书城历史中国科技史
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第20章 中国近现代科技史(3)

1998年2月,中国转基因羊研究取得重大突破。中国科研人员首创的转基因羊新技术,标志着中国在这项技术上已居于国际领先水平,为大批量研制转基因羊开辟了新的途径。

转基因羊研究是上海医学遗传研究所承担的国家“863”高技术计划重大项目,旨在综合应用现代分子生物学和胚胎工程、生殖工程等生物高新技术,研究、培育和繁殖能生产蛋白质药物的转基因羊。上海医学遗传研究所与复旦大学遗传学研究所的专家经多年合作,已获得5只与人凝血第九因子基因整合的转基因山羊,其中一只已进入泌乳期,并在乳汁中分泌出了有活性的能治疗血友病的人凝血第九因子。这是中国首次获得具有生物医药产业价值的转基因动物。

1999年3月,上海医学遗传研究所运用自己创立的转基因羊新技术路线,成功培育出了中国第一头转基因试管牛。专家们同时还摸索出一种可以大大提高基因表达水平的新方法,使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍,使转基因动物大量、廉价地生产人类所需的珍贵蛋白成为可能。

第一批试管猪

1990年4月10日,我国科学家首次在世界上采用废弃的猪卵巢卵母细胞与冷冻精子体外受精的新技术,培养出第一批试管猪。从而使我国成为世界上第四个成功培育出试管猪的国家。这批试管猪的诞生,表明我国在胚胎生物工程技术方面位居世界前列。

我国是养猪业最发达的国家,有关专家说通过猪体外受精技术的研究应用,将有利于猪的品种改良,提高肉品产量和质量,促进养猪业发展。

首次揭开熊猫起源之谜

1989年,我国科学工作者证明大熊猫的祖先是祖熊,大熊猫应属熊科而不是浣熊科,从而在中国和世界上首次揭开大熊猫起源之谜。

由于大熊猫在外部形态和内部器官构造上既有熊科也有院熊科的特征,因而关于它的起源和分类,长期以来一直是学术界激烈争论的问题。

中国科学院古脊椎与古人类研究所研究员邱占祥、副研究员祁国琴,发现了地质年代距今约820万年的一种小型熊类动物的牙齿结构,为解决大熊猫的起源与分类地位问题提供了直接证据。

经过对上千件大熊猫化石标本进行综合分析研究,特别是通过电子显微镜扫描等微观手段,对大熊猫、小熊猫、黑熊以及祖熊的牙齿釉质结构进行了深人的比较研究,结果表明大熊猫起源于熊科中的祖熊而不是浣熊。此外,应用兔抗大熊猫免疫球蛋白血清进行的有关试验结果,也表明大熊猫的分类地位应为熊科而不是浣熊科。关于熊猫起源的研究成果,为进一步研究熊猫进化和保护工作提供了科学依据。

首次发现染色体新核型

2002年,北京军区总医院优生优育中心在对一个婚后3年两次妊娠,胎儿均在4个月左右不明原因地死于宫中的病例进行了研究,在排除了近亲婚配及有害物质辐射后,进行细胞遗传学检测,发现父亲染色体正常,母亲为45,XX(正常女性为46,XX),有两条异常染色体,一条染色体平衡“跳槽”,另一条染色体错位粘连。该核型经中国医学遗传学国家重点实验室鉴定为世界首报,已录人世界染色体异常核型数据库。

该中心分析,由于母亲染色体异常,在遗传中胎儿可能发生三种情况。第一种:胎儿具有像母亲一样的核型,可以存活,却是平衡易位携带者。第二种:胎儿为染色体缺失,不能存活。第三种:胎儿染色体出现部分异常的单体或三体,也不能存活。

染色体新核型的发现,丰富了生殖科学的内容,为优生优育提高人口素质提供了临床经验。

中科院遗传发育所与中科院基因组信息学中心等单位共同完成的水稻基因组精细图,覆盖了籼稻97%的基因序列,其中97%的基因被精确地定位在染色体上,覆盖基因组94%染色体定位序列的单碱基准确性达99.99%,已达到国际公认的基因精细图标准。中科院遗传发育所还与中国科学院国家基因研究中心等单位共同圆满完成了国际水稻基因组计划第四号染色体精确测序图。这是迄今为止我国独立完成的最大的基因组单条染色体的精确测序,为人类最终揭开水稻遗传奥秘做出了重要贡献。

人类基因组草图绘制

北京时问2000年6月26日,我国科学家参与完成了具有划时代意义的基因草图绘制工程。时任美国总统的克林顿宣布了这一举世瞩目的伟大成就,并高度赞扬了参与这项工作的包括中国科学家在内的各国科学家。

人体基因的突变是造成大约五千种遗传疾病的根本原因,基因草图的绘制对于维护人类的健康具有深远的意义,它将为疾病的预防、诊断和治疗带来前所未有的转变。利用基因草图,可以对可能患某种疾病的病人发出预告,可以使医生确切预测病人病情的发展,可以准确判断发病机理并做到对症下药,能够在分子水平开发新的治疗手段。

科学家认为,人类基因组草图的绘制完成,必将大大促进我国生物信息学、生物功能基因组和蛋白质等生命科学前沿领域的发展,也将为我国基因资源的开发利用,医药卫生、农业等生物高技术产业的发展开辟更加广阔的前景。朱丽兰和路能甬祥评价说:这是人类认识自身、解读生命奥秘、提高健康水平和发展生命科学的重要里程碑。

没有外祖父的癞蛤蟆

1961年3月,我国在世界上率先培育出了没有外祖父的癞蛤蟆,这是蛙科实验生物学领域的一项重大突破。

近50年中,各国生物学家在蛙科动物中进行人工单性生殖的实验,得到一些蝌蚪和极少数“无父”的“子代”,但是这些“子代”蛙科动物从来没有能达到产卵传种的阶段。这个难题被生物学家朱洗等中国科学家攻破了。从1957年起,他们以易蟾蜍离体产出的、绝对没有接受精虫可能的无膜卵球为实验材料,1958年得到25只无父的小蟾蜍。1959年,培育的一只由人工单性生殖的方法获得的母蟾蜍,繁殖出800多只蝌蚪,其中多数已成长为小蟾蜍。至此,用单性生殖的方法获得的母蟾蜍和它的第二代——“无父”以至“无外祖父”的蟾蜍问世。

童鱼

中国生物学家童第周在生物学实验中培养出了一些具有特异性状的鱼,被人们赞誉为“童鱼”。

为了证实“生物遗传性状是细胞核和细胞质相互作用结果”这个观点,童第周教授与美国坦普思大学牛满江教授合作,进行了一系列实验。1973年5月,他们将从鲫鱼卵巢成熟卵细胞质中提取的核糖核酸,注射到金鱼的受精卵中。结果320条幼鱼中有106条由双尾变成单尾,表现出了鲫鱼的尾鳍性状。1975年5月,又将从鲤鱼卵巢成熟卵细胞质中提取的核糖核酸,注人金鱼的受精卵中。结果,有22.3%的金鱼由双尾变成单尾,出现了鲤鱼的性状。1976年5月,又以蝾螈(两栖动物)和金鱼这两种不同纲的动物进行实验,结果发现382条小鱼中,竟有4条像小蝾螈一样长出了平衡器。

“童鱼”的诞生是我国在生物遗传学方面所取得的重大成果,打破了“决定生物遗传性状的是细胞核内染色体上的基因”的论断,开创了人类按照需要进行人工培养新物种的先例,对今后培育动植物新品种具有重大意义。

鲫鲤鱼

1980年,中国武汉水生生物研究所利用核移植技术,培育出了“核质杂种”动物——鲫鲤鱼,推动了动物细胞核全能性研究的不断深人,促进了动物新品种的改良和畜牧产品的发展和变革。

鲤鱼和鲫鱼是属于同科不同属的鱼种,它们的亲缘关系非常远,两种鱼的精子和卵子很难结合,即使偶有成功,其杂种后代也很难出生。武汉水生生物研究所陈宏溪等人将从鲤鱼红细胞里取出的细胞核,移植到鲫鱼的去核卵中,培育成了核质杂种鱼一一鲫鲤鱼。这种鱼嘴上长须像鲤鱼,侧线和鳞片数、骨骼数目又像鲫鱼,且集两种鱼的优点于一身,鱼肉鲜嫩美味,生长迅速体形大。

今天人们之所以能对优良的动物和家畜进行无性繁殖,以确保其优良性状稳定遗传,完全依赖于生物学家们在核移植和制造核质杂种方面取得的成功。

人工饲养白鳍豚

白鳍豚是仅产于我国洞庭湖和长江中下游的水生哺乳动物,是比大熊猫还要古老的“活化石”,以其珍稀、科研价值高而举世瞩目。白鳍豚的大脑、声纳系统和皮肤结构,在水生生物学、动物声学、生物物理学、仿生学和军事科学上,都有着重要的理论研究和实际应用价值。

活体白鳍豚很难捕捉,人工饲养则更为不易。1980年,湖北省嘉鱼县渔民在长江通往洞庭湖的口湾里,捕获到一只负伤的3岁的雄性白鳍豚,在其伤愈后,为它取名“淇淇”,放在人工池塘里饲养,并进行系统的研究。淇淇是目前捕到的第一条活的白鳍豚,也是我国和世界上最早人工饲养的白鳍豚。2002年7月14日,约25岁“淇淇”在人工成功饲养22年半后去世,在淡水鲸类动物中已属老龄。

第一次实现人的基因在植物中表达

1988年5月,一种带有人的基因序列的烟草植株在中国科学院遗传研究所遗传操作室培育成功。这是世界上第一次实现人的基因在植物中表达,也是第一例产生人体蛋白的转化植株。

科学家的试验证明,人体干扰素能够使植物具有抗病毒的作用。但是,人的干扰素的抗病毒作用在植物中的表达却成为世界性难题。从1986年起,研究生陈炬在李向辉研究员的指导下。经过两年努力,组建了含有人的a——干扰素的嵌合分子,成功地把它导人烟草细胞,并获得了新的烟草植株。测试结果发现,在烟草植株中存在人的基因序列,以及基因产生的干扰素。

这一研究成果意味着,人类有可能通过基因工程技术培育出抗某些植物病毒的新品种,进而制造含有人体蛋白的食品,同时还可以通过植物来生产廉价的干扰素。

针刺麻醉法

针刺麻醉疗法,又称“针刺经络穴位麻醉疗法”,简称“针麻疗法”;它是根据经络理论,按手术要求循经取穴,辩证运用针刺手法的一种麻醉方法,是继承和发展中医学所取得的一项新成就,也为应用现代科学方法研究经络理论提供了一条新的途径。

1958年8月30日,上海市第一人民医院耳鼻喉科医师尹惠珠,采用针刺双合谷穴位,在没有注入任何麻醉药的情况下顺利为一位患者摘除了扁桃体,并在手术病史记录麻醉类别栏目里,写上“针灸(双合谷)”字样,从而使之成为世界上首例针麻病例。

针刺麻醉有以下特点:不用或少用麻醉药,减少或避免因麻醉药物引起的副作用;使用安全,适应范围广;患者始终处于清醒状态;术中生理干扰少;利于术后康复;常有针刺镇痛不全和内脏牵拉反应。

经过几十年的大量临床实践,针刺麻醉从简单的小手术逐步推广到难度较大的手术。目前针麻作为一种麻醉方法已经被国内外认可。通过对针麻的临床研究,已对针麻的适用范围和临床规律有了更加清晰的认识。

针刺麻醉法在国际上产生了很大的影响。柬埔寨西哈努克亲王和朝鲜民主主义人民共和国的一个医学代表团是首先参观我国针刺麻醉手术的国外人士。其后,美国生物学家高斯顿、医学家怀特、戴蒙德、罗森以及日本学者高木健太郎、代田文彦等相继参观了我国的针刺麻醉手术。这些早期参观过中国针麻手术的学者回国后做了广泛的介绍,引起了许多学者的关注,并被视为奇迹而传遍世界,大批学者接踵而来,参观、学习一直不断。

最早发明的广谱调渗质粒

中国科技大学生物系副教授龚立三,1981年冬在美国从事遗传工程研究期间,用分子克隆方法组建成功了一个宿主范围很广、又能调节渗透压的广谱调渗质粒。并用这种质粒创造了具有固氮作用和能抗高盐的新生物体。这些基因生物既能固氮,又能抗盐;既能在太平洋水中生长,也能在加州的盐碱土中繁殖。为人工合成新生物的研究做出了重大贡献。这两种物质都是以他的姓氏命名,叫做“龚氏物质”。

断肢再植

断手断肢再植,一直是国际医学界关注的重大课题。1903年国外就开始了动物实验研究,直到1963年,这一重大课题才在几个中国人的手中被突破。陈中伟、钱允庆等几名中国医师成功接活了一只完全断离的手,在世界医学史上写下了辉煌的一页。

1963年冬,上海青年工人王存柏因操作不慎,被冲床纵向切断右手,鲜血淋漓。受伤的工人及其断手被送到上海第六人民医院,经过连续8个小时的手术,陈中伟等人完成了世界首例断手再植。在此后的几个月里,陈中伟和同事全力以赴闯过道道难关,使这只失而复得的手转危为安,有了正常体温、有了知觉、可以伸屈活动、能提重物、能写字,经过方方面面的测试,证明断手已成功接治。

1964年9月,在罗马召开的第20届国际外科学会大会上,“首例断肢再植成功”得到了国际公认。陈中伟受到了周恩来总理的接见,他的名字载人了世界医学史册。1980年,在荷兰召开的第一届显微重建外科联合大会上,大会主席激动地赞誉他为“世界断肢再植之父”。

陈中伟和他的团队接连创造了“断截与再植”、“足趾移植”、“大块肌肉游离移植”、“腓骨移植”等6项世界第一。1985年,陈中伟当选为第八届国际显微重建外科学会主席。

1999年7月,第13届国际显微重建外科学会学术讨论会在美国召开,会上颁发了“世纪奖”。这是国际显微重建外科学会首次奖励过去一个世纪里在显微重建外科和临床研究中作出具有里程碑贡献的医学工作者,陈中伟是获奖三人中排名第一的获奖者。在水晶制成的“世纪奖”奖杯上,镌刻着这样一行英文:“给陈中伟博士,为了他在再植与显微重建外科上的里程碑贡献。

青蒿素的发现和应用

疟疾每年大约夺去180万患者的生命,是世界上致人死亡最多的疾病之一。青蒿素是我国科学家研制的一种对疟疾有突出疗效的全新结构类型的抗疟新药。青蒿素的研制成功是发扬我国中医药宝库的成功典范,为解决由于疟原虫对传统奎宁类抗疟药的严重抗药性而导致的全球性疟疾传播问题,提供了强大的武器。