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生命的奥秘-第3部分
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1975年英国剑桥大学的科学家米尔斯坦因和科勒；首次成功地实验出了单克隆抗体。克隆是从英文〃Clone〃一词音译来的；原意是无性繁殖。他们将肿瘤细胞与淋巴细胞融合形成杂交瘤细胞。这种杂交瘤细胞具有两种亲代细胞的特性；既能活跃地生长；又有不断分泌特异抗性抗体的功能。过去常规方法都是由血清中提取抗体；用这种方法提取出的抗体；是一种多抗体的混合物；故称之为〃多克隆抗体〃。而用杂交瘤细胞生产抗体；一种杂交瘤细胞只能产生具有一种特异性的抗体；因而称之为〃单克隆抗体〃。
同一年在美国；哈尔森等人用两种野生的同属异种的绿色烟草和郎氏烟草的叶片细胞；溶解掉细胞壁后；分离出原生质体并将其融合在一起；将形成的这个杂交细胞；成功地培育了新的烟草植株。这种新烟草具有两种野生烟草亲本的特性。由于体细胞杂交不是由性细胞的融合而实现的；因此是〃无性杂交〃。无性杂交生成的杂交细胞就是超性杂种。
种间细胞融合的技术；可以在植物与植物之间；动物与动物之间；微生物与微生物之间进行远缘杂交；甚至可以在动物与植物与微生物之间进行细胞融合；形成杂交物种。在科学家的实验室里；你现在就可以看到一些怪模怪样的杂种；如土豆—蕃茄；山绵羊；大豆—烟草；芹菜—胡萝卜等等以前想都不会想的动植物。
酶是一种具有高度皱折结构的蛋白质大分子；有高速高效的催化作用；是处于生物与非生物交界地带的特殊物质。可以说；离开酶；生物的新陈代谢、物质合成、能量转化以及降解都会统统停止。
酶有如此的活力；如果能人工合成该有多好。科学家们也正奋斗在这条道路上。首先；他们测算；一个单细胞中包含有千种不同的酶；在生物界中酶的种类有数百万种。目前已经发现的仅仅2000多种。对这些已经发现的酶；进行结构上的分析；以作为合成这种酶的基础。
由于有了光谱分析；人类的基因结构可以被精确地分析出来；并且可以在细菌的DNA中找出与人类基因相似的基因。科学家们可以通过直接对细菌的基因进行修饰；使其具有与人的基因相同结构的〃完善拷贝〃；这样就可
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以通过细菌来生产我们人类所需要的酶蛋白。美国的科学家已成功地将人的胰岛素基因植入细菌细胞中；由这种细菌生产出了一种新的药物—人胰岛素；不会像以往使用牛胰岛素那样容易触发患者的变态反应。药物专家认为这种人胰岛素药效快；疗效好。可以说；细菌生产人胰岛素为我们悄悄地揭开了酶商品世界帷幕的一角；好戏还在后头呢。
微生物貌不惊人；能量却不小。它的体内有上千种酶、几千个基因；只要掌握了微生物与高等生物都能通用的遗传密码；人就可以控制改造微生物；利用微生物参与工业生产；这就是现代意义上的发酵。
一般来说；通过现代发酵技术生产某种生物制品需要经过三个阶段；首先要运用基因重组和杂交瘤技术生产出工程菌或细胞株；接着是大量培养细胞或进行细菌发酵；再就是将细胞与产品从发酵液中分离出来；进行纯化和后处理；获得最终产品。在这一过程中；实际操作要解决许多工艺技术问题。
比如说；在实验室里核酸的转化量每天只有10－14克；而在实际生产中要达到106克才具有规模效益；许多产品都是蛋白质、多肽类物质（如抗生素、激素、酶等药品）；对发酵过程的温度、PH值；以及某些微生物酶的作用十分敏感；需要严格的监测控制；发酵液中产物的浓度很低；含量极少；对分离提纯的技术要求精益求精；等等。
尽管如此；只要技术水平能一步步提高；利用发酵工程生产生物制品前景十分乐观。以磁性细菌为例；它能在体内自己合成10～20个磁性超微粒。
之所以叫磁性超微粒；是因为这种微粒驱使菌体沿着磁力线从上向下运动。
将磁性超微粒从菌体中分离出来；可以分析出它们都是些四氧化三铁结晶；很容易固定葡萄糖氧化酶；大约1微克（10－6克）细菌生成的超微粒可以固定200微克的葡萄糖氧化酶。而相比之下；人工制造的磁性超微粒；1微克只能固定1微克；固定能力相差200倍。固定在磁性细菌生产的天然超微粒上的酶；活性也提高40倍。还可以将磁性细菌与绵羊的红血球融合。因此；科学家们相信这终将会给人类攻克癌症带来希望。因为人工合成的磁性超微粒往往不均匀；颗粒也大；导入人的血球很困难；且易使细胞毒化。而天然的磁性超微粒均匀一致；可以先将酶、抗体以及抗癌药物固定其上；再导入白血球和免疫细胞里；从体外进行磁性诱导；有可能最终制伏癌细胞而又不毒化正常细胞。
只要搞清磁性细菌合成超微粒的机理；就可以运用生物技术的基本手段；利用大肠杆菌大量生产这种神奇的微粒；以造福人类。
生物学上有一个原理；杂交的后代性能比其父母代具有明显的优越性；然而；不同种间又有不亲合性；杂交后无法产生种子。现在有了植物细胞工程技术；可以进行离体试管授精和幼胚培养；克服了杂交育种的障碍。
这里所说的〃试管婴儿〃是人工种子；用人工方法直接制成种子；进入市场使新品种迅速推广应用。这些人工种子是杂交生成的体细胞胚（也叫胚状体）；用富含营养和其他必要成分的凝胶物质包裹起来；制成外观、功能与天然种子相似的颗粒。在适宜的环境条件下；这些人工种子和天然种子一样可以发芽生成为新的植株。
人工种子与天然种子相比有许多优点：可以在室内生产；不受外界环境条件的影响；可提高育种效率；一个新播种用通常方法培育需要7～8年时间；而用人工种子只要3～4年；可以缩短一半时间；还可以在培养基和凝胶物中加进所需要的物质成分（如生长激素、有用农药、化肥……）人工种子
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播种后生长出来的植物就有一定的抗逆性；人工种子大小均匀；出苗整齐；好贮存和运输。
植物受精技术自1962年试验成功以来；在小麦与黑麦杂交、甘蓝与大白菜杂交等40多种植物上都获得了成功。利用幼胚培养技术也在小麦与大麦等13个属间杂交上获得成功。最近几年；美、日、法、加拿大等国家都在人工种子研究方向上加大了投资力度；商品化的程度也提高了；许多人工制作的水稻、玉米、棉花、胡萝卜、柑桔、芹菜、莴苣等植物的种子；已先后登台亮相。
有了生物工程技术；科学家就可以让饲养业改天换地；让人们面对产肉多、产奶多的牛；产毛多的羊；长得快又省料的瘦肉型猪而且不暇接。
1985年；韩国首次成功地培育出4只〃超体鸡〃。方法是通过给一般火鸡和母鸡吃控制细胞分裂的药；使它们的染色体增加为117个（比一般的78个多了39个）。这种鸡重3430克；比一般鸡（1900克）重78％。
1988年；墨西哥的波托西牧场在墨西哥国立自治大学专家的协助下；已培育出一种矮小的瘤牛。他们选择了六代〃布拉曼斯〃瘤牛分别进行基因处理；逐代培育；每代牛都变矮20厘米左右。最先用的瘤牛；成年后的体重可达1200公斤；身高1。8米。经过多代培养；目前育出的矮牛体重只有135公斤；身高仅90厘米。这样；饲养矮牛所需要的饲料只是正常牛的1／10；而产奶量可达正常牛的1／2；有5倍的效益。再加上这种矮牛一年可生4头新牛；效益就更高了。
1991年；中国运用基因工程技术成功地创造出〃转基因鲤鱼〃。这种变种鱼已有了第三代。它的食量大、长得快；是普通鲤鱼生长速度的2～3倍；这种生长快速的性状是可以遗传的；中科院水生所的科研人员已建立了一个完整的转基因模型。他们用转基因的方法人工培育的金鱼；也比普通金鱼的生长速度高4倍。科学家们还用细胞工程获得了新的鱼种。这种使鱼卵和细胞融合的技术；是将鱼类的培养细胞注入鱼类未受精卵；从而获得了鱼类体细胞工程鱼。他们还将草鱼身上的细胞核取出来；移植到鲫鱼未受精卵中；培养出形似草鱼；鳞像鲫鱼的变种鱼。
1992年；英国爱丁堡的一家药品公司已经培养了一只名叫〃特蕾西〃的转基因绵羊。科学家们在〃特蕾西〃还处在胚胎时；就把一种人体基因植入其中；培养出了这只转基因绵羊。现在〃特蕾西〃产的奶中每升含有人体蛋白α—1—抗胰蛋白酶多达30克。如果人体缺乏这种蛋白；就会引起肝功衰竭、肺气肿、囊性纤维变形等疾病。仅在欧洲和北美洲；患有这种自身不能产生AAT蛋白的遗传病病人就有10万。通常这种药用蛋白都是在实验室中用动物细胞高成本生产出来的；而利用〃特蕾西〃所产的奶；问题轻易地就得到了解决。
将家畜的卵细胞放在试管中培养成熟后；进行体外受精再在试管中培养发育成早胚；进行冷冻贮存备用或直接移植到受体母畜体内；使之继续发育直到产出仔畜。目前用体外培养、体外受精技术已经培育出的牛、绵羊、山羊、猪及老虎等试管动物300多只。1980年；美国科学家波尔格用卵细胞体外培养、受精、培育成胚胎；创造出〃试管牛〃。1982年；前苏联的家畜遗传繁殖研究所的专家；将牛的卵细胞进行体外培养；体外受精；然后将充分发育的胚胎移植到受体母牛体中；1983年产出了正常发育的牛犊。1986年4月日本福岛县福岛种畜场；成功地将〃黑毛和种〃肉牛的精子与荷兰的种奶
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牛的卵子在体外实现了受精；并将两枚受精卵冷冻保存；后又移植到一头荷兰种母牛体中；使其一次生出了两头杂交牛犊。这是世界上首次使冷冻杂交胚胎移植的〃试管牛〃。1992年12月；智利两位科学家首次使骆马卵子试管受精成功。
中国自1986年以来；已先后在小鼠、兔子、绵羊和牛身上体外受精育出试管鼠、试管兔和试管牛。美国在1990年成功地试验了试管虎；有3只虎崽在奥马哈动物园降生；让人们从中看到了保护濒危动物的新途径。
动物的繁殖
爱情的叛逆者
在鸟类的王国里；一般都是雄鸟比雌鸟羽色漂亮、体态英俊。从体态和羽色来看；鸟类之中的彩鹬却是极为特殊的一例。它是雌鸟大于雄鸟；而且雌鸟比雄鸟美丽；雌鸟的背上呈橄榄色；胸、喉部富有赭色的羽毛；胸、肩及翅膀上还有白、黑、红褐等多种颜色的斑纹；它的嘴像是涂了粉红色的口红；整个外貌鲜艳夺目；而雄鸟则暗淡无光。
在配偶关系上；彩鹬也与其他鸟不同；它们是〃一妻多夫〃制。当雌鹬找到伴侣时；便与它亲热相处；交配产卵；一旦产下4～5个卵后；它便抛弃这个〃丈夫〃而另寻新欢。雌鹬对自己产的卵毫无兴趣；整个繁殖期；从筑巢、孵化到育雏全由雄鸟承担。其实这种现象并不是什么〃喜新厌旧〃的意识；而是在自然界繁衍种族的适应结果。彩鹬筑巢多在临水的小岛上或灌木丛中。
雌彩鹬在不断寻求新配偶时；也常发生争夺雄彩鹬的激烈战斗。它们双翅下垂；尾羽散开；两眼怒视；还不断发出尖厉的叫声；互相对峙着；把对方视为仇敌；护围着已抢夺的雄鸟。
彩鹬几乎全年可以繁殖；但在6～9月份进行较多；因为这时是雨季；植物茂盛；水域面积大；幼鸟出世后；容易找到食物。彩鹬的卵较大；一般长3。6厘米；宽2。6厘米；外壳带有黄色、咖啡色、褐色的斑纹；精致美观。
这自然是一种保护色；可防止蛇和其他敌害的侵扰。它喜吃嫩叶嫩芽；也吃蚱蜢、蟋蟀、蠕虫和其他昆虫。它们能飞善跑；又善于游泳；行动很灵活；但却又十分谨慎。
彩鹬在世界上的种类很少；我国仅有一种；除云南外；长江中下游；华南一带；以及台湾、海南岛都有分布；夏天也飞到华北甚至东北的南部。彩鹬在非洲、马达加斯加岛、亚洲南部、印度、斯里兰卡等国也有分布。
海马生儿育女
在中药店的橱商陈列着人参、海马等珍贵药品。海马体侧扁；黑褐色或淡褐色；全身有环状骨板；头与躯干部呈直角；吻突出呈管状；头形似马头；因为它虽是海产鱼类；但体形不像鱼；取名海马。海马是温暖性海洋鱼类；栖息在近海、内海海水质清、藻类繁茂的低潮区。游泳缓慢；主要以扇状背鳍作波浪式摆动；在海中头朝上直立游泳。有人作过这样一个试验；将一只
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海马放在普通长形澡盆里；注入海水；它从一端游到另一端需时5分钟；这匹〃马〃的速度跟蜗牛爬行不相上下。
海马生儿育女的方式很奇特；雄海马担负着很重要的〃任务〃。在繁殖季节；雄海马的尾部长起两条纵行皱褶；逐渐在尾部腹面形成了一口育儿囊；此时雌海马的泄殖腔扩大形成生殖乳头。然后雌海马把成熟的卵送进雄海马的育儿囊内；卵在育儿囊中受精孵化；大约15～20天可孵出小海马。此时雄海马将尾部缠在海藻上；作前俯后仰运动；每后仰一次；就从育儿囊中弹出一个小海马；小海马入水；开始它们的独立生活。
爬行动物的繁殖
古代的两栖动物；进一步发展；出现了爬行动物。爬行动物在距今1亿多年以前的一段时期中；种类繁多。到目前剩下的种类；主要属于龟鳖类；鳄类；楔齿蜥、蜥蜴类和蛇类。
在脊椎动物中；从爬行动物开始才算是真正的陆生动物。与它们的祖先两栖动物相比；爬行动物对陆地生活的适应更加完善。譬如；两栖动物在生殖季节；雄性和雌性需同时把精〃卵〃产在水中；在水中完成受精作用；卵必须在水中孵化；孵出的幼体在水中生活；成年动物经常生活在水中或潮湿近水的地方。爬行类动物就不同；爬行类动物皮肤的表层已形成能防止水分蒸发；避免干燥的角质鳞片或盾板；在陆地的活动范围更广；沙漠地区也有它们的踪迹。但是；爬行动物成为真正的陆生动物；关键还在于生殖和发育摆脱了对水环境的依赖。由于雄性具有交接器；其精子可直接被送入雌体；进行体内受精：产出的卵具有坚韧且能防止干燥的卵壳；胚胎发育时有胎膜和羊水出现。所以爬行动物都是把卵产到陆地上。龟鳖类虽然长期生活在水中；这是成为陆生动物以后；又重新回到水里去的现象；它们的卵却仍要产到岸边沙滩中。
龟鳖类、鳄类都产卵；蜥蜴和蛇类也产卵。但不能认为爬行动物都是卵生动物。还有不少种类的蜥蜴和蛇；产出与它们自己一样；立即可以活动的幼年动物。从这个意义来说；有人叫它〃胎生〃；但这种胎生与哺乳动物的真正胎生有些不同。一般说来；〃胎生〃的爬行动物；只不过是它们的卵停留在母体输卵管内进行发育；发育过程中胚胎所需营养来自卵黄；与母体并没有直接联系。因此叫做卵胎生更恰当。卵胎生的爬行动物大都生活在北方寒冷地区或高山上。如腹蛇、极北蝰和胎生蜥蜴等；也有同一种爬行动物；生活在北方的进行卵胎生；生活在南方就卵生。因此；卵胎生是对寒冷气候的一种适应。但也不是绝对的；四脚蛇——滑蜥；它不论在北方还是在海南岛都是卵胎生。终生在海中的海蛇也都是卵胎生；这也是对环境的一种适应。
沙漠环境具有干旱的白昼高温的特点；不利于卵的孵化；产于沙漠地区的沙蜥也进行卵胎生繁殖。
卵胎生虽然不如真正的胎生进步；无疑也是比卵生进步的一种生殖方式；至少在卵胎生的情况下；子代可以得到母体更多更好的保护。
蝗鱼的卵巢
蝗鱼是鲟科鱼类；无论是鲟鱼还是鳇鱼都是我国东北的重要水产鱼。鳇
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鱼主要生活在黑龙江、松花江、牡丹江、嫩江、乌苏里江和兴凯湖的中下层水域。鳇鱼体大；一般可达1～3米左右长；体重一般在50～150千克左右。
这种大型鱼与我们常见的鲤鱼、鲫鱼不同；17～20岁的鱼才能达到成熟；也就是说；只有达到17～20个冬天才能产卵。一条雌鳇鱼一次产卵约150万粒；卵产于河道砂砾底上。卵孵化后顺流而下；待卵黄囊吸尽以后；开始营底栖生活。一年的幼鱼以水中的无脊椎动物为食；二年的幼鱼即开始以鱼为食。
鳇鱼与其他鱼类一样；雌鱼体内均�
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