书城科普读物探究式科普丛书-人体内的电子机器:电子生化人
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第11章 生化技术和人体健康(2)

基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。随着研究的深入,基因工程必将给我们的生活带来意想不到的积极变化。

基因工程前景广阔,各国科学家都在加紧研究。我们国家的基因工程研究与国外相比,虽起步较晚,但也获得了较大的发展,取得了一定的科研成果。例如,已经研制成功和正在研制的基因工程产品就有几十种,有些已经投产并开始使用,如基因工程α-干扰素,基因工程乙型肝炎疫苗等等。

总之,基因工程及应用给传统生物技术带来了彻底的革新,而且其应用范围仍然在不断加深、扩大,前景是十分诱人的。它等待着我们这一代青少年去探索,去实践,从而获得更大的成功。

4.生命的起源与进化

生物进化学说认为地球上数百万种生物具有相同的起源并在大约40亿年的进化过程中逐渐形成。生物化学的发展为这一学说在分子水平上提供了有力的证据。例如所有种属的DNA中含有相同种类的核苷酸。许多酶和其他蛋白质在各种微生物、植物和动物中都存在并具有相近的氨基酸序列和类似的立体结构,而且类似的程度与种属之间的亲缘关系相一致。DNA复制中的差错可以说明作为进化基础的变异是如何发生的。生物由低级向高级进化时,需要更多的酶和其他蛋白质,基因的重排和突变为适应这种需要提供了可能性。由此可见,有关进化的生物化学研究将为阐明进化的机制提供更加本质的辅助依据。

正如生命的起源至今还是个谜一样,生命如何向前发展的问题也还是个谜。不过有一点却可以肯定,如果地球上空最初没有出现一种屏蔽物的话,那么生命或许仍然停留在非常原始的阶段。最初是从地球上放出含有氧和臭氧的保护性的大气层,介入水和太阳的致命辐射之间。在这层屏蔽物下面,一种新的生命演进在进行,光合作用发生了。光合作用使有生命的细菌和藻类,利用太阳辐射能,创造出许多有机物质并释放出更多的氧气。

光合作用使光能微妙地转变为碳水化合物。它是所有生物必需的食品。

在细菌的光合过程中,叶绿素受到太阳光的照射时吸收能量,再运用这种能量,分解水分子,此时产生的氢再与碳及其他化合物化合而成糖,同时又把氧释放到大气中。

这个过程比现代石油化学合成物的生产过程要精巧得多。

这种合成过程是在大小还不到十亿分之一寸的细胞内进行的。

同时,通过微小的海生植物的呼吸作用,开始吸进氧气,排出二氧化碳,产生了可供生命利用的能量。因此,在光合作用开始时吸进的水和碳,最后又被放了出来;而光合作用放出来的氧,又通过呼吸作用重新吸收回去。地球上全部动植物生命的源泉,就是这两大物质的循环过程:碳的循环和氧的循环,再加上少量的氮、硫及磷的循环。

生物细胞具有惊人的化学转变能力,并不断演变进化。南非发现的约30亿年前的原始细菌化石已经具有了简单分裂作用。更进一步的进化又演变出了10亿年的原始细菌化石。在美国加利福尼亚州东部也曾被发现过。其中类似海藻的生物,已被证明内部含有细胞核。

又经过10亿年演化之后,在温暖的有荫蔽的海岸和河流出口处的水中,这些类似海藻的生物,大量繁殖了起来,通过它们的光合作用释放出大量的氧气。今天,我们呼吸的氧气总量的1/4,就是由海洋中的最微小的浮游生物所产生的,而水和空气相接触的海面正好是这些浮游生物的栖居地。

生物细胞在新的条件下继续进一步演化。在澳大利亚的爱迪阿加拉群山附近新发现的“蠕节虫”化石,证明7亿年前已有多细胞的生物存在,这是多细胞生物的首次发现。所有复杂的生物都是多细胞生物。我们还不很清楚,更为复杂的生物器官是如何演化而成的。

当时火山和地震还震撼着地球,海啸还冲击着陆地。这种自然界的变动过程,正好为生命跃进到第二个阶段做了准备。有些海生植物被冲到岩石上,并在那里生存了下来。迄今发现的最原始的陆上植物是顶囊蕨的化石,约生存在距今4.5亿年以前。越来越多的植物在高低不平的地面上生长,随后也跟着出现了动物,鱼类逐渐演变成了两栖动物,鳍像腿一样帮助它们爬过被海水冲刷的湖泊沼泽地。鱼鳃后来也发展成为肺,能呼吸氧气。约在3.5亿年以前,生物大规模地向陆地移居。大量植物覆盖了地球多石的表面,在整个地球表面上遍布了生有绿叶的新型植物,进行光合作用和呼吸作用。大气中不可缺少的氧气,有3/4就是经过植物的光合作用产生的,从而供给地球上所有生物呼吸所需的氧气。从此陆地成为生命进化的主战场,多彩的生命世界从此开始,我们至今仍处在不断进化的阶段。

5.什么是免疫系统

(1)自然界中的土壤、空气、水、食物,每一个角落中都有许许多多肉眼看不到的微生物,包括细菌、真菌、病毒、原虫,等等。

它们要想生存,就需要一定的温度、湿度和养料,而人体对它们来说正是一个温暖、湿润、食物充足的“家”。于是,它们就削尖了脑袋,想尽各种方法往人体里钻。这些家伙中可有不少心狠手辣的杀手。比如肉毒杆菌,它一旦侵入人体就迅速繁殖分泌肉毒毒素。肉毒毒素可是世界上已知的最剧烈的毒物,它的毒性比氰化钾强1万倍,用肉毒毒素来杀死2亿只小白鼠只要2毫克就能办到,杀死100万个人也只需要1克,这多么可怕啊!再比如,它进入人体后,只要找到一个缺氧的环境,就大量繁殖起来。由于它能分泌许多种分解组织的酶,所以人体组织中的糖、蛋白都被分解,产生许多气体,使得伤口进而整个肢体甚至全身就像发面馒头一样膨胀起来。由于它还能分泌一些毒素,所以造成大片的肌肉坏死、腐烂。染上这种病,重者丧命,轻者截肢,留下终生的残疾。不过,不用害怕,尽管人体时常遇到这样的“职业”入侵者,只要我们免疫系统能有效地发挥作用,它们就很难得逞。还有一些微生物,它们致病性不太强,所以正常情况下,它们就成群地生活在人体肠道、呼吸道、口腔里。

不过不要掉以轻心,它们时刻都有扩充数量的可能。负责监督这些所谓“条件致病”微生物的就是我们的免疫系统。一旦我们放松警惕,人体就要遭殃。比如表皮葡萄球菌,它就会侵入身体其他部位,要是到了脑膜,人就会得脑膜炎,久治难愈。而人类对这些微生物缺乏有效的治疗手段。

人如果没有免疫系统能活多久?据科学家们推算,无论你如何保护,最多能活12年,这是有事实可以证明的。

美国得克萨斯州休斯顿的一所医院曾经接收过这样一位小患者:他一出生就患有严重的“先天性免疫功能缺陷综合征”。为了保护他免受微生物的侵袭,人们将他隔离在一个无菌的塑料罩中,稍大一些以后,还给他特制了一套像太空服一样的隔离服,这样避免他与任何人或物有直接接触。

他吃的食物都是经过严格消毒的,由护士通过空气闸输送给他。

他吸的空气也是经过过滤的,以免细菌、病毒等感染他的肺部。

就是如此细心的防护,也未能挽救他的小生命,苦苦挣扎了12年,他最终还是死于感染。对于大多数患这类病的婴儿来说,是根本没有这种护理条件的,他们一般都在1岁半以前就死于那种“条件致病”微生物的感染。

(2)中国古代为了防止异族入侵,修建了雄伟险峻的万里长城,将敌人拒之于国门之外。而人体中,也有这么一道“万里长城”,不过它可不是由一块块单调的城砖组成的,它包括了许多不同的器官和组织。