第三章 生命的粒子第三章 生命的粒子.2

当西班牙人在飘泊不定的帆船上航行，去探索当时被称为南海的太平洋时，当地土著人曾告诉他们说，在一年的某一段时间内，风很弱，简直无法航行。这些西班牙探索者，很快就证实了这个事实。他们尽量把航行安排在风向、风速适宜的时候进行。

殖民主义的史学家彼得罗·利昂，对南美洲沿岸进行了详尽的观测和记录。根据他的记载，我们可以知道，通常情况下的航海线路，总是沿海岸线的。即使根据航标航行，船只失事事件也时有发生。

关于洋流和风的记载，最早的历史可追溯到西班牙神父托马斯·勃朗格的那一次旅行。他受卡洛斯五世的委派去视察西班牙的殖民地。托马斯于１５３５年２月２３日从巴拿马出行，终于在３月１０日把它带到赤道以南纬０°３０′附近的一块陆地的岸边，这是一次十分偶然的机会，托马斯神父发现了加拉帕戈斯群岛。如今它是厄瓜多尔共和国的一个省。

几个世纪过去了，现在人们都知道每年从４月或５月开始，盛行风是由厄瓜多尔或秘鲁的沿岸吹向海洋，而在年底前风向就发生了变化。除了大气本身的连续性外，人们还注意到大约在１２月或１月南美洲西北沿岸受暖洋流的冲击。由于这种现象的出现正值圣诞节，所以被称为“厄尔尼诺”，西班牙文的意思是“圣婴”。

杰罗尼玛·本佐尼描述他在厄瓜多尔沿岸及瓜亚基尔湾航行时，记载着在１５４６年由于雨水过多，瓜亚河迅猛上涨，不仅使沿岸地区遭受很大损失，还使附近的大部分地区发生了水灾，包括瓜亚基尔城镇也受水灾之害。于是，西班牙人向下游迁移了２０英里（１英里＝１.６０９３公里）左右，在更高的地面上重建起城镇，不过仍然紧挨着河边。本佐尼对该地区旱季、雨季的有趣记载中提到，瓜亚基尔省的冬季是在１１月开始。并一直持续到翌年４月底，春季是从５月开始，夏季在１０月结束。他还提到，沿着整个通布兹南部海岸的平原，有时在３－４年内没有一点雨水也是可能的。因此，至少从１６世纪５０年代以来，人们已了解到，在某些年份可能有暴雨，另一些年份却是严重的干旱。

新格拉纳达的一位高级法官托马斯?迈德尔曾对南美雨季与全世界其他地区的旱季作了比较。在１５５８－１５５９年他在该地区航行日记中曾着重记录了气候方面的内容。他认为，若在西印度群岛是多雨和丰水的年份，在其他地区就是少雨和枯水年；反之，如果西印度群岛少雨、枯水，则其他地区降水偏多为丰水年。

托马斯·迈德尔还对一些在陆上和海上出现的飓风和强风暴作了有意义的记载，并详细描述了热带太平洋上的海洋动物，例如乌鲂和飞鱼。

因此，从古代以来，人们可认识到两种现象：一种是大气现象，它涉及到风向风速的变化；另一种是海洋现象，每年１２月至次年头几个月中海温是增加的。几个世纪来，人们已了解到，暴雨出现的年份是不规则的，没有测得任何周期。

在一些年史中，记载了很多与“厄尔尼诺”有关的现象，这些年史提到了在气候异常年份有猛烈的暴雨和河水泛滥，在沿岸地区造成了严重的经济损失。与此同时出现的是海洋气候的异常热带化，这种气候异常大大地破坏了生态平衡，以致造成灾难的发生。

西班牙人用了４个多世纪对美洲所进行的科学考察是着重研究大陆的动物、植物和矿藏，对海洋研究甚少。只是在最近一个世纪才对海洋条件与“厄尔尼诺”的关系作出准确的记载。罗伯特·墨菲从１９２４年１２月－１９２５年３月在秘鲁和厄瓜多尔期间研究了这种关系。他提到“厄尔尼诺”是一种暖洋流，每年出现在圣诞节前，但在更长的周期中，这种现象更为明显。他认为自１８９１年以来，１９２５年的“厄尔尼诺”是最强的。他还指出，由于暖流的影响，导致浮游生物的消失，鱼更少见；海岸水域被热带动物侵袭；海鸟死亡或迁移以及雨水的异常等等。

查尔斯·毕比根据在巴拿马、加拉帕戈斯和可可斯群岛等区域１９２５年３－４月科学观测记录，进行了动物学和海洋学的研究。他观测到一个明显的现象，即在巴拿马和加拉帕戈斯之间有十分强的洋流辐合；在海洋锋区有成千上万的浮游体在海流上漂浮，锋区走向是东北－西南向的。锋区特征表现出除有强的洋流外，还存在大量的深海鱼类和海鸟。它们是靠集中在锋区的有机物为生的。毕比认为这个特征与无法解释的秘鲁海流的消失有关。因为在加拉帕戈斯群岛以南地区，他曾发现有热带海洋动物，并且有相当高的海温。

近年来，由厄瓜多尔有关专家发表的海洋科学研究情况表明，赤道锋对浮游生物的繁殖以及鱼群所在的水层有重要的作用。在厄瓜多尔海区由于海洋条件的明显变化，以及赤道和沿岸地区的涌升流，可使浮游生物大事增加，并伴有大量的鱼类及甲壳动物。这可能促使鱼类加工业发展，鱼类加工业被认为是这个国家最大的、最有活力的产业之一。同时，“厄尔尼诺”现象与异常的海洋状况有密切关系。１９８２－１９８３年出现的“厄尔尼诺”现象很明显地改变了鱼类、甲壳类和几乎所有海洋生态系统中的有机物的分布和数量状况，并使海洋的肥力减少了１／５，造成了严重的影响。深海鱼捕获量减少了，而沿着整个厄瓜多尔海岸地区出现的洪水，反过业影响着农业产量和交通运输。

无论如何，“厄尔尼诺”现象已经影响并将继续周期性地影响着整个厄瓜多尔地区和东太平洋。另外，还将涉及到中太平洋和全球其他地区。这就是为什么我们必须作更大的努力来了解和研究“厄尔尼诺”现象的全部含义的原因。

洋流与气候

海洋下垫面的性质是不均一的，其差异主要表现在冷、暖洋流上。洋流的形成有许多原因，主要原因是由于长期定向风的推动。世界各大洋的主要洋流分布与风带有着密切的关系，但洋流流动的方向和风向一致，在北半球向右偏，南半球向左偏。在热带、副热带地区，北半球的洋流基本上是围绕副热带高气压作顺时针方向流动，在南半球作逆时针方向流动。在热带由于信风把表层海水向西吹，形成了赤道洋流。东西方向流动的洋流遇到大陆，便向南北分流，向高纬度流去的洋流为暖流，向低纬度流去的洋流为寒流。

洋流是地球上热量转运的一个重要动力。据卫星观测资料，在20°N地带，洋流由低纬向高纬传输的热量约占地－气系统总热量传输的74％，在30°～35°N间洋流传输的热量约占总传输量的47％。洋流调节了南北气温差别，在沿海地带等温线往往与海岸线平行就是这个缘故。

暖流在与周围环境进行交换时，失热降温，洋面和它上空的大气得热增湿。我们以墨西哥湾暖流为例，“湾流”每年供给北欧海岸的能量，大约相当于在每厘米长的海岸线上得到600吨煤燃烧的能量。这就使得欧洲的西部和北部的平均温度比其它同纬度地区高出16～20℃，甚至北极圈内的海港冬季也不结冰。苏联的摩尔曼斯克就是北冰洋沿岸的重要海港，那里因受北大西洋暖流的恩泽，港湾终年不冻，成为苏联北洋舰队和渔业、海运基地。再如，对我国东部沿海地区的气候影响重大的“黑潮”，是北太平洋中的一股巨大的、较活跃的暖性洋流。它在流经东海的一段时，夏季表层水温常达30℃左右，比同纬度相邻的海域高出2～6℃，比我国东部同纬度的陆地亦偏高2℃左右。黑潮不但给我国的沿海地区带来了温度，还为我国的夏季风增添了大量的水汽。根据观测资料进行的计算和不同区域的比较都充分说明：气温相对低而且气压高的北太平洋海面吹向我国的夏季风，只有经过“黑潮”的增温加湿作用以后，才给我国东部地区带来了丰沛的夏季降水和热量，才导致了我国东部地区受夏季风影响的地区、形成夏季高温多雨的气候特征。

而冷洋在与周围环境进行热量交换时，得热增温，使洋面和它上空的大气失热减湿。例如，北美洲的拉布拉多海岸，由于受拉布拉多寒流的影响，一年要封冻9个月之久。寒流经过的区域，大气比较稳定，降水稀少。象秘鲁西海岸、澳大利亚西部和撒哈拉沙漠的西部，就是由于沿岸有寒流经过，致使那里的气候更加干燥少雨，形成沙漠。

洋流对气候的影响，主要是通过气团活动而发生的间接影响。因为洋流是它上空气团的下垫面，它能使气团下部发生变性，气团运动时便把这些特性带到所经过的地区，使气候发生变化。一般说，有暖洋流经过的沿岸，气候比同纬度各地温暖；有冷洋流经过的沿岸，气候比同纬度各地寒冷。

正因为有洋流的运动，南来北往，川流不息，对高低纬度间海洋热能的输送与交换，对全球热量平衡都具有重要的作用。从而调节了地球上的气候。

关于恐龙灭绝的种种猜想

长期以来，人们所以对恐龙的灭绝表现出前所未有的浓厚兴趣，很重要的原因就是，恐龙当初的强大和不可一世完全可以与今天的人类相媲美，所以，人类必须要把这个问题搞清楚。鉴于这是一个非常遥远的难题，因此，关于恐龙灭绝的原因至今仍然众说纷纭，莫衷一是。其中主要的灭绝理论有以下几种：

（1）地壳运动说。中生代的地球经过了古生代末期世界性的地壳变化之后，已经呈现出相对的稳定。低洼、河谷、沼泽、湖泊遍布，平原、森林纵横，到处是繁茂的植物群落。以植物为生的大批恐龙自然活得安逸洒脱，同时，也造就了肉食性恐龙的昌盛。

然而，运动是绝对的，到了中生代的末期，稳定了许久的地壳再次活跃起来。地壳运动使原来的低地和沼泽隆起，形成山脉和高地。目前世界上最高的喜马拉雅山就是在那个时候形成的。

很显然，地壳运动引起了火山爆发，事实上，白垩纪末期的印度次大陆等众多的地方发生了剧烈的火山活动。由于火山活动的剧烈与频繁，使得太阳辐射明显减少，而火山带来的喷火，又使大气中充满了悬浮状的微粒，从而造成了酸雨，引起了自然环境的极度恶化。

同时，地壳运动也影响到了气候的变化，气候的变化引起了植物的生长和分布的变化。原本占优势地位的裸子植物如银杏、松柏、苏铁等被排挤了出去，取而代之的是大量的被子植物。这样的变化对于祖祖辈辈悠哉悠哉生活的恐龙当然是一次沉重的打击。

恐龙们承受不了如此重大的变化，不得不先后绝尘而去，而那些与它同时期的小型爬行动物如龟、蛇、蜥蜴、鳄等，却忍辱负重，侥幸地躲过了一劫。

（2）气温下降说。虽然科学家都承认白垩纪末期存在过地壳运动，但对于火山活动和植物变化是不是恐龙灭绝的主要原因却持有不同观点。最近的研究表明，好几次的生物大灭绝，包括前寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、白垩纪等都与过低的环境温度有关。

当时，由于地壳运动，大陆板块向极地区慢慢靠近，从而形成了大陆冰河。在这种环境下，太阳的阳光大部分被冰面反射掉了；气候越来越冷，对于恐龙这一类爬行动物来说，寒冷就意味着死亡。事实上，化石表明，不仅恐龙，连赤道地区的热带性动物，当时也受到了极大的伤害。

（3）基因突变说。从遗传学家的角度来看，环境的变化固然是一个重大的因素，但基因的突变才是导致生物物种走向灭绝的真正原因，正是环境变化与基因突变的内外因碰撞，使得恐龙最终走向灭绝。

当我们人为地使用放射性元素，可以很方便地诱发物种的基因突变。这种突变能够产生变异，再经过一个较长的选择过程，就可以产生新的生物物种。但是，如果放射性元素的剂量过大，实验对象就会产生畸变，比如3条腿的青蛙、没有翅膀的昆虫等。因此，有人认为是白垩纪晚期太阳黑子的爆发和宇宙射线的袭击导致了恐龙的灭亡。

十、远离罪恶的毒品

十、远离罪恶的毒品

毒品，被公认为“白色瘟疫”，在全世界泛滥成灾，并和战争一起被列为危及人类生存的两大杀手。这个摧残肉体、扭曲心灵的万恶之源究竟是什么呢？

对毒品的解释最直接的是：非法使用的对人体和社会有害的成瘾性药物，其中包括法律禁止滥用的麻醉药品和精神药品，目前的毒品主要包括五大类：

1、阿片类：鸦片、海洛因、巴比妥盐、杜冷丁、吗啡

2、古柯类：可卡因、克赖克

3、大麻类：印度大麻、北美大麻、四氢大麻酚

4、中枢兴奋类：苯丙胺、甲基苯丙胺（冰毒）、摇头丸

5、致幻剂：麦角酰二乙胺（LSD）、仙人球毒碱（麦斯卡林）、苯环己呱啶（PCP）

在已知的毒品中，我国吸毒者使用最多的是海洛因。

药物依赖性是毒品的特征，医学界对其产生的机制尚不十分清楚。一般认为人脑中存在着一种内源性阿片类物质，药物依赖性即是阿片依赖。

毅力可以对抗毒品吗?

在众多人中，阿片依赖被看做行为方式、个性强度和品格方面的问题，人们自觉不自觉地忽略了它在医学意义上的定位，却突出地强调它和懦弱、不坚定以及品格堕落的联系。实际上，通过遗传学、流行病学、自然病程及各种水平的大量研究，已经证明阿片成瘾是一种可预测病状的医学问题，其证据包括：无论具有何种不同的文化、种族及社会经济背景，患者具有同样的病程、体征及症状；长期戒除后仍具有强烈的复发倾向；对阿片类的渴求，包括不顾严重的社会后果继续自身给药，但同时又表现出强烈的停药愿望；连续用药后大脑出现病理生理学改变。

我们虽然坚信戒毒者可以成功脱毒，但是现实的戒毒状况却远远无法令人满意。所以在每个人头脑中有必要客观地认识到：戒毒并不像戒掉冰激凌那样，只有一点馋。“一日吸，十年戒，终身想，还会吸”，这句话听者看做玩笑，言者却痛如揪心！海洛因依赖者脱毒后立即或不久即重新吸毒的比例高得惊人，保守的估计也在95%以上。据一项在哈尔滨地区进行的调查显示：在被调查的成瘾者中，复吸率达到100%，其中最少复吸1次（仅1人），最多复吸二十余?

复吸８次以上者占到了53.34%，而复吸在7天以内便达到原来量的有95.34%，其中2—4天便达到原来量的高达60%。没有偶尔为之的潇洒者！

人们常常认为自己有毅力，可以玩得更潇洒，毒品照样可以拿来玩一玩。但是有关研究的结果却与之恰恰相反，这无疑是个可怕的玩笑，每个有这种想法的人实在有必要慎之再慎！

美国在1964年就已有报告指出，在阿片成瘾者中，约半数人在使用第一个剂量时即已出现强化效应，即渴求再次使用此药。虽然客观地讲，一次吸毒并不足以形成依赖，然而在欣快感和因为不知严重性而导致防线脆弱的共同作用下，会有不经意的第二次、第三次。是的，这就已经差不多了，毒品成瘾速度远比你想象的要快得多！绝大多数海洛因依赖者报告，他们在连续吸毒一周后便开始上瘾；据有关研究显示，短时间内反复吸毒，每次吸毒时都最大限度地追求快感，不知不觉中，药物依赖会在一周内便悄然出现。少数人在吸毒初期有意拉长吸毒间隔、控制用量，这样虽然稍稍延缓了依赖性发生，可是如此费尽心机也没能最终躲避依赖的形成。

对于另外一部分人来说，成瘾则显得有些意外。不少人第一次从“朋友”那里得到毒品并试一试，结果不但没有“朋友”说的那样美好，反而不太舒服。许多人有恶心、呕吐、头昏、全身无力、嗜睡、不能集中注意力、视物不清和焦虑等表现，只在诸多不适后有轻微快感，甚至有个别人在不断地重复用药过程中，不适感始终没有消退。但这并不影响药物依赖的形成，而且因此误认为“既然没有传说中神奇，也必然没有传说中那样可怕”，这恰恰使其更快地陷入了圈套。

吸毒成瘾已经使很多人感到意外，可是一切才刚刚开始。我国西北某大城市，公安部门经过调查发现，吸毒者中70%有过各种形式的违法犯罪，包括诈骗、盗窃、抢劫、卖淫等等；而参与此类犯罪活动的人中，也有约70%是吸毒者。二者的紧密联系是局外人无法想象的。另据南方某地的资料显示，吸毒人员中，90%的女性有卖淫行为，男性70%以上有各种犯罪行为。原以为只是吸吸毒而已的人，却没想到在第一支烟点燃的同时，一只脚已经踏入这个特殊的群体！

吸毒之后……

吸毒之后，首先面对的当然是依赖问题。精神依赖开始迅速改变一个人的固有人格，而身体依赖则带来戒断症状。一般来讲，成瘾者在最后一剂吗啡或海洛因后8—12小时开始出现最初的症状；12—14小时，成瘾者会持续数小时不安的睡眠，醒来后更为躁动和痛苦，伴有各种症状和体征；48—72小时症状达到高峰，激动、失眠、明显食欲不振、明显无力、恶心、呕吐、肠痉挛与腹泻、骨关节和背部及肢体肌肉疼痛、心率加快、血压上升、寒战、体温升高、大汗淋漓，明显的鸡皮疙瘩和去毛的火鸡皮肤近似。由于不进食和不饮水，加上呕吐、出汗和腹泻，很快会出现脱水、电解质紊乱等等。而哌替啶的戒断症状一般在最后一剂之后3小时就会产生，8—12小时达到顶点，4—5天后症状才会基本消失。

吸毒之后，由于形成身体依赖，每3-6小时重复用药一次才能维持身体的机能状态。

吸毒之后，随着时间的延长、量的增加，相当一部分人会从吸毒改为扎毒（静脉注射）。一方面扎毒产生的欣快感会更加强烈、快速；另一方面，吸毒过程中会有一部分毒品释放到空气中浪费掉，而对于吸毒量越来越大、手头越来越拮据的瘾君子来说，每克几百元的毒品自然是不能任其浪费的。可是扎毒相对吸毒来讲又有了更加严重的危害：

1、采用吸毒方式，摄入量达到不能耐受的程度时，吸毒者往往会进入睡眠状态，无法继续，不会造成因过量而死亡，扎毒则无法“自动”控制摄入量；

2、吸毒较少受到毒品中杂质的影响，可是扎毒一般都是将毒品溶入水中，经静脉注射，毒品中的各种杂质会同时被注射进身体；

3、扎毒者通常共用注射器，这就为传染病提供了良好的传播途径，事实上，以艾滋病为首传染病已经和吸毒人群密不可分了。

吸毒之后，25%的成瘾者会在开始吸毒后10—20年死亡，也就是说约四分之一的吸毒者会在30-40岁死于吸毒相关问题。

吸毒之后，贩毒者就有了足够的本钱将你玩弄于股掌之间。这里没有所谓的公平交易、等价关系，一克毒品可以等于万元、10万元、连续地出卖肉体，甚至是一条生命。而且贩毒者往往要利用吸毒的青少年或是其他不易被警方注意的吸毒者来为他们工作。

吸毒之后……还是希望每个人都不要有吸毒之后！

十一、基因和克隆

十一、基因和克隆

关于克隆

克隆一词是由clone音译而来，在音译名出现以前曾有一个意译名--无性繁殖系，指由单一细胞或共同祖先经有丝分裂得到的细胞群体或有机群体。我们通过细胞培养可以得到一个细胞克隆。在微生物实验时，通过倒平皿，我们可以得到一个个的菌落，这些菌落其实就是细菌的克隆。可见克隆原来是个名词，指一群细胞或一群个体。

随着分子生物学的发展，出现了核移植与基因工程之类的操作。核移植操作可以得到重建细胞，重建细胞可以繁殖成一个无性系；基因工程操作可以将某一被选定的基因拼接到质粒的复制子上，随着复制子的复制也能得到DNA分子的无性系。于是，有人就把这类操作称作克隆，即将clone一词由名词转化成动词，并将核移植称为nuclearcloning（核克隆），通过基因工程得到DNA分子的无性系称olecularcloning（分子克隆）。在这里克隆是一种实现无性繁殖（asexualreproduction）的操作，是一种显微操作或分子生物学操作，而不是一般意义上的无性繁殖（或无性繁殖操作）。这也许正是克隆一词能够存在而不被无性繁殖替代的原因。

多利羊又称克隆羊其实是用核克隆技术产生的羊。有人说，只有多利羊才是真正的克隆羊，其他报导，如克隆猪、克隆牛等，由于它们是由胚胎细胞发育而成的，而胚胎细胞是有性繁殖产生的，所以，不是真正意义上的克隆。这是一种误解，是由于对有性过程在时间上把握不准所造成的。有性过程到受精卵、即合子形成时即告结束，合子分裂一旦开始即与有性过程无关了。

从胚胎中取出一个细胞使之发育成一个个体，这显然应属于无性繁殖。所以，从这个意义上讲，杜里舒是克隆技术（细胞克隆技术）的创始人，他的将两分裂球时期的细胞分开，使之发育成两个海胆的实验，是最早的克隆实验。而人类的同卵双生双胞胎，就是经天然细胞克隆化产生的。而克隆猪、克隆牛，如果是经核移植育成的，则不管供核细胞是来自早期胚胎细胞，还是已分化细胞，均属于真正意义上的克隆技术，而且是比杜里舒的水平高得多的克隆技术。

这里顺便提一下，因为中文词不能从词形上看出词性，所以，"细胞克隆"一词既可看成名词，又可看成动词。作为名词，细胞克隆指细胞的一个无性繁殖系。作为动词，它与核克隆、分子克隆对应，指用细胞去无性繁殖。为了与前者区别，作者建议该意思可用"细胞克隆化"或"细胞克隆技术"来表达。应用细胞克隆技术，可将细胞克隆成一个无性繁殖的细胞群体，如细胞培养中得到的克隆；也可使克隆后的细胞分化、发育成一个无性繁殖的个体，如杜里舒得到的海胆，某些研究者得到的克隆猪、克隆牛等。

多利羊与其它克隆动物的区别不在于是不是无性繁殖，而在于供核细胞的分化程度。早期胚胎细胞基本上是未分化细胞，即使是成形胚胎的已分化细胞，其细胞分化程度也远低于成年个体的已特化细胞。能将已特化细胞克隆成一个成活的个体，从理论上讲这是一次重大突破。这说明，已特化细胞的遗传结构即使发生了变化，这种变化也不是不可逆的，至少特化至乳腺上皮细胞时还是如此。

话说到这里你一定能理解，为什么说克隆不是复制的同义词了。提起复制，我们最熟悉的就是用复印机复印文件，通过复印得到的复制品与原件是完全一样的。DNA的复制结果就是如此，所以复制用于DNA的合成是一个非常确切的术语。而克隆则是一个过程，克隆产生的个体还需进行胚胎发育和胎后发育，克隆个体与原本之间有一段年龄差异。由于发育过程既受基因主宰又受环境调控，而克隆与其原本尽管基因相同，所处环境却绝不会相同，所以，克隆与其原本是不可能像复制品与原件那样完全一样的。再者，如果克隆个体是由核移植产生的，那么，由于重建细胞的细胞质并非来自原本，而我们知道细胞质中也有遗传物质，它们必然会对个体产生影响，所以，更不能把克隆个体看成是原本的复制品。

克隆个体可以看成是原本的再生，但不是原本的复活。因为：i克隆个体和原本可以同时存在；尽管从遗传结构上看克隆个体和原本是姐妹（兄弟）关系，但从年龄上看它们却是亲子关系。无性繁殖的生物仍然有"代"的概念，克隆个体也应有"代"的概念。而且，克隆个体的代间界限也是很容易划分的。由原本的体细胞产生的克隆个体是第1代，克隆个体成为成体后从其体细胞再克隆，即可得到第2代克隆个体。理论上讲，正如无性繁殖可以一代接一代地传下去一样，克隆个体的代数也是无止境的。只不过克隆不是自然进行的繁殖，而是人为操作，是否有必要一代代克隆下去值得怀疑。如果没有理论或实际上的意义，可能不会有人愿意做多代克隆的工作。

基因和人类基因组计划

现代遗传学家认为，基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。

人类只有一个基因组，大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。

随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。

基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体康健状状况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。

利用基因，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食

品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级物作。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。

什么是基因组呢？

人类基因组首先有两层意义：一是代表我们全人类整体上生生不息，又各有差异的所有遗传信息；二是存在于我们每个人体的所有细胞中的DNA分子，它们都近乎相同。一个物种的基因组有四个含义：代表了我们的所有遗传信息的总和；23个(单倍体)染色体的总和；23个DNA分子的总和；我们的基因的总和。

一个生物的基因组有多大？是有多少个不同的基因组成的？一个病毒只由少数几个基因组成，高等植物、动物，从它的机体大小与外部形态就可估计他们的基因组要大得多，所含的基因要多的多。人类无疑是地球上最高级、最复杂的生物，人类的基因组也最大。这些基因，也就是决定它的DNA，各自又都有两份“拷贝”。父亲的精子与卵子所带的基因肯定相似又肯定不完全一样。这样，你的“宽额头”可能来自爸爸，你的“凤眼”与“蒜鼻子”又来自妈妈。人类的这些性状与生老病死在一定程度上就是由不同基因以及同一基因的两份相似的拷贝的组合与相互作用决定的。

可以说决定我们命运的不是星象，而是我们的DNA，甚至像感冒这种小毛病都与基因有关系。当然，更重要的是我们自己对DNA的了解而掌握自己的命运。为什么都接触感冒病毒，有人感冒了可有人就不感冒？我们会说这人体质好，有抵抗力，而这种“抵抗力/易感性”就与基因有关。这好比内因与外因的关系，外因通过内因起作用，环境因素可以通过改变基因结构，改变基因表达而起作用。现在已经发现，有一些人就不会感染艾滋病，他们的一种细胞受体的结构与一般人有所不同，艾滋病毒就找不到“下蛋的缝”。

对于基因的科学研究，是从二十世纪初重新发现基因的传递规律开始的。1865年，一位奥地利的神父叫孟德尔，发现并发表了有关基因传递的规律。遗憾的是，他的贡献被历史埋没了35年。二十世纪中叶，科学家发现了基因与遗传物质的基本结构，并提出了模型,即我们在中学课本里读过的“DNA双螺旋模型”。七十年代，人类第一次真正能够拿基因来做试验,即建立了称之为“遗传工程”或“分子克隆”的技术，并第一次用拼凑基因的方法建立了人为的生物。尽管还不完全，还很简单，但确确实实用一些基因生产出了“遗传工程”的产品与基因产品。譬如人的胰岛素、生长因子等。

在人类基因组中所有基因都有一定的位置，都有各自的结构与功能，基因之间还相互影响。要揭示人类的奥秘，就要分离、克隆、研究人类所有的基因。

组成生命的第三主角--核糖

糖类和蛋白质、核酸一样，都是生命过程的核心物质，涉及到生命的主体。在遗传学上它也是非常重要的物质。例如RNA和DNA的差别不在磷酸上，除碱基稍有差别外（DNA中有胸腺嘧啶，没有尿嘧啶，RNA中则没有胸腺嘧啶，而有尿嘧啶），最大的差别是在核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA）上。RNA的核糖上2位有羟基，DNA的核糖上2位无羟基。核糖的2位羟基对RNA来说，不仅是折叠成固有三维结构的关键因素，也是RNA具有催化作用的重要组成部分。核糖2位羟基也是DNA和RNA在遗传学上的本质差别。可见糖类在遗传学上扮演了核心和关键的角色。

人们推测：地球生命初始形成过程是先有低等植物后有高等植物（糖类为主体）。因此，与蛋白质一样，糖类有可能有自己的遗传密码（糖码）。两者可能有一定的内在联系，但也必定存在明显差别。在地球诞生生命的初期，先有糖类遗传，然后才有蛋白质遗传，由于多糖研究方法比蛋白质困难，造成人们认识顺序的颠倒。

生命科学的八大奥秘

1.作为生命基础的蛋白质的结构能确定吗?

目前我们不能根据纯粹的理论基础来阐明蛋白质的形状，用实验方法确定蛋白质结构是十分繁琐的事情。许多不同的氨基酸序列能形成形状相似的蛋白质，因而我们可以通过详细研究蛋白质的一个具有代表性的分子来推断各种蛋白质的结构。随着已解出的蛋白质结构的增多以及科学家开发出蛋白质基本结构分类的更加精细的方法，生物化学家将能不断地利用计算机来模拟新发现的蛋白质的结构。

2.能合成人工生命形式吗?

科学家已经利用几种可能得到的已完全排序的因基组——大多数来自细菌——在生命由何物组成这个大问题的指引下，至少在单个细胞的水平上开始了这些有机体所隐含的基因的排列工作，这将有助于人工合成生命。当然，这类实验亦将引出不容忽视的安全性和伦理等问题。

3.能否建立精确的细胞计算机模型?

过去50年间，生物学家经常主要研究单个基因或蛋白质。今后50年，研究人员将转向研究许多基因的整体功能、基因路径的反应网络以及外界因素如何影响该系统的领域。当然，长久以来，生物学家就力图描述细胞的构成因子如何相互作用。今后半个世纪里，随着所有基因被鉴别，以及所有的细胞相互作用和反应被绘制出来，药物学家开发药物，或毒物学家试图预测某种物质是否有毒等工作，都可能转变成用细胞的计算机模型来回答他们的问题。

4.能弄清基因如何决定哺乳动物发育的细节吗?

随着人类全部的基因组序列于2003年完成，以及老鼠等生物的基因组序列可能在4至5年内完成，序列比较将变得越来越普遍和彻底，并将给生物学家提供在何处寻求构成整个动物形体动力的众多线索，代表进化树不同分支的更多的完整基因组将被推导出来。

总有一天，科学家们将描述产生不同物种间生命形式的显著多样性的基因序列，以及基因调节中的变异等。通过比较物种，他们将了解遗传回路被如保修饰以执行不同的程序，以致几乎相同的基因序列怎样决定物种的不同表现形式。

5.预防、诊断和治疗医学会发生变革吗?

长久以来，分子生物学都主张将医学从依赖偶然的事实，转向依赖建立在对生命机理根本理解上的合理研究。50年内，我们希望以基因组学为基础的综合卫生保健在美国成为平常事。我们将了解疾病的分子基础，在许多情形下能够预防它们，并为疾病设计出个性化准确治疗方法。

6.能否准确地再建人类种群史?

虽然我们知道人类似乎具有显著的多样性，但过去10年的研究表明，我们人类种群比众多基他种群更单一。就一个类型来说，我们人类展示的差异性比黑猩猩更少。人类也许是由只有一万个个体的一小群构成，人类群仅仅最近在地球上扩散开来。大多数遗传变异早于这一时间。

遗传数据已经支持了这样的观点：现代人类相对较近地(也许在10到20万年前)起源于非洲，然后逐渐扩散到世界其余地区。人类学家已经利用DNA数据来检验诸如吉普赛人和犹太人等群体起源的文化传统，追溯人类迁移到南太平洋岛屿和美洲的情形，控索种群在欧洲的扩展等等。

随着DNA序列数据日益容易积累，人类种群之间的关系将越来越清楚，从而揭示相互融合的原史以及隔离和迁徙的时期。种族和人种表现出主要是社会和文化思想上的差异，从科学上讲，将发现类型间不存在明显的根本界限。

7.能否重构地球上生命的主要进化步骤?

50年内，我们将弄清生命史的许多细节，尽管我们还不能完全了解第一个自我复制的有机体是怎样诞生的。例如，我们将了解各种世系何时并怎样创造与获取和修改基因，以获得一系列新的生化反应或躯体轮廓。以基因为基础的生命前景将如此深深地抓住科学家，以致他们考虑的基本单位可能不再是一个生命或物种，而是一个基因。他们将描绘哪些基因在哪些基因组内一起经过了多长时间。科学家还将说明自从达尔文明代起就纠缠着人们的问题：什么东西创造了我们人类?什么东西将我们区分为种群?

8.社会将对遗传知识爆炸式增长作何反应?

倡导回归自然的反技术运动可能会因遗传科学的全部新发现而熄来吗?这样的问题还有很多很多。

这些社会问题不像先前的科学、技术和医疗问题，没有一个“是”或“不是”的答案。遗传信息和技术将为改良卫生和减轻痛苦提供巨大的机会。但是，任何作用大的技术都伴随着风险，并且技术的作用越大，风险也越大。我们将面对如何评价遗传信息的爆炸式增长这个悬而未决的问题。

科学进步和向往简朴、更自然的生活方式将产生矛盾，它们之间的紧张状态，可能将随着基因组学越来越多地渗入我们的日常生活而加剧。

干细胞--生命科学的一个主攻热点

正当人们欢呼人类基因组工作框架图宣告完成的时候，一个蓄势已久的“干细胞”狂澜也开始席卷而来。人们已预见到干细胞尤其是胚胎干细胞(ES)在医学乃至整个生命科学中的巨大潜势。

什么是干细胞呢?一般而言是指那些同时具有自我更新和产生分化细胞能力的细胞。尤其在早期胚胎发生过程中，它们可以产生构成身体器官各种类型的组织。这种细胞就是胚胎干细胞，发育生物学家将它们称为“全能性细胞”。到了个体发育的一定阶段甚至成体，仍有一部分细胞负责组织的更新和修复，诸如血液、肠道粘膜上皮、皮肤表皮等。这些细胞便是一般所指的特定组织的干细胞，又称为多能性细胞。

随着细胞生物学的发展，人们现已发现，栽些成体组织不但能再生，而且可以衍生成与其来湖不同的细胞类型。例如肌肉细胞在一定的环境下可以成为有增殖能力的骨髓细胞；相反地，血液“前体细胞”(即未完全成熟的血细胞)也可变成肌肉细胞，甚至长出肝或脑细胞来。

正由于上述发现，科学家们已认识到干细胞可能成为未来一种“拯救生命”的有效疾病治疗手段。例如，有一则正在进行的中临床试验表明，小剂量纯化的造血干细胞足可使患者骨髓再生，这样便可以避免肿瘤病人进行自体骨髓移植所带来的癌细胞污染，以确保肿瘤不会复发。又如，科学家还发现，成体神经系统中依然存在干细胞，若让它们“重新活化”、增殖与定向分化，则将是神经退化性疾病(如帕金森病)、脊髓损伤患者的福音。

但是，迄今有关干细胞的研究还存在着许多因难，首先，ES虽好，但其来源有限。目前ES多取自人工流产的极早期胚胎或是培植试管婴儿时剩余的胚胎。然而现已有科学家证实ES可以在体外即实验室的试管中培养与繁殖，并且可以使ES细胞增殖、定向分化并形成多巴胺能性细胞，而这正是治疗帕金森病所亟需的神经元。可惜这只是在小鼠细胞中的实验，人体细胞是否如此还有待证明。

其次，如何分离极为纯化的干细胞也是一个难题。在造血干细胞的实验中，人们已总结出一整套与细胞分化阶段相关的细胞表面标志，这样便可从人多的混杂细胞群体中将有用的干细胞分离出来。但是其他细胞的干细胞是事也有实用的细胞表面标志或是别的识别方法还有待进一步研究。

从上不难看出，干细胞尤其是胚胎干细胞的识别、分离、增殖、定向分化将成为细胞生物学以及整个生命科学的主攻热点。在人类基因组工作框架图完成之后，细胞工程(或者称为组织工程)尤其是干细胞的研究，将成为后基因组计划的极为关键的部分之一。

十二、灭种生物的墓碑

十二、灭种生物的墓碑

挽救野生生物

到目前为止，我们还不知道地球上究竟有多少种生物，连大概数目也不清楚，因为地球上的物种实在太多，人类的未知领域也实在太多。每年都有发现一些动植物新品种的报道。然而，由于人类的活动，每年都有好几百种物种永远地在这个星球上消失。仅据记载，18世纪初以来，至少有34种哺乳动物和94种鸟类绝了种。不知有多少种昆虫、植物、菌类和微生物现已灭绝，科学家甚至根本不知道它们曾在地球上生活过。

国际濒危生物贸易会议禁止600种稀有动植物的买卖，其中一些在野外已绝迹，仅在动物园和植物园中幸存，情况也并不稳定。要让动物绝种，并不一定要杀死每一只动物。一个族群数量通常只要降到某一基准值，族群就无法存在。缩小的族群无法繁殖足够的健康后代取代死亡的个体，族群就注定要灭亡。

现在全世界的保育学家面临的主要问题是：要让生物安全不绝种，究竟需要保育多少生

物？事实上每种生物的答案都不同，而且视环境而异。虽然阿拉伯羚羊和中国四不象经人工保育而成功地避免了绝种，但旅鸽和澳洲袋狼却没能逃脱灭种的厄运。因此，比较倾向一致的看法是：保证野生生物不致灭绝的唯一方法，是保持栖息地的生态环境，让其中互相依存的多种动植物繁衍下去。