中学素质教育阅读丛书跟踪世界科学前沿 (64页).doc

跟踪世界科学前沿 神奇的生物技术 1997 年 2 月，世界各大媒体都把镜头对准一只出生仅七个月的雌性小绵 羊“多莉”，竞相进行报道，全世界的人们都在讨论着这只可爱的小动物。 这究竟是为什么？ 这只出生在苏格兰的小绵羊发育良好，从外表上看与其他羊羔没什么差 别，它之所以引起全世界的关注，是因为它的独特身世——它是一只“克隆” 羊。多莉与一般小羊不同的是：它不是由公羊的精子和母羊的卵子结合发育 而成，而是英国科技人员利用生物技术开发的产物。所谓“克隆”，即无性 繁殖。多莉有三个母亲，母羊 A 的乳腺细胞与母羊 B 去掉核的“空卵子”结 合，形成胚胎后植入母羊 C 体内，由母亲 C 生出了多莉，但多莉与母羊 A 的 基因完全相同，可以说是母羊 A 的复制品。 这项奇妙的克隆技术只是生物技术中很小的一个分支。生物技术的崛 起，给人类的生产生活带来了无可预料的影响。如果时光倒流 20 年，“生物 工程”这个词，不但绝大多数人没听说过，连许多工具书中也难以找到。20 年后的今天，生物工程已经长驱直入人类的生产、生活的各个领域，产生越 来越大的影响。 一、什么是生物技术？ 生物技术也叫生物工程，它是生物科学与物理、化学、数学、工程学、 计算机技术等结合而成的现代应用技术。生物工程的中心内容，是在细胞水 平和分子水平上改造和利用生物，生产人们所需要的产品。由于生物工程的 出现，横亘在人类面前的几大难题——能源紧缺、粮食匮乏和环境污染，将 一一迎刃而解；威胁人类生存的不治之症，如肿瘤和某些遗传病，也将退避 三舍。生物工程将大大推动生产力，改善人们的生活，提高人类生命的质量。 80 年代有人提出：“21 世纪是生物工程的世纪。”事实已经证明并还将继续 证明这个论断的准确性。 二、生物工程的主要领域 尽管时间只有 20 多年，生物工程已发展成一个庞大的体系，按照传统的 说法（尽管这个传统也不过 20 年），生物技术主要包括细胞工程、遗传工程、 发酵工程、酶工程这四大支柱。推广开来，生物工程还包括四大支柱之外的 现代生物技术群——光生物技术、声生物技术、低温生物技术、现代仿生技 术等，当然还要包括那颗耀眼的新星——蛋白质工程。 （1）细胞工程 1665 年，英国建筑师用自制的显微镜看到：栎树皮是由许多蜂窝状的小 格子构成的，他把这些小格子定名为“细胞”。在其后的一二百年中，对细 胞的研究层层深入。人们发现，不仅树皮是由细胞组成的，树身、树根、叶 子、花、果实??植物的所有部位都是由细胞组成的；不仅所有的植物是由 细胞组成的，所有的动物也都是由细胞组成的。连微生物也不例外，也是由 细胞组成的，只不过有的微生物结构比较简单，整个个体就是那么一个细胞， 甚至是一个原始的、不完整的细胞。 到 19 世纪中叶，人们终于建立了完整的认识：一切动植物都是细胞的集 合体，细胞是生命的基本单位，动物和植物都是在细胞的繁殖和分化中发育 起来的。这一认识被称为细胞学说。 细胞学说是 19 世纪自然科学的三大发现之一。 进入 20 世纪，随着科学的发展，新技术、新工具、新方法不断涌现，人 们对细胞的研究越来越深入，从细胞整体的研究推进到亚细胞结构的研究和 细胞分子的研究。细胞的基本生命活动，包括它的生长、发育、分化、分裂 等等，其规律日益清晰地呈现在人们的眼前。 对细胞核的研究更是激动人心。人们确认，细胞核里的染色体，正是遗 传物质 DNA 的载体，隐藏着神奇的遗传密码，控制着细胞的生长和繁殖，是 指挥整个生命活动的最核心、最奥妙的部位。 到 70 年代，一些走在前列的科学家开始有计划地对细胞进行培养，进行 改造，使细胞服从人类的意志，产生人类需要的物质，或是形成新的品种。 既然细胞是生命的基本单位，那么改造生命就应该从改造细胞开始。他们按 照这个思路进行了艰苦的实践，他们成功了。 细胞工程就此诞生了。 （a）细胞融合技术 作为细胞工程的骨干，细胞融合技术有可能创造出许多不可思议的奇 迹，它的前程不可限量。 所谓细胞融合，就是使两个不同物种的活细胞紧密接触在一起，并且使 接触部位的细胞膜发生融化。这样，两个细胞的细胞质、细胞器你来我往， 互相流通，最后合而为一，完全合并成一个细胞。在精巧的培养技术之下， 这个细胞有可能发育成完整的生物个体，那就是原来两个细胞所属的物种的 杂种后代了。这个杂种后代有可能兼有两个上代的一些优良性状。这对于改 良品种，提高农、林、牧业产品的产量和质量，都是很有意义的。 美国的科学家曾经选择了两种烟草进行细胞融合。这两种烟草，一种是 产量很高的栽培品种，一种是抗病害能力很强的野生种。两种烟草的叶肉细 胞经过化学药品处理后脱去了细胞壁，然后发生了融合。融合的细胞再经过 培养，长成了一株面目一新的烟草。这种烟草兼有高产和抗病害的优点，而 且能直