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人与自然 系列丛书-第152部分
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陶瓷和新兴的科学技术的结合能为人类创造多少“福音”！
生物陶瓷在未来的岁月中还会有更广阔的发展前景！
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。”
解决能源问题的希望
从70年代起，能源问题开始困扰着人们。
在刀耕火种的史前时期，地球上每人每天消耗能源约4000大卡；进入农业社会，每人每天消耗能源约12000大卡；到了工业社会，这个数据增加到70000大卡。近20年来，随着工业生产的快速发展和人类物质文化需求的不断增长，全球的能源总消耗量每年以5％的幅度递增，到2000年将达到20亿亿大卡。
在80年代，研究能源的学者们脸上出现了微笑。
除了核能、太阳能、风能的利用取得不少进展之外，最重要的是，人们确认了这样一个事实：地球上每年生产出的纤维物质，也就是那些稻草、麦秆、玉米秸、灌木、干草、树叶等等，只要拿出5％来，加以合理的利用，就足够满足全球对能源的需求量了。
这里的关键是“合理的利用”。说说容易，做起来就不简单了。
谁来完成这一使命？当然是发酵工程。
这些纤维物质，都是由纤维素、半纤维素、木质素这三种成分组成的，其比例大致是4∶3∶3。发酵工程要使纤维物质转化成能源，第一步是要进行预处理，将这三种成分分开。这是不难办到的，有多种工艺可以采用。其中比较成熟、比较经济的是蒸气膨化和氨冷冻膨化。
这三种成分分开以后，除了木质素另有用途之外，纤维素和半纤维素可以分别进入发酵罐，采用不同的微生物来进行发酵。它们的发酵过程都分为两个阶段：第一阶段的产物是糖类，即碳水化合物；第二阶段的产物主要是乙醇。
乙醇，不就是酒精吗？发酵工程的起源，不就是古时候的酿酒技术吗？
历史似乎绕了个大圈子，最原始的发酵工程又返回来为现代人解决最揪心的能源问题了。当然，那是在高得多的层次上。
酒精作为一种新颖的能源，具有一些明显优点。它的来源丰富，可以再生，没有污染，而且生产技术已经比较成熟。酒精作为能源的使用方式是代替燃料油。汽油掺入10％酒精，在略加改装的汽车上即可使用。另外，直接以酒精为燃料的发动机也已经诞生了。目前，在领先一步的20多个国家里，酒精替代汽油作燃料的比例已达到5％～10％。
发酵工程对能源问题的贡献远不止于生产酒精这一项。
对于传统能源——石油的开采，发酵工程另有一功。一方面，已报废的油井投入某种细菌培养液后，井内压力会上升，会再奉献20％～30％的原油。这种培养液已大量生产并投入应用。另一方面，科学家已发现了两种神通广大的细菌，它们都能利用空气中的水和二氧化碳直接合成石油，而且它们繁殖能力都很强，培养并不困难。这样，在解决若干技术问题之后，广阔的海面将可能成为永不枯竭的油田，人类对能源的忧虑将彻底一扫而空。
生物技术——改变人类
生活的巨大潜因
70年代初期，生物基因工程取得了技术上的重要突破1973年美国科学家科恩和博耶首次实现了将DNA分离出来，并把它组合到另一种生物的遗传物质上去，即DNA重组技术，从此现代生物技术大踏步发展。
现代生物技术的核心是基因工程和细胞工程。改变基因组成，可以采用两种方法：一种是将不同生物体内的DNA分子取出，进行体外加工，构成新的重组DNA分子，然后再放回受体细胞内，使外源基因得到表达，这就是“基因工程”技术；另一种是通过移植染色体或细胞核，而达到转移基因，从而改变生物基因组成的目的，这就是“细胞工程”技术。
生物技术广泛应用于各个领域，如培育高产优质农作物新品种，培育优质家畜、家禽、鱼类新品种，移植固氮基因，生产新型药物，提高免疫医学水平，治疗遗传疾病，丰富食品，开发再生新能源，增强环保能力等，已取得了显著成就。
自20世纪70年代末基因工程在技术上实现新的突破以来，首先是在美国，然后是在全球，迅速掀起生物技术发展热潮，不少国家相继制订发展规划，大量投资，加紧办厂，兴建生物工程公司。在近10年中，各类生物工程公司仅美国就出现484家，日、德、英、法、瑞典、瑞士、意、比等国共有近400家，这在现代产业史的发展中是十分罕见的。
美国是生物技术基础雄厚、起步最早的国家，目前仍处于领先地位，但也面临日本、欧洲等国的严峻挑战。80年代中期，美国政府组织专家编写的报告，提出10项政策措施，加速生物技术的发展。美国拨款30亿美元实施规模宏大的“绘制人类基因结构图”计划，进一步研究遗传机制、发育机制和免疫机制，查明人类全部基因，揭开生命奥秘，这对于了解人类本身具有重要意义。
未来的生物技术
生命科学的发展对我们的生活有非常密切的关系，未来的生物技术对农业、环境、健康、化工等都是非常重要的。
利用生物技术将来可以由转基因生物生产食物、药品和移植器官。将来植入人体的各种智能芯片可以提高记忆、恢复视力、听力等。现在恢复视力的芯片已经发明出来，并植入人体。还可采用基因疗法治疗肿瘤、心血管常见玻将来可以用转基因植物直接生产塑料和化工原料现在我们的化工厂污染也很厉害，用生物来直接生产化工原料是可能的。生物酶比化学的催化剂更有优越性，因为生物酶常常在常温的条件下进行催化。我们人体就是一个大的化工厂，是靠生物酶来作用的。而很多化学催化剂需要很高的温度，还会带来很多问题。用生物酶作催化剂发展化学工业，用生物清理垃圾和清除污染，用生物防治代替化学农药，用经微生物处理的有机肥代替化学肥料是发展方向。现在化学农药污染是相当严重的，前不久有消息说，广东有些人因食用被污染的蔬菜而生病，这就表明我们目前使用的农药毒性太高，将来要解决这个问题，很重要的是采用生物防治的办法。
生物技术也可以应用于电脑产业上，生物芯片和生物电脑能更好地模仿人脑的功能。
生物技术还可让具有自组织、自适应和自修复功能的仿生材料和器件成为商品。例如，人的骨骼有自修复的功能，那么，机器的零部件损坏了，能否自己识别自己修复，看来这也不是完全不可能的。
人类是聪明智慧的，人类的探索道路无止境。相信未来的生物技术必将给人类的生活带来更大的希望，人类的明天将会更加美好！
人类与环境系统
人类～环境系统是指人类社会同自然环境之间互相联系、互相影响、互相作用而形成的社会系统与自然系统相结合的复杂系统。与此相类似的概念还有人～地系统、人类～自然系统、社会～环境系统等。作为人类～环境系统的全部要素构成，自然要素和社会要素中任何要素的变化都会引起整个系统发生相应的反应。人类～环境系统是人类社会因素与自然因素长期综合作用的产物。人类社会与自然环境虽然各有其相对独立的规律性，但是自从人类出现以来，二者的发展、演化始终密切联系在一起，表现为两个系统间通过物质交换和能量流动而不停地进行作用与反作用。环境给人类以维持生存的基本条件，使其得以充分发展，人类则通过各种社会活动对环境施加影响，即表现为对环境进行培育和破坏两个方面的作用。人类社会在人类～环境系统的发展过程中起着主导性作用。人类～环境系统概念的提出，其意义在于把人类社会和自然界作为有机的统一整体来对待，强调社会发展同环境发展的一致性，强调人类必须从社会发展、社会过程、社会与环境之间的相互作用上认识环境、分析和解决环境问题。人类是自然界发展到一定阶段的产物，是自然界中不可分割的一部分，人类既不应该把自身看成是环境的奴隶而消极地、被动地接受环境的制约，也不应该片面夸大自身的能动作用而违背自然规律，去“征服”环境、去统治自然。作为自然界中有意识的自然物，人类要正确认识人类～环境系统的内在规律性，通过自身自觉的、能动的作用不断调整人类社会与自然环境之间的关系，促使人类～环境系统不断地朝着最优化的方向发展。
人类对大脑和智力的不断探索
假设我们已经知道了大脑的全部突触、全部递质、全部离子通道和每个神经细胞的全部反应模式，是否就懂得了智力是如何产生的呢？我们是否就理解了脑是如何工作的，个性是如何形成的，人类又怎样成为有感情的有社会性的有思想的生命体？
单个神经元是不能推理的，不可能有智力的。就拿视觉来说，一个人要辨识某种形象，要有一个“结晶”的过程，这并不仅取决于对视网膜上光感受细胞的物理刺激，也取决于大脑的模式生成和模式识别的机理。一个形象的“结晶”是按一定方式对视觉信号进行处理才完成的。生命和思维的世界不仅是量的世界，更是质的世界，它的运动和发展带有明显的整体性。这十分类似于人们不可能用色谱分析去理解梵高油画作品中独特色彩产生的美感，也不可能仅仅通过个别的音符就能理解肖邦的琴思。
人类的思想在20世纪末已发生了根本的变化，人们不再把自然界看成美、和谐和简单的统一，代替它的是一个演化的、复杂的缠绕的世界。
关于复杂系统的某些性质正在引起科�
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