生組織統(tǒng)計，現(xiàn)階段，全球每

年新增確診肺癌患者1200萬人，每年因肺癌死亡800萬人。

韓國首爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)生龐永覺(音譯)稱，經(jīng)一期臨床試驗證

實，克里喋蒂尼對一90%的晚期基因突變型非小細(xì)胞肺癌患者有效，

其中57%的患者口服藥物8周后腫瘤明顯收縮。美聯(lián)社報道，這一

藥物主要針對突變基因進(jìn)行基因逆變，從而達(dá)到減少病變細(xì)胞的效

果。輝瑞眼下對這一藥物展開三期臨床試驗，以驗證它是否可持續(xù)縮

小腫瘤，是否比現(xiàn)行化療更有作用，且是否可提高患者存活率。

第三部分多姿多彩的生物世界--人類創(chuàng)造的生物新品種

轉(zhuǎn)基因生物的誕生1.轉(zhuǎn)基因植物,

轉(zhuǎn)基因水果

強(qiáng)—

2.轉(zhuǎn)基因動物

3.克隆動物

二、太空育種

1.太空育種辣椒王

2.太空香蕉

太空育種香蕉

太空育種

3.太空茄子

4.太空番茄

5.太空牡丹

太空育種牡丹

太空育種

核電站的雙重性

2011年4月31日，日本福島第一核電站附近，檢測人員正在駁船上提取海水樣本。（圖片

來源：JapanMaritimeSelf-DefenceForceviaReuters)新浪環(huán)球地理訊北京時間

4月2日消息，據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報道，3月11日，日本發(fā)生大地震并引發(fā)海嘯，雙重打擊

導(dǎo)致位于東岸的福島第一核電站發(fā)生嚴(yán)重事故。專家們表示，如果福島核電站的放射性物質(zhì)

繼續(xù)流入海洋，海洋生物的生存將面臨威脅。根據(jù)美國《紐約時報》報道，過去一周時間里,

研究人員對核電站附近提取的海水樣本進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，包括鈾137和碘131在內(nèi)的放射性同

位素濃度升高。輻射可導(dǎo)致變異陸地和海洋的所有生物都暴露在天然水平的電離輻射環(huán)

境下，高頻輻射足以改變DNA。這種基因損傷絕大多數(shù)可以治愈，但由于人造輻射的存在，

動物更難修復(fù)它們受損的基因。日本核安全官員在接受美國媒體采訪時表示，日本海水樣本

的輻射水平過去4天內(nèi)處于波動狀態(tài)，30日的碘濃度達(dá)到法定限值的3355倍。這是迄今為止

檢測發(fā)現(xiàn)的最高水平，說明更多放射性物質(zhì)流入海洋，但這種情況如何發(fā)生仍是一個未知數(shù)。

據(jù)《紐約時報》報道，3月28日的海水樣本檢測結(jié)果顯示，葩的濃度達(dá)到安全限值的20倍。

除了核輻射外，其它高能射線也能使生物發(fā)生變異。太空射線是太陽或者其它天體發(fā)出的高

能射線。太空射線也能使生物發(fā)生變異。例如我國太空技術(shù)發(fā)展以不定期，已經(jīng)進(jìn)行了這方

面的研究。我國科學(xué)家把植物種子帶上太空，經(jīng)過一段時間，這些種子隨航天器歸來，就可

以將這些變異的種子進(jìn)行播種了。我國科學(xué)家在植物種子太空變異方面的研究已經(jīng)取得了很

大的成果。

WANTED

相對于世界發(fā)達(dá)國家，中國在生物技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)育種研究方面開展得較晚。然而，

在魚類細(xì)胞核移植、轉(zhuǎn)基因魚、人工誘導(dǎo)多倍體和雌核發(fā)育、魚類性別控制、同工酶、雜交

優(yōu)勢預(yù)測等研究領(lǐng)域發(fā)展較快?；谝讶〉玫倪M(jìn)展和中國的國情，今后的研究重點將放在以

下幾個方面：在轉(zhuǎn)基因魚中，外源基因的定點整合和可控表達(dá)研究；改進(jìn)人工誘導(dǎo)多倍體和

雌核發(fā)育的技術(shù)，建立實用化的大規(guī)模繁殖群體；加強(qiáng)魚類性別調(diào)控的分子遺傳學(xué)研究；加

強(qiáng)魚類遺傳連鎖圖譜的研究。

相信隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，它在水產(chǎn)育種研究和開發(fā)中的應(yīng)用與太空育種必將

越來越廣泛，這也將徹底改變該學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)種

子的培育提供更多優(yōu)良品種。

第四部分保護(hù)我們美麗的家園

地球是人類賴以生存的唯一家園。數(shù)十億年生命的演化，不斷改變著地球的環(huán)境，使地球

從荒蕪不毛之地，逐漸演變成生命的樂園。太陽最早照耀的地方，是東方的建塘；人

間最殊勝的地方，是奶子河畔的香格里拉?！痹颇鲜〉蠎c藏族自治州香格里拉縣，

一塊永恒、和平、寧靜、吉祥如意的寶地，一片神奇誘人、風(fēng)光如畫、令人向往

的凈土。近年來，迪慶藏族自治州通過實施七彩云南香格里拉保護(hù)行動和堅持生

態(tài)立州戰(zhàn)略，讓這片雪域高原天更藍(lán)、水更清、人與自然更和諧。

寧靜、和諧的藏區(qū)如一幅油畫

瞧憨態(tài)可掬的滇金絲猴生活的多么舒適

然而隨著人類的出現(xiàn)和人U的增多，人類的活動在很大程度上改變了地球的環(huán)

境，使這個星球上許多生物的生存受到嚴(yán)重威脅，并且危及人類自身的生存和發(fā)

展。

得第.我m已依

1

至區(qū)坦方可去42

過分毀林使土地沙漠化

引發(fā)沙塵暴

在對待地球家園的問題上，人類再也不能只知索取，不知保護(hù)；更不能只圖眼

前利益，不顧長遠(yuǎn)利益。

1.保護(hù)環(huán)境從我做起

只要你想做，就能做得到

KAH30

2.保護(hù)生物多樣性促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展

生物多樣性是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，保護(hù)和可持續(xù)利用生物多樣

性是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)建人與自然和諧社會的重要內(nèi)容和必然要求?？沙?/p>

續(xù)發(fā)展的實質(zhì)就是要促進(jìn)人與自然的和諧，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人U、資源、環(huán)境相

協(xié)調(diào)，走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。要達(dá)到人與自然和諧

發(fā)展的目標(biāo)，需要動員全社會的力量，積極行動起來，并做長期不懈的努力。

給鳥兒一^家

還鳥兒一片藍(lán)天

中國的自然保護(hù)區(qū)建設(shè)在過去10多年里取得了長足的發(fā)展，到2005年底，共建

立各類自然保護(hù)區(qū)2349個（其中國家級243個）,自然保護(hù)區(qū)面積為14994.9萬

公頃，占國土面積的15%。初步形成了類型比較齊全的全國性的保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)。

目前中國主要的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型、野生動植物特別是國家重點保護(hù)的珍稀瀕危

動植物，絕大多數(shù)都在自然保護(hù)區(qū)里得到較好的保護(hù)，為全球生物多樣性保護(hù)做

出了重大貢獻(xiàn)。

扎龍自然保護(hù)區(qū)的丹頂鶴

3.低碳生活你我同行

人類與自然是伙伴是朋友，而是共同前進(jìn)的伙伴關(guān)系，是共同發(fā)展的朋友關(guān)系。平等地與自

然對話，理性地與自然握手，與自然共同發(fā)展，共同前進(jìn)。只有這樣，自然界才會越來越美

好，人類的前景才會越來越來光明。人類與自然關(guān)系是共生、共贏、共榮，而不是征服、改

造、索取。必須以互惠互利、共同發(fā)展為前提，克服目光短淺、急功近利思想，樹立人與自

然和諧并進(jìn)的科學(xué)發(fā)展觀。就是要求人類的思維視點，放在共生、共贏、共榮上；就是要求

人類去愛護(hù)自然、保護(hù)自然，對自然抱有一種敬畏的心情，人類適應(yīng)順應(yīng)自然，利用自然自

身固有的運動規(guī)律，更好地創(chuàng)造美好的生活；著眼現(xiàn)在，放眼未來，倡導(dǎo)并樹立一種人與自

然的和諧就是人類最大美德的觀念。

'保護(hù)生去環(huán)境

共創(chuàng)美好家園

第四部分現(xiàn)代生物科技的未來與

展望——侯云杰

一、基因工程與未來生活

基因技術(shù)是一項能夠用于造福人類、造福我們這個藍(lán)色星球的新

技術(shù)。以下我們共同了解這些技術(shù)將為人類的物質(zhì)文明和精神文明

提供什么益處，又將為我們的未來生活帶來怎樣的美好前景。

1奇妙的轉(zhuǎn)基因食品

隨著人們生活水平的提高，人們對飲食的要求也越來越高。于是,

人們開始利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改善食品的品質(zhì)，包括外觀品質(zhì)、食用品

質(zhì)（如營養(yǎng)成分、口感）、加工品質(zhì)和貯藏品質(zhì)等等。

由美國培育的西紅柿品種"FlavrSavr"是最早投入市場的轉(zhuǎn)基因植

物產(chǎn)品，它是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)被延熟的西紅柿。過去，農(nóng)民要趁西

紅柿還沒有成熟，果實還是綠色的時候就采摘，被運送到商店后，

工作人員再用乙烯將它們催熟，這種人工催熟的西紅柿沒有自然成

熟的西紅柿好吃。

那么，能不能讓成熟的西紅柿好儲藏呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)西紅柿的皮

變軟是因為有一種叫做“多聚半乳糖醛酸酶”的酶把細(xì)胞壁中的膠質(zhì)

分解了?？茖W(xué)家們把這種酶的基因分離出來，測定了它的序列，并

根據(jù)這個序列設(shè)計了一個新的基因，把這個新基因轉(zhuǎn)入到西紅柿細(xì)

胞中，阻斷它合成"多聚半乳糖醛酸酶"。這樣西紅柿成熟之后也不會

變軟，我們就可以等到它自然成熟了再采摘，不用擔(dān)心運輸過程中

的破損。

金色大米這是一種富含茁-胡蘿卜素的轉(zhuǎn)基因水稻，因其成熟后

的稻米呈黃色，故稱為金色水稻。這種稻米中富含的茁-胡蘿卜素可

在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化成維生素Ao為什么要食用這種富含茁-胡蘿卜素的稻

米呢？聯(lián)合國教科文組織估計：在歐洲和亞洲，每年有100多萬兒童

因缺乏維生素A而死亡。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，處于臨床和亞臨床

維生素A缺乏危險的兒童有二億三千萬之多。人們期盼金色水稻可

以滿足全世界億萬兒童每年對維生素A的需要，這將是一件功德無

量的事。

此外，大米中還含有一種叫做"肌醇六磷酸〃的小分子物質(zhì)，它能

與鐵緊緊地結(jié)合，使小腸難以吸收食物中的鐵。有人估計，在中國

這個以稻米為主要糧食的國家中，至少有5千萬名兒童缺鐵，40%-6

0%的兩歲以下中國兒童有因缺鐵而造成智力發(fā)育不良的危險。為了

解決缺鐵引起的貧血，科學(xué)家們在金色大米中又轉(zhuǎn)入了有益基因，

人的腸道吸收鐵。這樣，金色大米要比吃普通大米更有益身體健康。

咖啡是西方國家人民的一種傳統(tǒng)飲品，它有著特殊的香味，飲用

咖啡后還會給人們帶來一種振奮的感覺。純凈的咖啡因就是人們常

說的一種毒品。過量攝取咖啡因可導(dǎo)致上癮、失眠或神經(jīng)過敏，嚴(yán)

重時有可能引發(fā)急性中毒。為了降低咖啡豆中的咖啡因含量，日本

的研究小組對轉(zhuǎn)基因咖啡樹進(jìn)行了約7年的研究，終于，他們發(fā)現(xiàn)了

產(chǎn)生咖啡因的基因，于是利用"轉(zhuǎn)基因干擾技術(shù)''來抑制這種基因?？?/p>

學(xué)家預(yù)測，通過這種方法培育的咖啡豆中，咖啡因含量可以比普通

NBCAFE

咖啡豆低70%,但仍能保持原有的美味。

2有強(qiáng)大抵抗力的植物

雜草是世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大敵，它在田地里和作物爭奪陽光、水分

和養(yǎng)料。我國每年因為雜草為害，各種農(nóng)產(chǎn)品的損失達(dá)13.5%,其中

糧食達(dá)350億斤。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要定期除掉田間的雜草?？墒?/p>

除草劑在除去雜草的同時一，也往往會殺死農(nóng)作物。為了能夠有針對

性地去除雜草，研究人員從植物中篩選出了耐除草劑的基因，并把

這種基因轉(zhuǎn)到農(nóng)作物中，種植了能抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物，農(nóng)民只

要施加少量的除草劑就能既去除雜草，又不損害農(nóng)作物。而且，減

少了除草劑的用量，也就降低了對土壤等生態(tài)環(huán)境的污染。現(xiàn)在已

經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化種植的抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物主要有大豆、玉米、小麥

和棉花。

大豆對人體健康非常有益。已經(jīng)證明大豆可以降低膽固醇，預(yù)防

心臟病、冠狀動脈硬化，還可以預(yù)防癌癥，包括乳腺癌、前列腺癌

和結(jié)腸癌等，緩解更年期綜合癥，預(yù)防骨質(zhì)疏松，因此有人認(rèn)為大

豆是21世紀(jì)的維生素。人們對大豆食品需求的增長促進(jìn)了轉(zhuǎn)基因大

豆種植面積的增大。以美國為例，自2001年以來，轉(zhuǎn)基因大豆種植

面積以每年160萬-200萬公頃的幅度增加，與此同時，轉(zhuǎn)基因大豆面

積與大豆總面積的比例也從2001年的68%上升到2004年的90%。

近年來，由于干旱、鹽害、霜凍或寒潮及土地貧瘠等造成的農(nóng)作

物產(chǎn)量損失也日益嚴(yán)重。如果不能及時解決，可能會產(chǎn)生糧食危機(jī)。

現(xiàn)在許多國家政府都投入了大量的人力和財力培育抗旱、抗寒、抗

鹽和耐貧瘠的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，而且已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展。尤其是

抗旱、抗鹽基因的應(yīng)用，可能徹底改變干旱鹽堿地的生態(tài)環(huán)境，使

這些不毛之地變?yōu)榱继铩?/p>

動植物不僅是我們食品的來源，也是生產(chǎn)我們生活用品的重要原

材料，如棉花、羊毛、蠶絲等。

棉花是人們最重要的衣著原料，隨著棉紡織技術(shù)的進(jìn)步，棉花可

以紡織成春、夏、秋、冬四季皆宜的各式服裝布料這種純天然的

纖維保暖性、透氣性和穿著的舒適度等都很優(yōu)良。在國際市場上，

純棉織品是最受歡迎的布料之一。棉花也是僅次于糧食的第二大農(nóng)

作物，是我國1億多棉農(nóng)的主要收入來源，是涉及農(nóng)業(yè)和紡織工業(yè)兩

大產(chǎn)業(yè)的商品，所以，棉花是關(guān)系到國計民生的戰(zhàn)略物資。

自90年代以來，由于棉鈴蟲災(zāi)害在我國大部分棉區(qū)持續(xù)性發(fā)生，

給棉花生產(chǎn)帶來了巨大的威脅，棉農(nóng)談"蟲"色變，僅1992年一年因

棉鈴蟲造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)60多億元，間接損失超過100億元，

對整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大影響。同時由于棉鈴蟲的大爆發(fā)，

防蟲治蟲使用的農(nóng)藥不僅增加了農(nóng)民的種植成本，也殺死了其他有

益昆蟲，破壞了生態(tài)平衡，而且還屢屢造成人畜中毒的事故。

在病蟲害嚴(yán)重影響棉花生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的情況下，各國政府都試

圖尋找防治棉鈴蟲及其他病蟲害的有效辦法。

1990年，美國將Bt殺蟲基因?qū)朊藁ǐ@得抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花，成

為世界上第一個擁有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的國家。我國在1998年也育成了

轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲棉，成為繼美國之后，第二個擁有自主研制成功并

種植抗蟲棉的國家。抗蟲棉是我國目前唯一大面積種植并初步實現(xiàn)

產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。2003年，種植面積達(dá)45萬公頃，增加效益

22億元?？瓜x棉解決了棉花害蟲給棉花生產(chǎn)帶來的巨大損失，而且

由于減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，有利于保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。

除了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，研究人員還通過轉(zhuǎn)基因方法，進(jìn)一步改善棉

花纖維的品質(zhì)。如我國的科學(xué)家已將兔毛、羊毛中含有的角蛋白基

因轉(zhuǎn)入棉花內(nèi)。以提高棉花纖維中的角蛋白含量。這種轉(zhuǎn)基因棉纖

維既保持了其原有的天然本質(zhì)，又具有了兔毛、羊毛的彈性好、保

暖性強(qiáng)、纖維更加細(xì)長、手感及光澤更好等特點。

在改善棉花纖維品質(zhì)方面，彩色棉也是轉(zhuǎn)基因棉花中的一大亮

點。你也許不相信，棉花居然還有天然彩色的，這實在是奇妙之至!

有了基因工程技術(shù)，人們就能快速地將野生彩棉的有色基因轉(zhuǎn)到

優(yōu)質(zhì)的普通棉花品種中，培育出纖維品質(zhì)優(yōu)良的彩色棉。現(xiàn)在，已

經(jīng)培育出棕色、綠色等彩色棉品種，而轉(zhuǎn)基因粉色棉、藍(lán)色棉和黑

色棉品種的培育也取得了很大的進(jìn)展。目前，市場上彩色棉花是緊

俏商品，其價格是一般白色棉的4—8倍，一件彩色棉服裝售價在100

美元以上。現(xiàn)在的彩棉產(chǎn)量還不到世界棉產(chǎn)量的1%,有人估計30年

后，彩色棉將占棉花總產(chǎn)量的30%,達(dá)至U400萬至500萬噸。

生命科學(xué)、基因科學(xué)也是解決地球污染的最佳途徑。轉(zhuǎn)基因技術(shù)

在成功改良動植物本身的同時，也給環(huán)境帶來了潛在的好處。

木材是人們生活的重要建筑原料和造紙原料，全球每年森林砍伐

的數(shù)量約3700萬公頃。隨著人口的增長，砍伐量還在逐年上升。然

而，砍伐森林會對地球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。盡管許多國家和地

區(qū)采取了相應(yīng)的措施，如設(shè)置伐木配額，保護(hù)天然林，發(fā)展速生林

等，但是由于林木成材周期相對較長，仍然不能滿足市場需要。森

林面積迅速減少，已經(jīng)是一個全球性的嚴(yán)重生態(tài)問題。

以色列和美國在研發(fā)轉(zhuǎn)基因白楊的試驗中，發(fā)現(xiàn)一種纖維素捆綁

基因(CBD),將這個基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞后，植物的纖維素合成率、增

長率得到大幅度提高，樹木的生長速度也提高了50%。美國還與瑞典

合作，將生命周期僅4—6周的擬南芥的葉狀基因(LFY)轉(zhuǎn)入歐洲山楊

中，獲得的轉(zhuǎn)基因山楊生長更快，一年就能開花成小材，而在一般

正常情況下這類樹木成材需要10年或更長時間。

同時將轉(zhuǎn)基因抗病蟲技術(shù)應(yīng)用到速生樹木的培育中，則可以使林

木更健康地生長，進(jìn)一步保證林木的成活。

土地荒漠化是全球性的環(huán)境災(zāi)害。目前，全球荒漠化的面積占整

個地球陸地面積的皿，它已影響到世界六大洲的100多個國家和地

區(qū)，全球約有壞的人口生活在這些地區(qū)。全世界受荒漠化影響的國

家有100多個，約9億人受到荒漠化的影響和威脅。如沙特和埃及兩

國沙漠面積都占國土面積的90%以上，澳大利亞的沙漠和半沙漠面積

占全國面積的35%。我國的荒漠化土地也占國土面積的27.46%。

為了能讓沙漠披上綠裝，人們一直在尋找沙漠綠化樹種。白楊樹

能在干旱和鹽堿化土壤等惡劣條件下生存，因此一直在沙漠綠化中

扮演著沖鋒隊的角色。人們根據(jù)白楊樹的這一特性，不斷研究，逐

步揭開了植物抗旱的神秘面紗。以色列希伯萊大學(xué)的研究者在白楊

樹細(xì)胞內(nèi)分離出能保證它在惡劣條件下生存的特殊蛋白質(zhì)，研究人

員通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，進(jìn)一步提高白楊樹中這種蛋白質(zhì)的含量，這樣,

可因地制宜地培育出抗逆性更強(qiáng)的沙漠綠化樹種。我國研究人員也

正在將適合沙漠生存的沙棘、紅柳等植物的抗旱、抗寒基因轉(zhuǎn)移到

常規(guī)樹種中，以培育適合西部氣候環(huán)境的樹種。轉(zhuǎn)基因沙漠綠化樹

種的培育，無疑將為沙漠地帶生態(tài)環(huán)境的綜合改造找到一條新的途

徑。

二、細(xì)胞工程與未來生活

細(xì)胞工程作為科學(xué)研究的一種手段，已經(jīng)滲入到生物工程的各個

方面，成為必不可少的配套技術(shù)。在農(nóng)林、園藝和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中，細(xì)

胞工程正在為人類做出巨大的貢獻(xiàn)。

1.糧食與蔬菜生產(chǎn)利用細(xì)胞工程技術(shù)進(jìn)行作物育種，是迄今

人類受益最多的一個方面。我國在這一領(lǐng)域已達(dá)到世界先進(jìn)水平，以

花藥單倍體育種途徑，培育出的水稻品種或品系有近百個，小麥有

30個左右。其中河南省農(nóng)科院培育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗

銹病、抗白粉病等優(yōu)良性狀。在常規(guī)的雜交育種中，育成一個新

品種一般需要8?10年，而用細(xì)胞工程技術(shù)對雜種的花藥進(jìn)行離體培

養(yǎng)，可大大縮短育種周期，一般提前2?3年，而且有利優(yōu)良性狀的

篩選。前面已介紹過的微繁殖技術(shù)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有廣泛的用途，

其技術(shù)比較成熟，并已取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。例如，我國已解決了馬

鈴薯的退化問題，日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培養(yǎng)無病

毒微型馬鈴薯塊莖作為種薯，實現(xiàn)種薯生產(chǎn)的自動化。通過植物體細(xì)

胞的遺傳變異，篩選各種有經(jīng)濟(jì)意

義的突變體，為創(chuàng)造種質(zhì)資源和新品種的選育發(fā)揮了作用?，F(xiàn)已選育

出優(yōu)質(zhì)的番茄、抗寒的亞麻、以及水稻、小麥、玉米等新品系。有希

望通過這一技術(shù)改良作物的品質(zhì)，使它更適合人類的營養(yǎng)需求。

蔬菜是人類膳食中不可缺少的成分，它為人體提供必需的維生素、礦

物質(zhì)等。蔬菜通常以種子、塊根、塊莖、插桿或分根等傳統(tǒng)方式進(jìn)行

繁殖，化費成本低。但是，在引種與繁育、品種的種性提純與復(fù)壯、

育種過程的某些中間環(huán)節(jié)，植物細(xì)胞工程技術(shù)仍大有作為。例如，從

國外引進(jìn)蔬菜新品種，最初往往只有兒粒種子或很少量的塊根、塊莖

等。要進(jìn)行大規(guī)模的種植，必須先大量增殖，這就可應(yīng)用微繁殖技術(shù),

在較短時間內(nèi)迅速擴(kuò)大群體。在常規(guī)育種過程中，也可應(yīng)用原生質(zhì)體

或單倍體培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖后代，簡化制種程序。另外，還可結(jié)合

植物基因工程技術(shù)，改良蔬菜品種。

果樹、林木生產(chǎn)實踐中應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)主要是微繁殖和去病毒技

術(shù)。幾乎所有的果樹都患有病毒病，而且多是通過營養(yǎng)體繁殖代代相

傳的。用去病毒試管苗技術(shù)，可以有效地防止病毒病的侵害，恢復(fù)種

性并加速繁殖速度。目前，香蕉、柑橘、山楂、葡葡、桃、梨、荔枝、

龍眼、核桃等十余種果樹的試管苗去病毒技術(shù)，已基本成熟。香蕉去

病毒試管苗的微繁殖技術(shù)已成為產(chǎn)業(yè)化商品化的先例之一。因為香蕉

是三倍體植物，必須通過無性繁殖延續(xù)后代，傳統(tǒng)方法一般采用芽繁

殖，感病嚴(yán)重，繁殖率低；而采用去病毒的微繁殖技術(shù)不僅改進(jìn)了品

質(zhì)，畝產(chǎn)量約提高30%?50%,很容易被蕉農(nóng)接受。近年來，對經(jīng)

濟(jì)林木組織培養(yǎng)技術(shù)的研究也受到很大的重視。采用這一技術(shù)可比常

規(guī)方法提前數(shù)年進(jìn)行大面積種植。特別是有些林木的種子休眠期很

長，常規(guī)育種十分費時。據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)已研究成功的林木植物試

管苗已達(dá)百余種，如松屬、播樹屬、楊屬中的許多種，還有泡桐、槐

樹、銀杏、茶、棕桶1、咖啡、椰子樹等。其中校?樹、楊樹和花旗松等

大面積應(yīng)用于生產(chǎn)，澳大利亞已實現(xiàn)中安樹試管苗造林，用幼芽培養(yǎng)每

年可繁殖40萬株。植物細(xì)胞工程技術(shù)使現(xiàn)代花卉生產(chǎn)發(fā)生了革命

性的變化。I960年，科學(xué)家首次利用微繁殖技術(shù)將蘭花的愈傷組織培

養(yǎng)成植株后，很快形成了以組織培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)化生產(chǎn)體系一

一蘭花工業(yè)?，F(xiàn)在，世界蘭花市場上有150多種產(chǎn)品，其中大部分都

是用快速微繁殖技術(shù)得到的試管苗。從此，市場供應(yīng)擺脫了氣候、地

理和自然災(zāi)害等因素的限制。至今，已報道的花卉試管苗有360余種。

已投入商業(yè)化生產(chǎn)的有幾十種。我國對康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、

非洲紫羅蘭等品種的研究較為成熟，有的也已商品化，并有大量產(chǎn)品

銷往港澳及東南亞地區(qū)。

愈傷組織

愈傷組織

分化出芽

形成試管苗

3.臨床醫(yī)學(xué)與藥物

自1975年英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家利用動物細(xì)胞融合技術(shù)首

次獲得單克隆抗體以來，許多人類無能為力的病毒性疾病遇到了克

星。用單克隆抗體可以檢測出多種病毒中非常細(xì)微的株間差異，鑒定

細(xì)菌的種型和亞種。這些都是傳統(tǒng)血清法或動物免疫法所做不到的，

而且診斷異常準(zhǔn)確，誤診率大大降低。例如，抗乙型肝炎病毒表面抗

原（HBsAg）的單克隆抗體，其靈敏度比當(dāng)前最佳的抗血清還要高100

倍，能檢測出抗血清的60%的假陰性。近年來，應(yīng)用單克隆抗體

可以檢查出某些還尚無臨床表現(xiàn)的極小腫瘤病灶，檢測心肌梗死的部

位和面積，這為有效的治療提供方便。單克隆抗體并已成功地應(yīng)用于

臨床治療;主要是針對一些還沒有特效藥的病毒性疾病，尤其適用于

抵抗力差的兒童。人們正在研究“生物導(dǎo)彈”——單克隆抗體作載體

攜帶藥物，使藥物準(zhǔn)確地到達(dá)癌細(xì)胞，以避免化療或放射療法把正常

細(xì)胞與癌細(xì)胞一同殺死的副作用。單克隆抗體可以精確地檢測排

卵期。新一代免疫避孕藥也在研制之中，其基本原理是用精子，卵透

明帶或早期胚胎來制備單克隆抗體，將它們注入婦女體內(nèi)，人體就會

產(chǎn)生對精子的免疫反應(yīng)，從而起到避孕作用。人類體外受精技術(shù)的日

趨成熟，使人類對生育活動有了較大的選擇余地，促進(jìn)優(yōu)生優(yōu)育，提

高人口素質(zhì)，也為不孕癥患者或不宜生育的人帶來福音。生物藥

品主要有各種疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物質(zhì)，抗體等，是生物

體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物或分泌物。過去制備疫苗是從動物組織中提取，

得到的產(chǎn)量低而且很費時?，F(xiàn)在，通過培養(yǎng)、誘變等細(xì)胞工程或細(xì)胞

融合途徑，不僅大大提高了效率，還能制備出多價菌苗，可以同時抵

御兩種以上的病原菌的侵害。用同樣的手段，也可培養(yǎng)出能在培養(yǎng)條

件下長期生長、分裂并能分泌某種激素的細(xì)胞系。1982年美國科學(xué)家

用誘變和細(xì)胞雜交手段，獲得了可以持續(xù)分泌干擾素的體外培養(yǎng)細(xì)胞

系，現(xiàn)已走向應(yīng)用。

4）細(xì)胞器移植技術(shù)

*277次氧M膽電

移植塞心

S莪得29個發(fā)育為

*13吳化孕母親：

*1996拓7月5日，

羊善6LL3,

名為學(xué)有.

4.繁育優(yōu)良品種

目前，人工受精、胚胎移植等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)。精液和

胚胎的液氮超低溫（T96攝氏度）保存技術(shù)的綜合使用，