現(xiàn)代生物科技趣聞

現(xiàn)代生物科技趣聞生物科技的奇妙之處在于“巧奪天工”——借用自然提供的“工作母機(jī)”，重新設(shè)計(jì)生命的藍(lán)圖?？寺』?，可以借用自然的細(xì)胞；克隆羊，可以借用母羊現(xiàn)成的生殖系統(tǒng)；植物與動(dòng)物細(xì)胞的克隆，可以用現(xiàn)有的植物組織或動(dòng)物的干細(xì)胞進(jìn)行；我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉則是通過(guò)精心設(shè)計(jì)，借用“分子工具”構(gòu)建而成的。隨著生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們堅(jiān)信：未來(lái)的生命世界將更為理智、和諧、千姿百態(tài)與奇妙無(wú)比。1．跳躍基因的發(fā)現(xiàn)1983年，美國(guó)杰出的遺傳學(xué)家巴拉．麥克林托克獲得了諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這一年，她已是81歲高齡，一生未婚，一輩子與玉米打交道，人們尊稱她為“玉米夫人”。麥克林托克獲獎(jiǎng)的原因是她在50年代首次發(fā)現(xiàn)了跳躍基因。麥克林托克是將傳統(tǒng)遺傳學(xué)發(fā)揮到極致的末代人物，是一位出色的科學(xué)家。她對(duì)玉米進(jìn)行雜交試驗(yàn)，并仔細(xì)地觀察。她發(fā)現(xiàn)玉米的著色基因會(huì)“跳躍”本來(lái)玉米粒的顏色是白色的，幾代都一直是白色?？墒牵鋈话咨挠衩琢Ｗ兂闪擞蓄伾挠衩琢?。而有顏色的玉米粒培育幾代后，突然又變成白色的了。因此她認(rèn)為一種可變異的基因似乎可以從一個(gè)細(xì)胞“跳躍”至另一個(gè)細(xì)胞，在玉米體內(nèi)有一個(gè)著色基因會(huì)跳躍，會(huì)從一代跳到另一代玉米上去，稱其為跳躍基因。1951年，在冷泉港的學(xué)術(shù)研討會(huì)上，麥克林托克以《染色體結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)》為題，公開了她六年辛勤努力的研究成果——跳躍基因?qū)W說(shuō)。此學(xué)說(shuō)指出：玉米的染色體中含有跳躍基因(正式名稱為轉(zhuǎn)座子)，會(huì)在染色體上移動(dòng)，并可在不同染色體間轉(zhuǎn)位，而此基因可控制或影響某些其他基因的表現(xiàn)。2．神奇的新植物隨著現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，許多科學(xué)家經(jīng)過(guò)不懈的努力，科學(xué)地培育出各種植物新品種，為人類的進(jìn)步做出新的貢獻(xiàn)。(1)變換顏色的植物英國(guó)利用基因工程培育出一種能夠改變顏色的植物。這種植物在紫外線的照射下，因缺水而干渴時(shí)會(huì)自動(dòng)變成藍(lán)色；需要肥料而感到饑餓時(shí)會(huì)顯示黃色；遇到有蟲害侵蝕時(shí)則會(huì)自動(dòng)變成紅色。人們根據(jù)這種植物的顏色變化可以及時(shí)采取有效的措施。(2)“吃”炸藥的煙草英國(guó)科學(xué)家利用基因工程改造了一種煙草，可以用來(lái)“吃”炸藥。經(jīng)過(guò)改造后的煙草能夠產(chǎn)生一種細(xì)菌酶，可以把TNT炸藥進(jìn)行分解，并把分解后的物質(zhì)作為使自身生長(zhǎng)的養(yǎng)料來(lái)吸收。只要將這種煙草栽種在受到炸藥污染的土地里，幾年之后就可以將土壤中的炸藥成分清理掉。(3)免疫功能的香蕉美國(guó)康奈爾大學(xué)植物研究所的研究人員最近培植了一種具有免疫功能的香蕉。只要吃上一個(gè)，就會(huì)像注射疫苗一樣，可以避免乙肝、霍亂和痢疾等傳染病。據(jù)介紹，這種香蕉在種植時(shí)，要將某種改變了形式的病毒疫苗注射進(jìn)香蕉樹，在以后的生長(zhǎng)過(guò)程中，該病毒的遺傳物質(zhì)就會(huì)永遠(yuǎn)成為植物細(xì)胞的成分。人食用后就會(huì)在免疫系統(tǒng)中產(chǎn)生出抗體，來(lái)抵御該種病毒的侵害。一棵含有疫苗的香蕉樹可產(chǎn)大約45公斤香蕉；若將這種香蕉制成粉狀食品更便于嬰兒食用，每年吃上一兩次就能起到預(yù)防疾病的作用。(4)植物血液法國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，玉米、煙草等植物含有類似人體血紅蛋白的基因，若加入“Fe”元素，就可以制造出人的血紅蛋白，從而由植物提供醫(yī)療中所需要的人體血液。由玉米、煙草的基因生產(chǎn)人類血紅蛋白為什么要加入“Fe”元素？植物中含有類似人類血紅蛋白的基因，從進(jìn)化上看，說(shuō)明了什么？3．轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因食品作為現(xiàn)代生物技術(shù)的必然產(chǎn)物，披著神秘的面紗悄悄走進(jìn)我們的生活。但我們對(duì)轉(zhuǎn)基因食品能了解多少呢？透過(guò)其神秘的面紗我們究竟能看到些什么呢？其實(shí)，所謂的轉(zhuǎn)基因食品即是：利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去，改造它們的遺傳物質(zhì)，使其在性狀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人們所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。這種以轉(zhuǎn)基因生物為原料加工生產(chǎn)出的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？這是老百姓最關(guān)心的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用，科學(xué)家們并沒有發(fā)現(xiàn)它和一般食品有明顯的差別。但對(duì)食品安全表示擔(dān)憂的人認(rèn)為，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)只能證明目前轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人體沒有危害，可是誰(shuí)知道幾十年后是否有害呢？對(duì)下一代是否有害呢？這種擔(dān)憂并不是沒有道理的，因?yàn)闅v史上的確發(fā)生過(guò)類似的事情，比如農(nóng)藥666、DDT。有人認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因食品在推出市場(chǎng)前都沒有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)遠(yuǎn)的安全評(píng)估，人類長(zhǎng)期食用是否安全仍然成疑，而科學(xué)界對(duì)這些食品是否安全也沒有共識(shí)，即是說(shuō)我們到現(xiàn)在為止還沒有足夠的科學(xué)手段去評(píng)估轉(zhuǎn)基因生物及食品的風(fēng)險(xiǎn)。但到目前為止，還沒有哪個(gè)實(shí)驗(yàn)足以證明轉(zhuǎn)基因食品比傳統(tǒng)食品更不安全。4．克隆新技術(shù)問(wèn)世據(jù)報(bào)道，丹麥和澳大利亞科學(xué)家合作研究出一種更簡(jiǎn)便的克隆技術(shù)，以往克隆技術(shù)利用昂貴的顯微鏡操作器進(jìn)行，在顯微鏡下將一根細(xì)微的針刺入卵子，取出細(xì)胞核，再用另一微針把需要克隆的動(dòng)物的體細(xì)胞核移植入卵子，整個(gè)過(guò)程困難，耗時(shí)很大，新克隆技術(shù)則只需顯微鏡下將卵子切成兩半，使一半只含有細(xì)胞質(zhì)，然后，將兩份只有細(xì)胞質(zhì)的卵細(xì)胞半球融合成一個(gè)相當(dāng)于完整去核卵細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，再將它與需要克隆的動(dòng)物體細(xì)胞結(jié)合，用電刺激法，使它分裂發(fā)育，形成胚胎。據(jù)稱，用新法產(chǎn)生的半胚胎成功率不比現(xiàn)行的克隆技術(shù)低，據(jù)專家認(rèn)為，以新技術(shù)克隆出的小牛可能會(huì)比老技術(shù)克隆的更健康，但尚需證實(shí)。由于新的克隆技術(shù)更簡(jiǎn)便，故它對(duì)實(shí)現(xiàn)家畜優(yōu)良品種的大量復(fù)制，拯救瀕危動(dòng)物具有重要意義。5．蛋白質(zhì)導(dǎo)彈據(jù)報(bào)道，細(xì)菌之間相互拼殺所用的微小蛋白質(zhì)“導(dǎo)彈”有望在不久的將來(lái)代替治療疾病所用的抗生素。研究該項(xiàng)技術(shù)的美國(guó)研究所希望能夠首先在治療動(dòng)物的常見病方面取得突破。同時(shí)這個(gè)研究所也發(fā)現(xiàn)用這種蛋白質(zhì)“導(dǎo)彈”能夠在食品無(wú)菌包裝和保存方面做出突破。由于人體血液對(duì)抗生素的反應(yīng)存在一定的危險(xiǎn)，這種物質(zhì)的使用能夠降低醫(yī)學(xué)的危險(xiǎn)性，且用后無(wú)后遺物。6．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展20世紀(jì)初，人們不知道神經(jīng)纖維是由神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)向外突出形成的，還是由神經(jīng)細(xì)胞周圍的其他細(xì)胞融合而成的。生物學(xué)家們就這個(gè)問(wèn)題展開了激烈的爭(zhēng)論。1907年，美國(guó)生物學(xué)家哈里森從蝌蚪的脊索中分離出神經(jīng)組織，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培養(yǎng)。蝌蚪的神經(jīng)組織存活了好幾周，并且從神經(jīng)細(xì)胞中長(zhǎng)出了神經(jīng)纖維。哈里森的實(shí)驗(yàn)不僅解決了神經(jīng)纖維的起源問(wèn)題，而且開創(chuàng)了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的先河。此后，在許多科學(xué)家的不懈努力下，動(dòng)物組織培養(yǎng)不斷改進(jìn)并逐漸發(fā)展成為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。7．功不可沒的牛糞金龜子澳洲很早就與其他大陸分離，四周環(huán)海，至今還保留了不少別具一格的古老動(dòng)物。澳洲天然牧草資源豐富，人們?cè)鴱挠《纫氘?dāng)?shù)貨]有的牛、羊等家畜，大力發(fā)展畜牧業(yè)，但是，在牛糞上產(chǎn)卵繁殖的蠅亦隨牛、羊進(jìn)入澳洲，其結(jié)果是牛群增加，牛糞量增加，風(fēng)干硬化，幾年不分解，大量牧草被干牛糞遮壓枯死，導(dǎo)致牧業(yè)減產(chǎn)；同時(shí)蠅卻有了豐富滋生地，迅速繁殖蔓延，危害人類與畜牧業(yè)。后來(lái)，人們又將牛糞金龜子引進(jìn)澳洲，它能將新鮮牛糞滾成球推入地下，使糞中蠅卵無(wú)法孵化。這樣蠅滋生得到了有效控制，減輕了對(duì)人類、畜牧業(yè)的危害，同時(shí)又處理了牛糞，增加了土壤養(yǎng)分，使牧草產(chǎn)量增加而畜牧業(yè)興旺。8．太空中能種植植物嗎？隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)登上了宇宙飛船，能進(jìn)入太空生活。那么在太空能不能種植物呢？科學(xué)家先后把小麥、黃瓜種子等送到太空，但均以失敗告終。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的反復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)這主要是失重的結(jié)果。植物處于失重的情況下，生長(zhǎng)素不能匯集在莖的彎曲部位，結(jié)果使莖找不到正確生長(zhǎng)方向，只好雜亂無(wú)章地伸展，這樣，植物便自行死亡了。為了克服失重問(wèn)題，科學(xué)家采用電刺激方法，結(jié)果獲得成果：小麥在宇宙飛船上63天就可以結(jié)穗。郁金香在飛船上結(jié)出了花蕾；許多蔬菜和糧食作物已經(jīng)在宇宙飛船內(nèi)開花結(jié)果。這樣，給生活在完全封閉系統(tǒng)中的宇航員帶來(lái)了福音。在太空失重等多種環(huán)境影響下，許多被送上天的植物，特別是種子會(huì)發(fā)生一系列神奇微妙的變化。太空實(shí)驗(yàn)證明，根的生長(zhǎng)方向取決于重力，苗的生長(zhǎng)方向則決定于重力和陽(yáng)光。根會(huì)因沒有重力喪失了向地性而旋轉(zhuǎn)180°向空間伸展，而它的葉細(xì)胞分裂則大為加速，細(xì)胞核則體積變大。向日葵在超重情況下，其向日運(yùn)動(dòng)明顯減慢。相反，在失重情況下，向日運(yùn)動(dòng)則加快。在太空中曾試種過(guò)芹菜、胡蘿卜、小麥、洋蔥、綠豆、松苗、煙草、郁金香等多種植物，發(fā)現(xiàn)太空小麥的成熟比地面加快43天。1996年12月，俄羅斯和美國(guó)經(jīng)過(guò)合作，成功地在"和平"號(hào)空間站暖棚里培養(yǎng)并收獲了第一批太空小麥，在這只有900平方厘米的"麥田"里收獲了150多穗小麥，這批墨西哥矮小型雜交小麥從播種到成熟只有97天。9．科學(xué)家培養(yǎng)出“器官種子”皮膚燒傷了，在燒傷部位注射一些皮膚干細(xì)胞，燒傷的皮膚即進(jìn)行自我修復(fù)，不留任何疤痕?！瓕⑷说呐咛ジ杉?xì)胞定向誘導(dǎo)成各種組織干細(xì)胞，臨床上用來(lái)治病，這已不算是遙不可及的夢(mèng)想，在國(guó)家“973”和國(guó)家“自然科學(xué)基金”的資助下，廣州的科學(xué)家對(duì)中國(guó)人胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)成各種組織干細(xì)胞有了材料和種子。2022年7月，中山大學(xué)附屬第二醫(yī)院黃紹良教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組，利用試管嬰兒父母捐贈(zèng)的受精卵，開始了人的干細(xì)胞建系。…經(jīng)過(guò)不懈的努力，終于克隆出了約有一般的土豆大的一個(gè)個(gè)畸胚瘤，里面全是人的軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨髓等，它們毫無(wú)規(guī)則的生長(zhǎng)在一起……中國(guó)人的胚胎干細(xì)胞建系成功，打破了少數(shù)幾個(gè)國(guó)家對(duì)人的干細(xì)胞研究的壟斷，它可以作為組織工程的“種子細(xì)胞”，構(gòu)建人的皮膚、角膜、肝臟；在生物制藥方面，可以把特異的基因轉(zhuǎn)到胚胎干細(xì)胞，跟正常的胚胎融合，嵌到正常胚胎個(gè)體中，如生產(chǎn)出含有特殊基因表達(dá)產(chǎn)物的牛奶治病。10、“863計(jì)劃”生物領(lǐng)域成果我國(guó)在兩系法雜交水稻研究和育種方面居國(guó)際領(lǐng)先水平，利用基因工程和細(xì)胞工程定向培育新品種是一種新的育種技術(shù)。我國(guó)科學(xué)家采用基因?qū)牒驼戏椒▽⒖瓜x基因?qū)朊藁?，獲得了抗蟲植株，對(duì)棉花的大敵棉鈴蟲的抗蟲效果十分顯著，現(xiàn)正進(jìn)行田間繁殖?？裹S矮病、赤霉病、白