大千世界的動植物紛繁復雜、數量眾多。而這些動植物都是由簡單原始的生物,經過億萬年的進化而來。
近年來,科學家們不斷努力,終于能在較短的時間內,培育出人類所需要的各種新品種。
生物體細胞的雜交
我們知道,在自然條件下,不同品種的生物是不能進行雜交繁殖的,若是硬把不同生物的細胞放在一起,它們會互相排斥。然而,國外科學家卻做了一些有趣的試驗,將不同品種的動、植物體細胞進行雜交,獲得了成功。
加拿大華裔學者高國楠發現,運用聚二乙醇為誘導劑,在高pH高鈣的條件下,可以使遠緣植物進行體細胞雜交。美國的卡爾松和米爾切,首先把不同品種的煙草進行體細胞雜交獲得成功。國外科學家用同樣的辦法,已培育出地下長馬鈴薯、地上結蕃茄的新作物品種。
科學家們成功地做過這樣的試驗:把事先經過紫外線照射而激活的副流感病毒作為“紅娘”,放在兩種動物的體細胞之間,由于病毒外殼上的許多突起能放出一種酶,可以使兩個動物體細胞的膜上的糖蛋白結構發生水解而融化,并形成一些細胞質的橋,貫通兩個細胞,于是,兩個細胞連同病毒粒子便融為一體,成為含有兩個細胞核的雜交細胞。
用這種方法,他們把人類的腫瘤細胞或兔的巨噬細胞與鳥類的紅血細胞成功地融合在一起。紐約大學的格林又把人的正常細胞和小鼠的體細胞成功地進行了雜交。
兩個細胞質的融合,可以引起綁胞核中的遺傳物質——染色體和基因發生有趣的變化。例如,兔的巨噬細胞移入雞的紅血細胞后,紅血細胞就具有巨噬細胞的特征:只能合成RNA,而不能合成DNA。用雞紅血細胞與人體癌細胞融合后,紅血細胞又重新恢復合成DNA了。小鼠與人體細胞雜交后,小鼠細胞核內的染色體沒變化,而人體細胞核內的染色體,卻隨細胞分裂而逐漸減少。這些情況都說明,被移植的細胞可以代替寄生細胞的一些特征。
雜交的動物細胞,目前還不能培育出新個體,但在醫學上,可以用來診斷引起遺傳病的致病基因和染色體。
動植物破鏡重圓
遠在30多億年前,地球上動、植物尚未分化,那時的原始生物,既像動物,又像植物。這種生物至今還能找到。例如池塘里的眼蟲,體內有許多葉綠體,身體呈綠色,能進行光合作用,具有植物的特征;同時,它頭上長有一根長長的鞭毛,身體靠鞭毛擺動而移動,它還有原始的、能感光的眼睛,有明顯的口和消化道,因此又具有動物的特征。
在生物漫長的進化過程中,植物(除了寄生種)就專門靠葉綠體的光合作用營生,而動物則靠主動攝取外界的食物而存活,細胞中原來的葉綠體也逐漸變成了“能量工廠”線粒體了。
分離了數十億年的動物和植物,能夠重新合成一體嗎?不久前,美國生物學家赫曼做了一個重要的實驗。
他把煙草的體細胞和公雞的紅血細胞成功地融合在一起,使它們融合的誘導劑是特殊配制的糖、鹽化學溶劑。
這項實驗有著重要的科學意義,因為如果動物細胞獲得了制造葉綠體的能力,那么家畜就有可能依靠光、二氧化碳和水,合成身體所需要的部分營養和能量。
在醫學上,身體中癌細胞若能與植物融合,就會受到身體的排斥,從而被消除。當然,植物細胞與動物或人的細胞雜交能否返祖,成為兼有動、植物特征的新個體,目前還只屬于幻想。
分子雜交前景誘人
細胞核中的染色體和基因,是生物遺傳的主要物質基礎。隨著近年來分子遺傳學和基因工程技術的發展,人們已開始用改變或移植、嫁接染色體上的基因,來創造生物的新品種。
例如,有些微生物能產生人體所需要的酶、維生素、藥物等物質,如果將這樣的微生物中有關基因移植到容易培養、又能迅速繁殖的大腸桿菌中,就可以獲得需要的產品。
在農業上,豆科植物的固氮基因引入稻、麥、玉米等禾本科的根系上,這些莊稼就有了固氮能力。
目前,全世界已發現的人類遺傳病,就有上千種。它們都是南于染色體和基因變異引起的。若是移入正?;虼娌±砘颍膊【陀锌赡苤斡?。
例如,一種常見的先天性白癡——半乳糖血癥,就是由于能制造分解半乳糖酶的基因發生變異而造成的。美國化學家貝克維斯首先從大腸桿菌中分離出控制糖代謝的基因,這種基因可以使細胞制造半乳糖酶。之后,又有人利用病毒感染的方法,把這種基因運載到人體細胞核中染色體上,取代了那個不正常的基因,從而恢復了細胞的正常功能,使這種不治之癥得到治愈。這種基因療法,給無數因患遺傳病而致殘甚至可能夭折的人,將帶來福音。
遺傳工程可以根據需要,將基因進行切割、重組或嫁接,構成一幅幅生命藍圖,培養出無數優異的生物新品種。
不經婚配育后代
原始的單細胞生物,用細胞分裂的方法繁殖后代,而高等動、植物的體細胞,卻不能自發地繁殖出新的個體。這是因為,高等有機體的細胞在功能上有了高度的分化,繁殖任務留給生殖細胞——精子和卵子去完成。
可是,機體每個細胞都有相同的染色體和基因,攜帶著生物個體的全部生物學特征,照理說,每個細胞都可以復制出與親代一樣的新個體。人類的克隆技術就是例證。
可是,在自然界中,由于細胞分化,各種細胞核中只開放一定的基因活動,其他則處于關閉、停止狀態,所以它們不能繁殖出新個體。但是,若能想法激活有關停止了的染色體和基因,體細胞的無性繁殖就有了可能。
美國斯萊特首先用胡蘿卜體細胞培育出胡蘿卜植株。在此以后,其他學者用組織培養方法誘導和培育出的植物,計有3000種以上(其中,木本植物30種以上)。
英國的格登從蝌蚪身上取下體細胞,培育出沒有父親的小青蛙,我國著名生物學家朱冼,也培育出“沒有外祖父的蛤蟆”。美國科學家還用未受精的母鼠卵細胞,培育出沒有父親的小鼠。
這些實驗都說明,即使是高等生物,也可以用無性生殖的方法繁殖后代,后代細胞中的遺傳物質與親代完全一樣,因此所表現的生物學特征也跟上一代極為相似。
人類能用無性繁殖的方法延續自己的生命嗎?撇開倫理上的爭論,人們正拭目以待這個神話般奇跡的出現!