书城科普读物新编科技大博览(B卷)——生机百态的植物世界
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第13章 认识植物(13)

1898年,德国人从吗啡中又提炼出镇痛效果更好的新药,名叫“海洛因”(Heroin),海洛因比吗啡更加危险,因为它的成瘾性、药效比吗啡高出2~3倍。而且体积小得多,这就给贩运毒品带来了方便。因此,1912年在荷兰海牙召开的鸦片问题大会上,与会各国一致要求管制海洛因的制造和严禁贩运。在今天毒品黑市上见到的海洛因成品有海洛因碱、3号海洛因和4号海洛因,海洛因碱和3号海洛因是淡灰色或淡褐色的,4号海洛因是白色的,是无味透明的细粉末状物。据说吸食海洛因的人,当吸食之初马上感到一种“冲劲“,有销魂之快感,这之后就进入麻醉状态。这对好吸毒者有无比的吸引力。染上了毒就脱不了身。对不吸毒的人来说,简直不可理解。但吸食海洛因久之就中毒深了,表现症状就是瞳孔极微小,皮肤发黑,呼吸极慢,终至呼吸中枢麻痹而死亡。

古柯为另一种毒品植物,属古柯科的古柯属,为一种常绿灌木植物。单叶互生,花黄色,两性花,萼片5,花瓣5,雄蕊10,果实小,圆球形或卵形,熟时红色。此植物原产于南美洲的安第斯山脉,在5000多年前就已知道了古柯。在15世纪时,西班牙殖民者去美洲大陆,印第安人的逃生者躲入深山老林中,这些人发现了古柯叶使人可以抗寒、提精神,且可暂时忘记痛苦。当时只是嚼食古柯叶而已,后来此习惯传遍了美洲大陆,就连西班牙移民也食,今天更是风行,几乎人人知道古柯叶。现秘鲁一国有100万人嚼古柯叶。在玻利维亚,人们还喝古柯茶,极为普遍,此茶不苦不涩,而且还有香味。玻利维亚种植古柯面积占全国面积的40%。

为什么称古柯为毒品植物?因为从古柯叶中可以提炼出“可卡因”,大约1公斤古柯叶浆可以提出90克可卡因。可卡因也叫古柯碱,每天嚼25~70克古柯叶,就等于吸进了112毫克的可卡因。可卡因对人体明显起兴奋作用,而且易成瘾,这就构成了它的毒品的性质。1884年弗洛伊德写了《关于古柯树》一文,描述了他使用可卡因的体会:“可卡因对神经的效应包括兴奋感和长久不衰的欣快感,这种欣快感和一个健康人所具有的正常欣快感并无差别,使用者可以毫无倦意地从事长久、紧张的脑力和体力劳动,竟一点也觉察不出来是在药物的支配下。”但是长期使用可卡因就有体重下降、忧虑、失眠、面色白、呕吐、脉搏衰弱、产生幻觉,最后导致呼吸衰竭而死亡。

1903年以前,“可口可乐”这种世界著名的饮料中就加入了“可卡因’,为的是使可口可乐具有让人成瘾的特性,从而可以大赚其钱,美国使用可卡因有100多年的历史,后来才发现可卡因毒性太大从而禁止使用,可口可乐饮料中才停止加入可卡因,而掺入咖啡因代之。

大麻在常人眼中是一种纤维植物,因为它的茎秆韧皮纤维发达,可以利用之做麻袋。

这是一种一年生草本植物,高可达1米,掌状复叶,花雌雄异株。为什么大麻也成了毒品植物?实际大麻之有毒者是指产于印度的大麻的一个变种。可能是地理气候环境关系,印度的大麻植株较矮,分枝多。特别的是它的雌株枝上端以及叶子、种子(实指果实),还有茎秆中均有树脂,名叫“大麻脂”,从中可以提取大麻毒品,尤以开花的茎顶部含毒品量高。大麻脂中含有400多种化合物,其中最突出的是四氢大麻酚,它能对人的神经起毒性作用。用大麻脂制的毒品混入烟叶里,做成烟卷可以卖给吸毒者抽用,一支这种烟卷就可以供好几个人吸食而上瘾,价钱很便宜,比“海洛因”和“可卡因”便宜多了,因此大麻被称为穷苦人用的毒品,而可卡因则为富人阔佬用的毒品。

小剂量的大麻毒品被吸入身体后,就有洋洋自得,精神兴奋的感觉,并莫名其妙地唱歌和痴笑。同时感到时间过得太慢了,由于损害人的平衡功能,使人站立不稳,手有颤抖之感。如果吸食大麻多了,就会产生幻觉和妄想,引起大脑思维混乱,失去自我控制能力,对于饮食和卫生均无兴趣等等。这就已经是一个疯人了,到此阶段也无有效药可治,即使不死亡也得短命。

植物疫苗

人会生病,植物也会生病,植物的病虫害会给农业和林业带来严重的危害。为了确保农业丰收和森林繁茂,科学家们发明出各种各样的化学农药,为植物防病除害。

但是,化学农药在消灭病虫害的同时,也给环境带来了可怕的污染,同时,生产化学农药还要耗费大量的金钱。显然,它不是对付病虫害的最好方法,也不是长远和根本的方法。

众所周知,很早以前人类就已经知道,通过种牛痘的方法,能使人对天花病毒产生终身免疫。这个事例使农业科学家得到启示,既然可以给人注射防病疫苗,同样的方法是否在植物身上也行得通呢?这是一个很有意思的想法,如果成功的话,会使植物得到终身免疫能力。这样,再也不用在农田中喷洒大量的化学农药了,既节约了金钱,又可减少环境污染。

要想达到这个目的,首先要设法将病毒抗体植入到植物体内,并要能够长期存留发挥作用,或者设法使植物体自身产生出抗体。在这样的思路的引导下,1980年,日本的一个研究小组创造了为植物“种牛痘”的新方法,它与人类种牛痘的原理有些相似。因为植物病毒会互相干扰,如果植物体内已经有了一种病毒,往往能阻止其他病毒的生长和繁殖。因此,科学家在预防西红柿生病时,首先把能使植物致病的烟草花叶病毒分离出来,经过长时间培养,使它的毒性慢慢减弱。

然后,用高压喷雾器把毒性大为减弱的病毒送到西红柿幼苗体内,这样,就能使西红柿一生都不会感染病毒了。从此以后,植物疫苗的研究走上了飞速发展的道路。

随着现代基因工程的诞生,人们不仅能“改造”动物,也可以“改造”植物,这使植物疫苗的研究进入到一个崭新的领域。

新技术的出现,使植物疫苗研究发生了革命性的变化。这项新技术被称为转基因技术,也就是分子遗传学和基因工程的一项实验技术。它能够通过显微注射、基因枪、病毒感染等多种途径,将需要发挥作用的基因转入到某种生物的胚胎细胞中,并在这种生物体内产生出生物学效应。

1982年,美国孟山都公司和比利时肯特大学的科学家,利用转基因技术,成功地将具有抗菌能力的卡那链绿菌的基因转入到向日葵植株内,使它的抗病能力大大增强。在首次成功的鼓舞下,他们又对烟草、胡萝卜等植物进行了实验,并获得了成功。

疫苗使植物产生了抗病能力,能不能培育出某种植物,使它不仅自身具备免疫力,而且人类吃了这种植物后,就像注射过疫苗一样,也能产生出终生免疫力呢?这是一个十分大胆的设想,要想实现尽管困难重重,但在理论上还是行得通的。于是,科学家朝这个方向又开始了新的努力。

进入20世纪90年代之后,美国得克萨斯州立大学的科学家利用转基因技术,培养出一种奇特的“土豆疫苗”。这种土豆具有抗乙肝病毒的作用,动物吃了它以后,体内的免疫系统会产生出乙肝病毒抗体,对乙肝病毒就有了免疫能力。“土豆疫苗”的问世受到了广泛的欢迎,因为它价廉物美,安全有效,与以往用动物血清或人血清制造疫苗的方法相比,大大降低了成本。

但是,“土豆疫苗”有个很大的缺陷,就是对人类不太适宜。因为对人类来说,土豆是一种不能生吃的食物,如果把土豆煮熟了,疫苗会因为高温而受到破坏,使免疫能力大大减弱,甚至完全丧失。

为了弥补这一缺陷,必须寻找一种能生吃的植物作为植物疫苗。经过无数次的实验之后,美国康乃尔大学独立研究所的生物技术专家,终于选定香蕉作为研究免疫载体的对象。

香蕉的确有许多优点,它除了可以生吃外,价格也很便宜,而且又可以普遍种植。我们知道,生产一支普通的疫苗,成本通常要高达几十美元,甚至100多美元,而通过大面积种植生产出来的“香蕉疫苗”,只需要几毛钱就够了。

前不久,美国的细胞生物学家米奇·海因到非洲考察,发现那儿霍乱横行,许多当地人由于贫穷,买不起昂贵的抗霍乱疫苗,结果悲惨地死去。米奇·海因回国后,决心改变这一现状。

他首先从霍乱病菌中分离出无毒的霍乱抗原,“剪下”霍乱抗原基因,再把它“缝合”到生活在土壤中的一种细菌体内,然后让苜蓿感染这种细菌,于是,霍乱抗原的基因就移植到苜蓿体内的细菌中了。一切准备就绪后,米奇·海因对这种苜蓿进行大规模培养,使培养出来的苜蓿都具有能抵抗霍乱病菌的抗原。

这是一项非常了不起的研究成果。因为在非洲和一些发展中国家,由于医药科学比较落后,而霍乱病菌经过许多代的变异,对青霉素、链霉素等一些普通抗生素产生了耐药性,使患病者得不到有效治疗。

有了“苜蓿疫苗”,人们只要吃上一盘可口的苜蓿色拉,就可以获得抵抗霍乱病菌的免疫力,那将能挽救多少人的生命啊!

现在,科学家们正在培育能预防白喉、龋齿、肝炎等疾病的“蔬菜疫苗”和“水果疫苗”。但是,这些还仅仅是实验室的成果,要想把它转化为大规模生产,还有许多难以逾越的技术障碍。其中最使科学家伤脑筋的是难以控制其含量,也就是说,植物疫苗中致命疾病的抗原含量必须保证精确,既不能多也不能少,因为少了无法起到免疫作用,多了又会使人有患上疾病的危险。

在已经到来的21世纪,科学家们正在全力以赴地攻克难关,为普及植物疫苗铺平道路。

也许用不了多久,将植物变成疫苗,就会像生产抗生素那样方便,到了那时候,远离大医院的乡村山区居民,只要吃一根香蕉或一个苹果,就可以预防某种疾病,这将是多么诱人的前景啊。

植物石油

能源危机是当代世界四大危机之一,人类目前正在享用的地下燃料矿藏:煤、石油、天然气,再过成百上千年就将消耗殆尽!

从植物中提取石油,是许多国家科学家们正在探索的重要课题。

据报道,现在已发现大量可直接生产燃料油的植物,主要属于大戟科,如绿玉树、三角大戟、续随子等。这些石油植物能生产低分子量氢化物,加工后可合成汽油和柴油的代用品,有些植物中的油无需加工,能直接用作燃料油,与柴油相似。

澳大利亚有两种野草叫按叶腾和牛角瓜,用溶解法从其茎叶中提取白色汁液,然后再制取石油。

在菲律宾发现了一种叫“邦伊伦邦”的果树,它每年开花结果3次,每棵树1年可采120~140粒果实,这种果实碰上火种,就会像汽油那样燃烧起来,每个果实可燃烧约15分钟,常常被当地居民用来点灯。科学家们对这种果实进行了化验,发现果内含有16%的纯酒精。这个消息顿时轰动菲律宾和全世界,菲律宾政府立即展开了广泛的扩种和繁殖。生化学家们也在研究这种树木的潜力,准备用此树烧炼出油液代替石油。

美国化学家卡尔文在南美亚马逊河流域发现一种树,它分泌的汁液可直接用作汽车燃料油,因此可将它直接注入汽车油箱,车子就可启动了。据估计,1英亩土地如果种上100棵香胶树,可年产石油25桶。这对贫油国来说,真是一个福音,这种树叫香胶树,此树在巴西已有种植场。目前香胶树是大自然中能够直接提供“生物石油”的比较理想的能源植物。

在巴西还有一种名叫“苦配巴”的大树,只要在树干钻孔,即可出油,1昼夜可获20~25公升,每隔40天取1次,此树亦称柴油树。

巴拿马也有一种“蜡烛树”,果实里含60%的油脂,可用此照明。

我国海南岛也有能产“柴油”的油楠树,高度可达30多米,将树伐倒后,油从锯面汩汩流出,每株可收流液10~25公斤,最多可产50公斤以上,这种油与柴油相似。

美国加州大学已成功地栽培了“石油树”,此树切割后流出的乳液,经脱水后可制成原油,再炼制加工可得汽油,此树已在美国3个州栽培,每英亩年产10桶油。

能源植物的发现,为人类寻找新的财源,又开辟了一条新路,目前科学家正在为寻找在质量上、数量上以及“生产速度”上足以代替珍贵的煤、石油、天然气的能源植物而孜孜以求不懈努力。

极地植物

在地球上,南纬66.5度以南的地区称为南极,北纬66.5度以北的地区称为北极。南极是一大片陆地,人们称为南极洲,它的表面被厚厚的冰雪覆盖着;北极中央是一片冰地,实际上它是海洋上漂浮着的一大块厚厚的冰层,人们称这个海洋为北冰洋。北冰洋四周属于北极地区的陆地有:俄罗斯西伯利亚的北部、加拿大北部、芬兰和挪威的北部以及阿拉斯加北部等,还有许多大小岛屿,如著名的格陵兰岛和新地岛等。

在极地中央,整年被冰雪覆盖着,那里夏天很短,严寒的冬天长达8个月以上。那里的植物主要是地衣和苔藓,如新地岛已发现500种以上的地衣,格陵兰岛发现300种地衣和600种苔藓。1954年,人们在北冰洋底3400米深处发现有细菌和真菌的孢子。