书城自然科学科技探秘
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第6章 生命医学探奇(5)

那转基因食品的安全性究竟怎样呢?转基因生物从本质上来说,和常规育成的品种是一样的,都是在原有基础上对某些性状进行修改,或增加新性状,或消除原有不好的性状。常规育种局限于种内或近缘种间,而转基因植物就不同了,它的外源基因可来自植物、动物、微生物等。虽然目前的科学水平还不能对一个外源基因在新的遗传背景中会产生哪些相互作用做出完全精确地预测,但理论上说,转基因食品还是安全的。

新知博览——警惕基因污染

通过转基因作物或家养动物,外源基因扩散到自然野生物种或其他栽培作物,并成为后者基因的一部分,环境生物学中把它称为基因污染。

基因污染主要是因为基因重组导致的。不同基因通过酶促催化而产生转移、交换而重新组合叫做基因重组,它可以使生物表达出新的结构和功能特征。假如基因重组生物从实验室里扩散到自然界当中,那么由于生物的新功能,自然生态的平衡就可能会被破坏,从而产生基因污染。

首先,传统的作物可能会被基因工程污染。因为基因工程作物中的转基因扩散到传统作物上后,会影响现有的农业生态系统。尽管目前还难以完全预测传统作物被基因工程作物的基因污染后,会发生怎样的后果,但有害性已得以确认。

其次,自然界的生物基因库可能会被污染。国外近年来已有研究报道,附近地区的野生植物上发现了基因工程玉米的抗除草剂基因。某些抗性基因被野生植物污染了,这已造成所谓“超级杂草”的出现。还有,一些如转基因鱼类、转基因无脊椎动物和转基因森林、转基因藻类等基因工程生物,其繁殖力极强,会向周围释放大量生殖配子,而其外界自然环境也存在许多有性繁殖相容性的容易受到转基因物种的污染的野生种和近缘种。

此外,基因工程还可能会造成环境污染,污染无公害作物。比如自然界的食物链可能会受到基因工程Bt杀虫作物的影响,从而造成生态平衡破坏。

为了预防转基因扩散到自然环境,科学家正在积极行动。例如,一种名为“终止因子”的手段可以防止第一代基因工程作物的种子发芽;而美国的超级鲑鱼(一种基因工程动物食物),就被制成了不育的。在国外已初步成功一项更新的发明,它的原理把转基因导入叶绿体的DNA上,而不是平常那样导入细胞核的染色体DNA上。叶绿体DNA是母系遗传,通过父系花粉外来的转基因会散布到自然界的野生物种中。此外,根据糖代谢原理设计的一种新的标志基因已问世,在多种作物上可代替抗菌素抗性基因的使用。这都是些值得鼓励的研究。人类的聪明与良知也是我们坚信:能对基因工程生物安全问题有个基本解决,是人类奉献给21世纪最好的礼物。

克隆技术探秘

克隆,是Clone的译音,意思是生物体通过细胞进行无性繁殖的形成基因型完全相同的后代个体组成的种群,简称“无性繁殖”。

英国罗斯林研究所的科学家维尔穆特等人在1997年2月22日,宣布利用体细胞克隆绵羊获得成功,震惊了整个世界。克隆绵羊“多利”一时成为动物界最耀眼的“明星”,其“咩咩”的叫声更是迅速响遍全球。

克隆技术的三个时期

克隆技术在现代生物学中也被称为“生物放大技术”,它已经历了三个发展时期。

第一个时期是微生物克隆技术,也就是用一个细菌很快复制出与它一模一样的成千上万个细菌,从而变成一个细菌群;第二个时期是生物技术克隆,如用遗传基因——DNA克隆;第三个时期就是动物克隆,即用一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊“多利”就是从一头母羊的体细胞克隆出来的,也就是所谓的动物克隆技术。

在自然界当中,如番薯、马铃薯、玫瑰等植物可以插枝繁殖,说明不少植物都具有先天的克隆本能。而动物的克隆技术,则实现了由胚胎细胞到体细胞的发展。

美国科学家早在20世纪50年代时,就以两栖动物和鱼类作为研究对象,首创了细胞核移植技术。英国科学家魏拉德森1986年就用胚胎细胞克隆出一只羊,后来又有人相继克隆出了牛、鼠、兔、猴等动物。它们的诞生,都是利用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。

而“多利”是以乳腺上皮细胞(体细胞)作为供体细胞进行细胞核移植的,它也是生物克隆史上的里程碑,突破了传统上利用胚胎细胞进行核移植的方式,使克隆技术得到了长足的进展。

“多利”的诞生过程

对罗斯林研究所的科学家维尔穆特研究小组全体成员来说,1997年2月22日是个值得庆祝的日子。一只体重为6.6千克的、编号为6LL3的小绵羊在妊娠了148天后,诞生在这个世界上,这是科学家利用克隆技术“创造”出来的。几个月的精心呵护使小家伙健康地成长了起来。它不久还获得了一个响亮动听的名字——多利。

科学家在培育多利的过程中,采用的是体细胞克隆技术。这需要依靠人工技术进行引导克隆,因此与通过生殖细胞进行繁殖相比要困难得多,这是因为它与生物的个体繁殖过程有关。动物每个体细胞在有性繁殖的个体发育过程中,功能方面会发生分化,最终形成特殊的组织和器官。虽然所有体细胞拥有同样的基因组,但个体细胞却丧失了“全能性”。除了那些含有导致形成组织和器官的密码基因外,在细胞生长过程中,基因通过某些机制将体细胞“封闭起来”,使它们不能转变为其他组织和器官。

克隆小绵羊“多利”的诞生非常曲折,虽然它没有父亲,却有3位母亲。科学家首先从一只产自芬兰的6岁成年多塞特母绵羊A(“多利”的亲生母亲)的乳腺中取出一个普通细胞(本身并没有繁殖能力),放入低浓度的营养培养液中后细胞逐渐停止分裂,此细胞被称为“供体细胞”;然后,科学家再把一只苏格兰黑母绵羊B(“多利”的借卵母亲)的未受精的卵细胞中的基因取出,换上母绵羊B的乳腺细胞的基因,于是卵细胞便含有了新遗传物质;将这个基因已被“调包”的卵细胞放电激活后,它会分裂发育成胚胎;最后,在胚胎生长到一定程度的时候,再将它植入第3只母绵羊C(“多利”的代孕母亲)的子宫中,进行正常的妊娠从而产下“多利”。

多利从理论上讲,完全继承了多塞特母绵羊A(其亲生母亲)的全部DNA基因特征,是多塞特母绵羊100%的复制品,它是一只白脸羊而非黑脸羊。通过分子生物测定也能看出,它与提供细胞核的那只羊有完全相同的遗传物质,简直就是一对隔了6年的双胞胎。多利它是通过无性繁殖,或说克隆技术而来的,所以没有父亲。

在低等植物中无性繁殖现象是存在的,而动物的繁衍要按照哺乳动物界的规律,是由两性生殖细胞来完成的,由于在后代体内父体和母体的遗传物质各占一半,因此后代绝不是父母的简单复制。克隆绵羊的诞生,却意味着利用哺乳动物的一个细胞人类可以大量生产出完全相同的生命体,完全打破了人们信奉已久的自然教条。这是生物工程技术发展史中的一次飞跃,也是人类历史上的一项重大科学突破。

克隆技术的利弊

作为“一座挖掘不尽的金矿”,克隆技术在生产实践上具有重要的现实意义,潜在经济价值非常大。首先,较常规方法而言,在动物杂种优势利用方面,哺乳动物克隆技术需要的时间少、选育的种畜性状稳定;其次,在抢救濒危珍稀物种、保护生物多样性方面,克隆技术可发挥重要作用,比如自然交配成功率很低的话,科研人员也可以通过从濒危珍稀动物个体身上选择合适的体细胞进行无性繁殖,从而达到有效保护这些物种的目的。

然而,对人类来说,动物克隆技术应该是一把“双刃剑”。它一方面可以给人类带来许多益处(如保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等);另一方面,它又会挑战生物的多样性,这种多样性是自然进化的结果,也是进化的动力,如果说有性繁殖是形成生物多样性的重要基础,那么“克隆动物”的无性繁殖可以说会导致生物品系减少,个体生存能力下降。

更让人担心的是,一旦克隆技术被滥用于克隆人类自身,将很有可能会失去控制,生态会空前混乱,并可能引发一系列严重的伦理道德冲突。这一情况,已引起世界各国政府和科学界的高度关注,并通过立法等措施明令禁止滥用克隆技术制造“克隆人”,从而保证克隆只用于造福人类,而避免因为复制人类引发问题。

相关链接——人体艺术克隆

与医学上的克隆人概念完全不同,人体艺术克隆只是借用了“克隆”一词的“复制”含义。这样不仅是为了让人听起来感到新颖易记,最主要的是只有用“克隆”才能准确、真切地表达该项技术的精细特征。

什么事人体艺术克隆呢?就是在人体器官表面,将美容专用材料与进口天然植物纤维合成物制成的克隆专用胶进行倒模工艺,成型只需十几分钟;将一种高分子合成材料注入基模内后,一个与原体完全相同的复制品便出来了;第二步是着色,根据自己的喜好我们可以把它们处理成亮金、亮银、纯白、透明水晶、玛瑙、仿铜或柔软真人肌肤等效果;最后一步是装帧,或镶在镜框或按于基座。接下来,一幅新颖独特、妙趣横生的局部人体艺术克隆品就呈现在我们眼前了。我们还可以给它赋予一定内涵,比如“牵手”啦、“成长足迹”啦、“海枯石烂”啦、“心心相印”啦等等等等,既可以拿来装饰新居,美化生活,又可借其丰富内涵,表达自己的情感和珍藏曾经最美好的回忆。

这个过程同时也是一次美容过程,我们可以根据自己的要求来制作头、脸、手、脚及半身塑像,从而复制出世界上独一无二的人体艺术雕像,它的线条、纹路、大小都与真的一模一样。

艾滋病从哪里来

艾滋病,即获得性免疫缺陷综合症(又译后天性免疫缺陷症候群),英语缩写AIDS的音译(AcquiredImmuneDeficiencySyndrome)。艾滋病首次注射和被确认是在1981年的美国,曾译为“爱滋病”、“爱死病”。分为HIV-1型和HIV-2型,是人体注射感染了“人类免疫缺陷病毒”(HIV-humanimmunodeficiencyvirus)(又称艾滋病病毒)所导致的传染性疾病。

作为一种能攻击人体内脏系统的病毒,艾滋病病毒HIV会以T4淋巴组织(人体最重要的免疫系统)为攻击目标,并大量破坏T4淋巴组织,产生高致命性的内衰竭。这种病毒在地域内终生传染,破坏人体的免疫平衡,并且使人体成为抵抗各种疾病的载体。其实,HIV自身不会引发任何疾病,而由于人体抵抗能力过低,免疫系统遭到HIV破坏后,会丧失复制免疫细胞的机会,从而会感染其他疾病,因各种复合感染而死亡。在人体内艾滋病病毒一般可以潜伏12~13年。患者在发展成艾滋病之前,外表看上去会很正常,有时候甚至可以生活和工作很多年而无任何症状。

艾滋病的陆续发现

1978年,在美国纽约发现了第一例艾滋病病人,截至1999年11月26日,世界卫生组织根据各国官方提供的统计数字表明,世界范围内已有163个国家和地区报告发现了艾滋病病人。世卫组织专家提出,全世界艾滋病实际患者估计已达3400万,其中已有1600万人死于艾滋病。

许多科学家进行了大量研究来弄清楚艾滋病的病因,但至今仍没有解决。大多数的科学家认为,艾滋病的发病可能与一种T细胞有关。

1983年5月,法国巴斯德研究所的吕卡·蒙塔尼埃研究组,从患者的淋巴结中分离出了艾滋病病毒。这也是人类第一次发现艾滋病病毒。研究人员指出,这种病毒附着在T细胞表面进行繁殖后,被感染的T细胞就会很快停止生长,从而因为丧失免疫功能死亡;而释放到血液中后,新繁殖的艾滋病病毒又会寻找新的T细胞。通过这样循环往复,患者免疫力就会下降,最终失去抵抗力。

少数科学家认为,艾滋病很可能还有其他因素在起作用,并非仅仅由一种病毒引起的。

1986年上半年,世界卫生组织决定将艾滋病病毒定名为“人体免疫缺损病毒”,英文缩写为HIV。而艾滋病就是由这种HIV潜伏性和作用缓慢的病毒引起的疾病,英文缩写为AIDS。1988年,为唤起向世界各国共同对付这种迄今出现的人类历史上最厉害的病毒,世界卫生组织定每年12月1日为“世界艾滋病日”。

对艾滋病来源的探索

科学界关于艾滋病的来源的说法也是多种多样。人们开始时认为,艾滋病与同性恋有关。因为在美国的一些大城市,有很多艾滋病患者是同性恋。然而经过研究后发现,其实西方国家早在古希腊罗马时代,就已经存在同性恋问题;同样,在东方国家的古代社会中,也有同性恋者。如果艾滋病是由同性恋所导致,那么肯定古代肯定就已经流行了,为什么在现在才开始传播呢?因此得出的结论是:同性恋并非艾滋病的起源。

最令人震惊的是,有人认为艾滋病病毒产生于美国的细菌战研究。他们认为,艾滋病毒是美国生物战研究中心,曾利用遗传工程基因重组的新技术制造出来的新病毒。因为美国在越南战争时,就进行过这一问题的研究,他们想制造一种新型的生物战武器。研究者首先在中非绿猴身上做了试验,后来又在为减刑而自愿接受该病毒的一些负重刑囚犯身上进行试验,并且囚犯中不少是同性恋者。这些囚犯被释放后,便将艾滋病病毒带到了社会,并由各种途经传播开来。试验者和被试验者都没有料到会出现这样的后果。

尽管美国有关方面否认了这一说法,但这一观点曾引起了各种各样的议论和猜测,总有人将美国是全世界艾滋病最多的国家与此问题联系起来,并坚持这种观点。

两位英国科学家曾提出另一种看法:艾滋病是从“外空传入地球”的。他们认为,可能早在外空中时艾滋病病毒就已经存在了,人类之所以一直没有被感染上,是因为千百年来缺乏传播媒介。后来,由于一颗飞逝的彗星撞击了地球,这种可怕的病毒被带到地球,从此人类便开始遭殃了。不过,目前还没有找到可靠的证据来证明这种假说。