书城科普读物教师公文包-科技之窗
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第21章 生物工程(3)

鲸和海豚特别喜欢在轮船驶过的线路上出没,追逐轮船掀起的海涛,因此它们受有机锡涂料毒害的机会特别多、程度特别深。有机锡涂料的毒性主要表现为损害神经细胞和内脏。脑细胞受损以后,动物的方向感丧失,无法辨别东南西北。鲸类和海豚有集体行动的习性,追随头领,互相嬉戏。如果有一条因中毒失去辨别方向的能力而冲上海滩,那么其他的也会尾随其后,盲目跟进,等搁浅时已无回天之力。从而发生了一起又一起的集体自杀事件。

岩田久人认为,三丁基锡等有机锡涂料是人类污染海洋的毒性最大的物质之一。为了减轻海洋污染,保护人类最后一块干净的领地,美国罗哈斯公司船舶防垢剂研究小组的科学家,已成功地研制并生产了一种对环境绝对安全的涂料——“海洋9”,用以代替有机锡涂料。它在防垢、低毒、可降解等方面显示了诸多的优越性,可以预防和减少鲸类和海豚集体自杀事件的发生。

〖MZ(2H〗“巨猿”灭绝之谜〖MZ)〗曾经发现陕西蓝田猿人、安徽和县猿人和“巫山人”的我国古人类学家黄万波研究员,日前根据近年来的考古发现和研究指出,史前时代曾经长期存在于我国的一种高级灵长类动物——巨猿的体型是在进化过程中一步步变大的,这种体型的变化是导致巨猿灭绝的主要原因。

1985年到1988年,以黄万波为首的中科院古脊椎动物与古人类研究所发掘队和重庆市自然博物馆发掘队,在重庆市巫山县庙宇镇龙骨坡“巫山人”遗址,发现了人类化石和大量的哺乳动物化石,其中包括灭绝已久的巨猿化石。这种人、猿化石共生的现象,不仅为中国所仅见,在全世界也是极为罕见。

黄万波指出,作为迄今为止我国境内发现的最早的巨猿化石和目前已知分布最北的巨猿化石,巫山巨猿的发现具有重要的科学意义,它为进一步在长江北岸寻找巨猿的迷踪提供了线索,并为探讨长江和三峡形成的历史提供了古生物学依据。

经过研究,黄万波发现14个巫山巨猿牙齿化石中,有的具有大小相近的两个尖,和人类相像;有的明显臼齿化,近似于方形,有很大的后根,尤其是大多数牙齿具有附结节柱,这又和猩猩相似。也就是说,近200万年前的巫山巨猿、其猩猩的特征超过了人的特征。属于巨猿中体型较小的步氏巨猿。

对从上新世到更新世都有记录可寻的巨猿化石进行比较研究后,黄万波初步判断,体型逐渐变大的巨猿必须有充足食物来维持生存。巨大的体型,使巨猿越来越难以适应不断变化的自然环境,像150万年前绝种的非洲南方古猿粗壮种一样灭绝了。

据悉,迄今为止,全世界仅在亚洲发现了巨猿化石,其中大多数在我国。我国的7个巨猿化石地点分布在广西柳城、广西大新黑洞、广西巴马、湖北建始和重庆巫山等地。

1935年到1952年,荷兰古生物学家孔尼华在香港和东南亚的中药铺先后找到8个巨大的灵长类动物牙齿,根据其形态特征认为这是远古时代的一种巨大的猿类,起名为巨猿、美国古人类学家魏敦瑞对牙齿进行研究后认为其具有人的性质,是北京猿人和爪哇人的祖先,主张改名为巨人。

1955年到1963年,我国科学家在广西柳城的硝岩洞相继发现了3个巨猿下颔骨和1000多个牙齿。我国古人类学家吴汝康院士等人研究后认为,这些距今100多万年的巨猿有着硕大粗壮的头骨。巨猿巨大强壮,身高与现代人相似或者略高一点,可能以植物为主食。进入90年代,在分析了巨猿牙齿上的植物石之后,美国古人类学家石汉进一步认为巨猿和大熊猫一样也能吃竹子。

黄万波指出,巨猿究竟是猿还是人?神农架“野人”、喜马拉雅山“雪人”、高加索“山中人”和美洲“大脚怪”究竟是不是我国巨猿的后裔?这些多年没有结果的“悬案”,仍然有待于科学家进行探索和研究。他说,要揭开巨猿之谜,关键是要找到巨猿的头骨或者肢骨。地势较高、地处亚热带又有原生石灰石岩隙堆积的湖北西部、四川东部、重庆、湖南西北部和贵州北部,尤其是龙骨坡遗址是比较理想的发掘地点。

据悉,下一步,我国科学家将加大对巫山龙骨坡遗址的发掘力度,在寻找更早古人类化石的同时,争取早日彻底揭开巨猿灭绝之谜。

〖MZ(2H〗乌鸦之死为西部生态环境再敲警钟〖MZ)〗1997年11月26日下午,都江堰市聚源镇乡村,突然从西边飞来黑压压一大群乌鸦。据目击者说,有500只左右。它们在附近的树林、竹丛、河滩里,飞翔、觅食、栖息。

翌日晨,天光初放,村民们忽然被漫天的惨叫声惊动,抬眼望去,只见大群的乌鸦在空中旋转、挣扎,伴随着凄厉的啼叫,雨点般坠落下来,山林大地顿时成了他们的坟场。村民们为这突如其来的情景所震惊。都江堰市林业部门的同志接到报告,立即赶到现场。

有人给正在地上挣扎的11只乌鸦注射了阿托品,乌鸦的痉挛顿时缓解,但是,当地没有条件对几百只乌鸦施以救助,悲剧不可避免地发生了。聚源镇的有线广播,当天反复播放通知,让村民们不要食用乌鸦肉,以免引起中毒。

都江堰市有关部门经过化验,弄清了乌鸦的死因。由在都江堰市的中国中毒学会会员张浩然签署的《关于乌鸦死亡的检验结果》称:“初步诊断为乌鸦在田间采食拌有灭鼠药的小麦颗粒中毒致使死。”都江堰市林业局专门从事野生动物保护的谢声利对记者说:“乌鸦是益鸟,主要吃害虫,可以保护庄稼。大群的乌鸦死亡,对人们是一个警告。近年来,由于大量砍伐树木,使用农药,在中原地区已经不适合乌鸦生存。这群乌鸦显然是从成都平原西边的青藏高原飞来的,它们的不幸死亡,说明生态环境存在严重的问题。

长期从事野生动物保护的谢声利分析:“现在,一条恶性循环的生物链已经基本形成,由于乌鸦、猫头鹰等益鸟急剧减少,蛇被大量捕捉,田间的老鼠和害虫失去了天敌,非常猖獗,最近正在播种的小麦种子,常常被老鼠吃个精光。因此,不少农民被迫用老鼠药拌麦种。这虽然解决了一时的问题,但同时也毒化了环境,更加减少了有益生物的数量。”乌鸦的大批死亡,显然是由于农田污染。比较工业污染而言,来自农业的污染还没有引起人们足够的警惕。四川省一位资深农业专家告诉记者说:“乌鸦之死,又证明了农田污染对生物多样性带来的灾难。在全球生物资源遭受严惩威胁及日益丧失的困境中,乌鸦的哀鸣其实是用生命在警示人类。

西部的10多个省、市、自治区,是我国地理的上风上水,我国大部分地区喝着从西部山区流下来的水,吹着从西部高原刮过来的风。人们往往看到西部有丰富的资源,但却容易忽略这里异常脆弱的生态环境。由于地处亚欧大陆腹地、干旱、高寒的气候,荒漠、半荒漠的地理环境,加上人们长期违背科学的掠夺性开垦,已经使得西部不少地区的生态环境严重恶化。

中国科学院一批专家的研究结果证明:水、空气、土壤等污染造成的巨大经济损失,是出乎人们意料的。科学家的观点与工作在生态保护第一线的谢声利等人的看法一致——谢声利认为通过这次乌鸦死亡事件的教训,要联想到在开发西部的同时,急需保护这里的环境和生态。无论是工业还是农业,都不要再走那条先污染环境,破坏生态,再进行治理的老路。

近几年来,东部地区由于克服能源等资源短缺,实行产业结构优化,一大批高耗能、重污染的企业正在西进。如西北五省区已经集中了约300家高耗能大中型企业,此外,有色金属冶炼、化工等重污染企业也纷纷西迁。在市场的作用下,许多方面已经由过去的政府行为转变企业行为,在这当中,生态环境的保护是否引起了高度的重视?令人担忧的是,有的地区甚至公开表示欢迎重污染企业去投资。

开发西部,缩小东西部之间的差距,是大势所趋。现在到了把西部的可持续发展摆在显要地位的时候了。在西部开拓发展的初期,就把环境保护生态平衡,与资源开发经济发展作为同一个系统工程来安排。这就是乌鸦之死带给人们的启示。

〖MZ(2H〗番茄牛与野草麦——神奇的生物工程技术〖MZ)〗德国汉堡大学的两位遗传工程专家做了一项令人惊异的实验,他们把牛的细胞与番茄细胞加以融合,生成了一种崭新的细胞,然后使该混种细胞分裂繁衍,发芽生长。你知道这样长出来的是什么东西吗?原来是一棵番茄树。树身稍微高大粗壮,结出了许多大番茄。此番茄除较一般番茄个大以外,最奇怪的则是番茄树干的外皮,其纤维组织与硬度竟与牛皮相同,而且还可以剥下来,加以硝制之后,便成为了牛皮。当然,严格地讲,这是一种新型牛皮。这种动物与植物的细胞融合,尚属首次获得成功,新品种被命名为“番茄牛”。

自从“番茄牛”出现之后,科学家们十分兴奋,他们希望能在这上面有所突破。首先是要培植一种集番茄、小麦与牛的特性于一身的新的植物品种。据科学家的乐观估计,这一新品种不久即会研究成功,届时可提供含有高量蛋白质的果子。这种果子含有肉的成分,至于果子的味道如何,则是无法估计,也许会似番茄较多一些。不过,他们认为到底是什么味道并不十分重要,只需具备预期的营养成分就行了。除此之外,遗传学家又计划将若干种野草与大麦小麦的细胞融合,希望使得麦子每粒大似黄豆,在农业生产上实现突破。

生物工程技术同时也大大促进了畜牧业的发展,为人类提供了更多的肉、奶、蛋等。以往母牛一年只能生产一个犊,要让它一年生产好几个,就得用试管配种和胚胎转移等技术。这样生产出来的牛,必是良种。它们的抗病能力强、食量小,而产肉率和产奶量都很高。一般6个月的小阉牛就大到可以供应市场,而奶牛的年产奶量,则由于用基因工程拼接成的生长激素注入母牛后,年产奶量由原来的标准量15000磅提高到45000磅。美国在应用了此项技术后,收益十分可观。

从人体组织中衍生出来,并被用于DNA改组技术的第一个医药产品的胰岛素,过去人们是靠从牛或猪的胰腺中摄取的。如此,每生产1磅动物胰岛素,就需要23500头家畜提供的胰腺8000磅。仅1991年为了满足美国糖尿病患者对胰岛素的需要,就需用掉5600万头家畜的胰腺。现如今,基因工程可确保为糖尿病患者提供取之不尽的廉价胰岛素了。

令人振奋的是,利用生物工程技术还可以扩大食品和饲料的来源。目前,通过基因工程培育的“工程菌”,可以大量生产廉价的单细胞蛋白、氨基酸、糖类、有机酸、味精等。如俄罗斯利用稻壳、秸秆、木屑为原料,通过“工程菌”的作用,将纤维素转化为糖,并进一步转化为单细胞蛋白,每年可生产150万吨,作为牲畜的蛋白饲料。日本通过菌类杂交,研制出既可生产苏氨酸,又可生产赖氨酸的高产菌株,成为世界闻名的制造氨基酸的国家。美国以淀粉为原料,运用发酵工程,每年可生产出250万吨糖浆,用于制造甜味饮料、糖果,以及其他甜制品。

总而言之,生物工程技术的前途是不可限量的。它将会给国民经济和人民生活带来巨大的利益,使人们的生活、工作和娱乐发生根本的变化。

〖MZ(2H〗破译生命密码——美国积极实施人类基因组图谱计划〖MZ)〗在二十一世纪即将到来之际,世界生物学研究走到了一个重大转折点:人类基因图谱计划的实施。许多国家不惜巨额投入,组织大批科学家进行攻关,希望率先夺取生命科学领域的这一“圣杯”。在世界头号科技大国美国,政府和企业界更是积极进行这方面的研究,并展开了激烈竞争。

人体每个基因都由数万个碱基对组成,按顺序排列组成脱氧核糖核酸(DNA)链。人类基因图谱计划的目标,就是要寻找出人体所有10万个基因30亿个碱基对在DNA链上的准确位置,弄清各个基因的功能,对它们进行编目,最终绘制出包含人体全部遗传密码的图谱。到目前为止,科学家还只破译了10万个人体基因中的大约百分之三十。

美国全国人类基因组研究所主任弗朗西斯?柯林斯说,理论上讲,图谱绘制完成之后,所有关于人类生长、发育、衰老、遗传病变的秘密都将随之揭开,科学家将拥有新的工具征服癌症、艾滋病、肝炎、肺结核和阿尔茨海默症等,人类健康的历史将翻开全新的一页,医生将可以给病人植入正常的基因,替代引起疾病的变异基因,使病人恢复健康。基因疗法目前已成为医学界的研究热点,许多科学家都把它当成对付癌症等顽症的首选武器。

美国政府的人类基因图谱计划是一项庞大的工程,涉及众多政府部门和数百名科学家,预计耗资30亿美元,计划于2005年完成。该工程由美国能源部和国立卫生研究所牵头,负责人是因发现DNA双螺旋结构而获得诺贝尔奖的科学家詹姆斯?沃林。美国国会早在1987年7月真正开始进行大规模基困测序,目前已破译出了大约30181个基因的遗传密码。有关测序工作分三步进行,首先沿着DNA链每隔一定的距离设置“路标”,把基因分为许多片段;然后“各个击破”,具体对各片段进行测序;最后进行精加工,对测序结果进行补充和修正。美国人类基因组研究所主任弗朗西斯?柯林斯于1998年10月份透露,由于技术的进步和大规模测序手段的出现,该计划可能提前于2003年完成。

由于绘制人类基因图谱可以促进医药业的变革、带来巨大的商业利益,两家美国生物技术公司也开始进行基因图谱的研究,欲与政府方面一争高下。一家是位于加利福尼亚州的因塞特医药公司,其目标是投入大约2.5亿美元,利用两年时间完成破译人类全部遗传密码的工作。另一家是1998年5月在罗克维尔由一批科学家组建的塞莱拉遗传公司,其目标是投入3亿美元,到2001年绘制出完整的人体基因图谱。

塞莱拉遗传公司的创始人是51岁的分子生物学家克雷格?文特尔,他原先参与政府的基因图谱计划,后因提出的“快捷测序方法”不被采纳而退出国家实验室,另立门户与政府展开竞争。

〖MZ(2H〗新兴的蚂蚁食品〖MZ)〗蚂蚁属昆虫纲膜翅目家族中的成员。别小看这小小的蚂蚁,它们成千上万只群居而生活,引起无数次塌房、决堤重大事故。例如我国华东某地区,四年内被蚂蚁毁坏倒塌的房屋172间,伤亡97人;广东某地因白蚁巢穴隐患,洪汛期被洪水冲决堤坝200余米,造成堤下3万亩良田毁于一旦,倒塌房屋2万多座、粮食、家畜损失巨大。