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(lái)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，國(guó)力的強(qiáng)弱越來(lái)

越取決于勞動(dòng)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(shí)踐能力、國(guó)際視野與民族精神、社會(huì)責(zé)任感與人生規(guī)劃能力，對(duì)

國(guó)家的興盛、社會(huì)的進(jìn)步、個(gè)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(huì)文明和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，還

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

類生活產(chǎn)生越來(lái)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(dòng)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(jià)值觀以及辯證唯物主義自然觀，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然和社會(huì)的責(zé)任感，

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

的視野，增強(qiáng)學(xué)生的科技意識(shí)，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(gè)方面介紹了生物知識(shí)在生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了當(dāng)今社會(huì)

生活中的每個(gè)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(guó)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(shí)，研究表明當(dāng)熒光液體注射后兩小時(shí)神經(jīng)組織發(fā)光效果將消

除，8小時(shí)后沒(méi)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(guó)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(shuō)：“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(cè)其可能位置?！?/p>

目前，外科醫(yī)師依靠自己的人體知識(shí)和肌動(dòng)電流描記器監(jiān)控?cái)?shù)

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

找運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，但很難鑒別哪一個(gè)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(shí)觸及這些神經(jīng)組織會(huì)

帶來(lái)諸多副作用。

這項(xiàng)最新研究報(bào)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(lè)

果等）中毒時(shí)，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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，

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(shí)，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(shí)，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(cè)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(lái)，酶療法已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，廣泛受到重視，各種酶制

劑在臨床上的應(yīng)用越來(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)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(duì)抗腫瘤的生長(zhǎng)；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(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司副司長(zhǎng)賀燕麗在出席“生物質(zhì)纖維及生

化原料”專題論壇時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)化石原料的部分替代。

中國(guó)化纖協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)鄭植藝指出，“十一五”期間，我國(guó)化纖行

業(yè)在特種纖維開(kāi)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(méi)有邁出根本性步伐，對(duì)生物化學(xué)、分子生

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

中的重要作用?！笆濉逼陂g，化纖工業(yè)將對(duì)生物質(zhì)纖維及生化原

料進(jìn)行重點(diǎn)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(diǎn)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(lái)源于可再生生物質(zhì)的一類纖維，包括天然動(dòng)植

物纖維、再生纖維及來(lái)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(lái)源，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)紡織資源的不足，同時(shí)也是應(yīng)對(duì)

石油資源日趨枯竭、實(shí)現(xiàn)紡織工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段；開(kāi)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(guó)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(jī)，如：聚乳

酸及纖維正在實(shí)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(guó)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(wàn)噸，占世界總產(chǎn)能的77%°我國(guó)生物質(zhì)纖維資源儲(chǔ)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(dòng)植物蛋白類纖維資源量約有300億噸，具有廣闊的開(kāi)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(kāi)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(duì)水分不足特別敏感的時(shí)期。

(5)形態(tài)指標(biāo)：長(zhǎng)勢(shì)、葉色；

(6)生理指標(biāo)：水勢(shì)、滲透勢(shì)、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(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)發(fā)育

N：促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)；P、K促進(jìn)光合產(chǎn)物運(yùn)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(dòng)。

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(yíng)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(shí)間一消耗)X經(jīng)濟(jì)系數(shù)

延長(zhǎng)光照時(shí)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(zhǎng)生長(zhǎng)期：如育苗移栽、套種、適時(shí)早播、防止早衰。

(3).補(bǔ)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(yíng)養(yǎng)，這樣光合作用才能正常進(jìn)行。

四.未來(lái)，人們將在月球和火星上種植蔬菜！

月球和火星上長(zhǎng)期黑暗和貧瘠的土壤并沒(méi)有能夠阻止園丁們的

渴望，他們希望有朝一日能夠離開(kāi)地球去太空種植植物。不過(guò)，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(guó)宇航局贊助的一項(xiàng)研究如何在太空中種植植物計(jì)劃

里用來(lái)模擬月球和火星環(huán)境的特殊圓筒裝置，里面生長(zhǎng)的是我們常見(jiàn)

的葛苣，這項(xiàng)研究由得克薩斯農(nóng)業(yè)試驗(yàn)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(lái)

研究如何在月球上種植植物

據(jù)physorg網(wǎng)9日?qǐng)?bào)道，月球和火星上長(zhǎng)期的黑暗和貧瘠的土壤

并沒(méi)有能夠阻止園丁們的渴望，他們希望有朝一日能夠離開(kāi)地球去太

空的其他地方種植植物。德克薩斯農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站的研究人員們?cè)O(shè)計(jì)了一

個(gè)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(zhǎng)得特別

繁茂。

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

（太空環(huán)境）可能不完全與實(shí)驗(yàn)室的模型相像，但我們對(duì)我們開(kāi)發(fā)的

這個(gè)系統(tǒng)充滿信心?！?/p>

這項(xiàng)研究由美國(guó)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(xiàng)確定的因素使得這項(xiàng)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(shuō)：“探索是我們生命的一部分，在不久的將來(lái)我們也

將開(kāi)始在月球或者火星表面居住?！?/p>

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(guó)際空間上的三名宇航員帶去六個(gè)月所需的食物。

宇航員的食物已經(jīng)從過(guò)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(kāi)胃品，由腌過(guò)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(zhǎng)的時(shí)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(duì)人類來(lái)說(shuō)不管是在營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如維

生素A。他說(shuō)：“吃一些綠色的食物在心理上也有一定的好處，因?yàn)?/p>

它給你帶來(lái)一種你曾生活過(guò)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?yàn)?，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(méi)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(shí)間相當(dāng)于地球上的一個(gè)月，而

接著就是兩周的黑夜，那里沒(méi)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(shí)間比地球上的一天長(zhǎng)不了多

少，但卻沒(méi)有植物生長(zhǎng)所需的足夠陽(yáng)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(zhǎng)的知識(shí)，他們也必須設(shè)計(jì)，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(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)的更

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

條件下生長(zhǎng)的好處在于我們只需更少的材料和費(fèi)用。但要建造一個(gè)植

物能夠在低壓條件下生長(zhǎng)的系統(tǒng)具有很大的挑戰(zhàn)性。”

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

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

效?！彼饕?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(zhǎng)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(zhǎng)出

來(lái)的離苣個(gè)頭也要更大。他說(shuō)，去火星上種植植物是他的夢(mèng)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(duì)人類都有好處。他說(shuō)，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(zhǎng)。他們正在尋找可以吸收和儲(chǔ)存月球上太陽(yáng)光的

方法，然后可以在種植植物的時(shí)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(guò)程有望研制長(zhǎng)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(lái)就是老年人，越長(zhǎng)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(shí)間11月30日消息，科學(xué)家通過(guò)一項(xiàng)最新研究，已經(jīng)揭開(kāi)

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(zhǎng)壽、更健康、不會(huì)受到老年癡呆癥和心

臟病的困擾，皮膚和頭發(fā)會(huì)像年輕時(shí)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(shí)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(xiàng)試驗(yàn)真實(shí)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(zhǎng)。這項(xiàng)研究是由美國(guó)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(guò)老鼠試驗(yàn)，第一次成功逆轉(zhuǎn)了衰老過(guò)程。

在進(jìn)行試驗(yàn)以前，這些動(dòng)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(kāi)一種關(guān)鍵性酶的藥物僅2個(gè)

月后，這些動(dòng)物長(zhǎng)出大量新細(xì)胞，它們幾乎是經(jīng)過(guò)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(shuō)：“這就如同一個(gè)40歲的人看起來(lái)像80歲，經(jīng)過(guò)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(guò)60歲的

老人，這個(gè)年齡段的人開(kāi)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(huì)負(fù)擔(dān)。這項(xiàng)試驗(yàn)是我們首次成功逆轉(zhuǎn)衰老過(guò)

程。這說(shuō)明有一個(gè)逆轉(zhuǎn)衰老器官的要點(diǎn)是我們以前從沒(méi)意識(shí)到的?！?/p>

這項(xiàng)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(shí)間推移，端粒變得越來(lái)越短，這

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

胞就會(huì)死亡。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶能再造端粒，但是身體往往會(huì)把這種酶

關(guān)掉。

德賓霍通過(guò)特殊方法使老鼠提前衰老，以模擬人類的衰老過(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(zhǎng)壽命。

不過(guò)人們也要注意：高水平端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶可加速腫瘤生長(zhǎng)，單

憑一種藥物不可能清除所有衰老問(wèn)題。德賓霍說(shuō)：“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?guó)哈佛大學(xué)的端粒專家史蒂文?亞坦迪博

士稱這項(xiàng)研究“非常漂亮”，但是他警告說(shuō)，一種抗衰老藥物最多只

能逆轉(zhuǎn)10多年時(shí)間。

揭示了細(xì)胞定時(shí)衰老機(jī)制的端粒酶

六、癌癥的生物學(xué)防治

1.美國(guó)臨床腫瘤大會(huì):多種控瘤抗癌藥物問(wèn)世

近期在芝加哥召開(kāi)的美國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)大會(huì)上，多家制藥商和研究機(jī)

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

治療方向。

(1)、延緩轉(zhuǎn)移

美國(guó)安進(jìn)公司在大會(huì)上推出新研發(fā)的單克隆抗體新藥狄諾塞麥

(Denosumab)。臨床試驗(yàn)證實(shí)，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(shí)間。

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

80%的晚期患者有骨轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，常見(jiàn)骨轉(zhuǎn)移病灶可見(jiàn)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(lái)磷酸(Zometa)。

在針對(duì)1900名患者展開(kāi)的對(duì)比試驗(yàn)中，與喋來(lái)磷酸相比，狄諾塞麥

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

床試驗(yàn)證實(shí)，可有效遏制骨髓癌的生長(zhǎng)。安進(jìn)公司指出，狄諾塞麥還

可對(duì)乳腺癌、多發(fā)性骨髓癌以及其他實(shí)體腫瘤產(chǎn)生相同效用。

狄諾塞麥已獲得美國(guó)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(guó)百時(shí)美施貴寶公司在會(huì)議上推出一種尚處于試驗(yàn)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(zhǎng)皮

膚癌患者的生命，對(duì)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(guò)去30年間患者人數(shù)增長(zhǎng)最快的一種癌

癥。現(xiàn)階段，全球尚無(wú)針對(duì)黑素癌的有效療法，美國(guó)全年約6000人

死于黑素癌，年新增病例2.5萬(wàn)例。

經(jīng)由靜脈注射易普利姆瑪后，能夠顯著延長(zhǎng)晚期黑素癌患者的生

命，其中24%的患者生命延長(zhǎng)超過(guò)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(guó)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(shuō)，這一藥物的問(wèn)世是人類對(duì)抗癌癥的一個(gè)里程碑，促動(dòng)人體免疫

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

(3)、收縮腫瘤

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

床驗(yàn)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(jiàn)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。基因突變型非小細(xì)胞肺癌患者

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

年新增確診肺癌患者1200萬(wàn)人，每年因肺癌死亡800萬(wàn)人。

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

實(shí)，克里喋蒂尼對(duì)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(bào)道，這一

藥物主要針對(duì)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(duì)這一藥物展開(kāi)三期臨床試驗(yàn)，以驗(yàn)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(dòng)物

3.克隆動(dòng)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(cè)人員正在駁船上提取海水樣本。（圖片

來(lái)源：JapanMaritimeSelf-DefenceForceviaReuters)新浪環(huán)球地理訊北京時(shí)間

4月2日消息，據(jù)美國(guó)國(guó)家地理網(wǎng)站報(bào)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(guó)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，過(guò)去一周時(shí)間里,

研究人員對(duì)核電站附近提取的海水樣本進(jìn)行檢測(cè)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(dòng)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(guó)媒體采訪時(shí)表示，日本海水樣本

的輻射水平過(guò)去4天內(nèi)處于波動(dòng)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(cè)發(fā)現(xiàn)的最高水平，說(shuō)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(gè)未知數(shù)。

據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，3月28日的海水樣本檢測(cè)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(yáng)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(guó)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(guó)科學(xué)家把植物種子帶上太空，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這些種子隨航天器歸來(lái)，就可

以將這些變異的種子進(jìn)行播種了。我國(guó)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(duì)于世界發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)在生物技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)育種研究方面開(kāi)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(shì)預(yù)測(cè)等研究領(lǐng)域發(fā)展較快?；谝讶〉玫倪M(jìn)展和中國(guó)的國(guó)情，今后的研究重點(diǎn)將放在以

下幾個(gè)方面：在轉(zhuǎn)基因魚中，外源基因的定點(diǎn)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(shí)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(kāi)發(fā)中的應(yīng)用與太空育種必將

越來(lái)越廣泛，這也將徹底改變?cè)搶W(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(lè)園。太陽(yáng)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?kù)o、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(lái)，迪慶藏族自治州通過(guò)實(shí)施七彩云南香格里拉保護(hù)行動(dòng)和堅(jiān)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?kù)o、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(dòng)在很大程度上改變了地球的環(huán)

境，使這個(gè)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(guò)分毀林使土地沙漠化

引發(fā)沙塵暴

在對(duì)待地球家園的問(wèn)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(zhǎng)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(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)建人與自然和諧社會(huì)的重要內(nèi)容和必然要求?？沙?/p>

續(xù)發(fā)展的實(shí)質(zhì)就是要促進(jìn)人與自然的和諧，實(shí)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?jiǎng)訂T全社會(huì)的力量，積極行動(dòng)起來(lái)，并做長(zhǎng)期不懈的努力。

給鳥兒一^家

還鳥兒一片藍(lán)天

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

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

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

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

動(dòng)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(duì)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(huì)越來(lái)越美

好，人類的前景才會(huì)越來(lái)越來(lái)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(diǎn)，放在共生、共贏、共榮上；就是要求

人類去愛(ài)護(hù)自然、保護(hù)自然，對(duì)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(yùn)動(dòng)規(guī)律，更好地創(chuàng)造美好的生活；著眼現(xiàn)在，放眼未來(lái)，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(lái)與

展望——侯云杰

一、基因工程與未來(lái)生活

基因技術(shù)是一項(xiàng)能夠用于造福人類、造福我們這個(gè)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(lái)生活帶來(lái)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(duì)飲食的要求也越來(lái)越高。于是,

人們開(kāi)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(yíng)養(yǎng)成分、口感）、加工品質(zhì)和貯藏品質(zhì)等等。

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

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

紅柿還沒(méi)有成熟，果實(shí)還是綠色的時(shí)候就采摘，被運(yùn)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(méi)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(chǔ)藏呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)西紅柿的皮

變軟是因?yàn)橛幸环N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(lái)，測(cè)定了它的序列，并

根據(jù)這個(gè)序列設(shè)計(jì)了一個(gè)新的基因，把這個(gè)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(huì)

變軟，我們就可以等到它自然成熟了再采摘，不用擔(dān)心運(yùn)輸過(guò)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(guó)教科文組織估計(jì)：在歐洲和亞洲，每年有100多萬(wàn)兒童

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

維生素A缺乏危險(xiǎn)的兒童有二億三千萬(wàn)之多。人們期盼金色水稻可

以滿足全世界億萬(wàn)兒童每年對(duì)維生素A的需要，這將是一件功德無(wú)

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(jì)，在中國(guó)

這個(gè)以稻米為主要糧食的國(guó)家中，至少有5千萬(wàn)名兒童缺鐵，40%-6

0%的兩歲以下中國(guó)兒童有因缺鐵而造成智力發(fā)育不良的危險(xiǎn)。為了

解決缺鐵引起的貧血，科學(xué)家們?cè)诮鹕竺字杏洲D(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(guó)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(huì)給人們帶來(lái)一種振奮的感覺(jué)。純凈的咖啡因就是人們常

說(shuō)的一種毒品。過(guò)量攝取咖啡因可導(dǎo)致上癮、失眠或神經(jīng)過(guò)敏，嚴(yán)

重時(shí)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(duì)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(lái)抑制這種基因?？?/p>

學(xué)家預(yù)測(cè)，通過(guò)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(zhēng)奪陽(yáng)光、水分

和養(yǎng)料。我國(guó)每年因?yàn)殡s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(shí)一，也往往會(huì)殺死農(nóng)作物。為了能夠有針對(duì)

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(duì)土壤等生態(tài)環(huán)境的污染?，F(xiàn)在已

經(jīng)實(shí)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(duì)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(dòng)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(duì)大豆食品需求的增長(zhǎng)促進(jìn)了轉(zhuǎn)基因大

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

面積以每年160萬(wàn)-200萬(wàn)公頃的幅度增加，與此同時(shí)，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(lái)，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(shí)解決，可能會(huì)產(chǎn)生糧食危機(jī)。

現(xiàn)在許多國(guó)家政府都投入了大量的人力和財(cái)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(dòng)植物不僅是我們食品的來(lái)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(guó)際市場(chǎng)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(guó)1億多棉農(nóng)的主要收入來(lái)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(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略物資。

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

給棉花生產(chǎn)帶來(lái)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(guò)100億元，

對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了很大影響。同時(shí)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(guó)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(guó)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(gè)擁有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的國(guó)家。我國(guó)在1998年也育成了

轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲棉，成為繼美國(guó)之后，第二個(gè)擁有自主研制成功并

種植抗蟲棉的國(guó)家?？瓜x棉是我國(guó)目前唯一大面積種植并初步實(shí)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(wàn)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(lái)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(guò)轉(zhuǎn)基因方法，進(jìn)一步改善棉

花纖維的品質(zhì)。如我國(guó)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(zhǎng)、手感及光澤更好等特點(diǎn)。

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(diǎn)。你也許不相信，棉花居然還有天然彩色的，這實(shí)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?，F(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(chǎng)上彩色棉花是緊

俏商品，其價(jià)格是一般白色棉的4—8倍，一件彩色棉服裝售價(jià)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(jì)30年

后，彩色棉將占棉花總產(chǎn)量的30%,達(dá)至U400萬(wàn)至500萬(wàn)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(dòng)植物本身的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了潛在的好處。

木材是人們生活的重要建筑原料和造紙?jiān)?，全球每年森林砍?/p>

的數(shù)量約3700萬(wàn)公頃。隨著人口的增長(zhǎng)，砍伐量還在逐年上升。然

而，砍伐森林會(huì)對(duì)地球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。盡管許多國(guó)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(duì)較長(zhǎng)，仍然不能滿足市場(chǎng)需要。森

林面積迅速減少，已經(jīng)是一個(gè)全球性的嚴(yán)重生態(tài)問(wèn)題。

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

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

長(zhǎng)率得到大幅度提高，樹木的生長(zhǎng)速度也提高了50%。美國(guó)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(zhǎng)更快，一年就能開(kāi)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(zhǎng)時(shí)間。

同時(shí)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(zhǎng)，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(gè)地球陸地面積的皿，它已影響到世界六大洲的100多個(gè)國(guó)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(guó)

家有100多個(gè)，約9億人受到荒漠化的影響和威脅。如沙特和埃及兩

國(guó)沙漠面積都占國(guó)土面積的90%以上，澳大利亞的沙漠和半沙漠面積

占全國(guó)面積的35%。我國(guó)的荒漠化土地也占國(guó)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(duì)的角色。人們根據(jù)白楊樹的這一特性，不斷研究，逐

步揭開(kāi)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(guò)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(guó)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(wú)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(lái)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(gè)

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(gè)方面。我國(guó)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(gè)，小麥有

30個(gè)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(gè)新

品種一般需要8?10年，而用細(xì)胞工程技術(shù)對(duì)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(guò)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(guó)已解決了馬

鈴薯的退化問(wèn)題，日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培養(yǎng)無(wú)病

毒微型馬鈴薯塊莖作為種薯，實(shí)現(xiàn)種薯生產(chǎn)的自動(dòng)化。通過(guò)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(guò)這一技術(shù)改良作物的品質(zhì)，使它更適合人類的營(yíng)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(fèi)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(guò)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(guó)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(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)大群體。在常規(guī)育種過(guò)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(jiǎn)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(shí)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(guò)營(yíng)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?yàn)橄憬?/p>

是三倍體植物，必須通過(guò)無(wú)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(lái)，對(duì)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(zhǎng)，常規(guī)育種十分費(fèi)時(shí)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(shí)現(xiàn)中安樹試管苗造林，用幼芽培養(yǎng)每

年可繁殖40萬(wàn)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)。現(xiàn)在，世界蘭花市場(chǎng)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(chǎng)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(bào)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(guó)對(duì)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(guó)劍橋大學(xué)的科學(xué)家利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)首

次獲得單克隆抗體以來(lái)，許多人類無(wú)能為力的病毒性疾病遇到了克

星。用單克隆抗體可以檢測(cè)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(dòng)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(cè)出抗血清的60%的假陰性。近年來(lái)，應(yīng)用單克隆抗體

可以檢查出某些還尚無(wú)臨床表現(xiàn)的極小腫瘤病灶，檢測(cè)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(duì)一些還沒(méi)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(cè)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(lái)制備單克隆抗體，將它們注入婦女體內(nèi)，人體就會(huì)

產(chǎn)生對(duì)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(duì)生育活動(dòng)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(lái)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(guò)去制備疫苗是從動(dòng)物組織中提取，

得到的產(chǎn)量低而且很費(fèi)時(shí)。現(xiàn)在，通過(guò)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(jià)菌苗，可以同時(shí)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(zhǎng)期生長(zhǎng)、分裂并能分泌某種激素的細(xì)胞系。1982年美國(guó)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(gè)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，