生物工程的光芒: 细胞融合术和植物“激光技术”
本世纪60年代初,日本科学家冈田善雄首创了细胞融合术。他把仙台病素和人的细胞融合一起,打响了细胞融合的第一炮。冈田善雄预言,用他的新方法可以按人类意愿,创造出许多新的生物品种。
此后,捷报频传。1976年德国生物化学家梅尔希亚用马铃薯细胞和蕃茄细胞融合,结果长出有蕃茄味道的马铃薯来;80年代,日本科学家用细胞融合术培养出抗倒伏、耐寒、高产的水稻品种。梅尔希亚又把绵羊和山羊的胚胎细胞融合在一起,放入绵羊子宫中,成为既有绵羊特性又有山羊特征的新品种。
不同生物的细胞为什么可以融合呢?
著名生理学家托马斯认为,当两个不同种的细胞接触时,接触部位的细胞膜组织会自行溶解。这样,细胞内的物质便可以相互沟通,最后两个细胞核融合一起,成为一个具有两种细胞特征的新品种。这就是细胞融合技术的原理。
另外,号称植物激光技术的是组织培养术。它是将某一植物的单细胞,通过人工培养,使它成为一棵植株。
最早发明这种技术的是生理学家罗宾斯。他在1992年用棉花、豌豆和玉米等茎尖培养出植株。1937年,生理学家怀特用一个胡萝卜细胞,在试管中培养出胡萝卜植株。本世纪80年代后,生理学家弗雷迪又把传统组织培养技术改进为“微繁殖法”,方法简单而效果惊人。他把植物细胞的细胞芽尖放在含有植物生长素的培养基中培养,经过几星期,芽尖就发育成植株,便可以移到田中去种植。
组织培养术的发展无论是在经济上或科学研究上都有重大意义。拿经济价值来说,这种技术已给人们带来数以亿计的收益。例如,新加坡有一家专门用组织培养术培养兰花的公司,已培养出150种兰花新品种,每年纯利润就达数百万美元。科学研究上看,组织培养术给农业生产的工业化提供了条件。它可以使植株大量在试管中繁殖,在3~4个月内可保证培养出数百万株优质种苗,供人移栽到大田。这完全摆脱了以往那种繁琐的育苗法。难怪人们将组织培养术誉称为植物学里的激光技术。
细胞融合术、组织培养术、DNA重组术号称20世纪以来三大生物技术,这些技术的应用使按照人们的意愿“制造”或“改造”生物及其品种成为可能,在不久的将来将极大地改变人们的生活方式。
与人类关系密切的动物毒素
动物毒素与人类关系极为密切,它们作用的多样性令人感到惊奇,它们的化学结构的多样性也同样令人称奇,这些毒素可以是蛋白质或多肽,也可以是生物胺、生物碱,还有的是杂环化合物。
据不完全统计,目前全世界每年大约有170万人被毒蛇咬伤,其中4万个案例中的受害者中毒死亡;每年有2万人由于吃了有毒的鱼类或贝类而中毒,其中有300个案例致人死亡。在墨西哥,每年就有7万人被蝎类刺伤,其中1200人死亡。在美国,从1959~1973年的14年间,共有1729人被毒蜘蛛刺伤,其中55人死亡。
河豚鱼类是卵巢毒素鱼类。在日本,河豚鱼被作为美味食品上市,但必须经过十分仔细地处理。在我国,河豚鱼是不许上市出售的,因为河豚鱼的毒素太毒了,它的半致死剂量为8微克/千克,这对于一个体重为75千克的人来说,1毫克多的毒素就能致人于死地。河豚鱼毒素存在于鱼的卵巢、睾丸、肝脏和肠胃中,肉和皮肤中的毒素相反却很少。河豚毒素的毒性与生殖周期有关,最大毒性期是在怀卵期内。河豚鱼毒素不仅作用于人的神经系统,而且还作用于人的心脏。
蛇毒是人类研究得较为深入的另一种动物毒素。在我国南方各省中,有着金环蛇、银环蛇、眼镜蛇、竹叶青蛇等等剧毒的蛇。在北方,大连附近的海上,有一个叫蛇岛的小岛,上面有数以万计的蝮蛇。目前,我国已建立了不少养蛇场,饲养着许多毒蛇。
毒蛇有一个完整的毒器,这种毒器由高度特异的牙齿和毒腺组成,它们的毒腺相当于鳃腺,输导毒素的导管由毒牙处出口。毒蛇在咬人时,毒液就从毒牙中注入人体。蛇场的工作人员定期从毒蛇身上采集毒液。这种取毒的办法很有趣:取毒者一手抓住毒蛇的头部,另一只手拿一只玻璃的培养皿,让毒蛇咬住培养皿,此时毒液就从毒牙中流入培养皿。从毒液中可以分离出毒蛋白,然后再进一步分离其中的有效成分,科研工作者研究它们的化学结构和药理作用,并利用免疫学的办法制成抗血清,用于救治被毒蛇咬伤的人。
蛇毒的成分多为毒蛋白,而且多数属于神经毒素类型,例如,眼镜蛇蛇毒为心脏毒素和类似于箭毒的神经毒素。
生物毒素损害人类的健康,威胁人类的生命,但如果使用得当,它们又能造福于人类,不少毒素现已被广泛应用在临床治疗上。
蛇毒具有镇痛作用,这对于癌症病患者的后期特别有意义,这种病人往往病痛难忍,不得不采用吗啡类的药物来镇痛,吗啡类的药物用多了之后就会上瘾,得不断注射。临床实验证明,眼镜蛇毒素的镇痛效果比吗啡要好,而且不会有成瘾的副作用。
毒蝰蛇和沙蝰蛇的毒素,对风湿性关节痛和关节炎痛,可取得满意的效果,响尾蛇毒还可治偏头痛。
另外,蜂毒素可用来治疗风湿性关节痛,蟾蜍毒素用于治疗心脏水肿及老年性心脏玻在我国,动物毒素应用于医药的研究很早就已经开始了。唐朝柳宗元写的著名文章《捕蛇者说》中有这么一段话:“永州之野产异蛇,黑质而白章,触草木尽死,以啮人,无御之者。然得而腊之以为铒,可以已大风、挛踠、瘘、疠,去死肌,杀三虫。”
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