正文 第六章 我的奇妙人體之旅(3 / 3)

再生障礙性貧血可分為急性和慢性兩種類型。這是根據起病緩急、病情輕重、骨髓破壞程度和轉歸等而劃分的。在我國經部分地區調查,每10萬人中有1.87~2.1人發病,與日本報道的發病率相近。各年齡組均可發病,但以青壯年多見,男性多於女性。急性型與慢性型病例的比例為1∶4.6。再生障礙性貧血與中醫上“虛勞”、“虛損”及“血證”的範疇相似。在古代,此類病症為不治之症,經過40多年來中西醫結合治療的實踐,對其預後已有改觀。據調查,平均死亡年齡延長,病死率下降,患病率增高。此類貧血需要注意的是,防止交叉感染,盡量不要去公共場所,住房要通風。此外,此類貧血還要禁服合黴素、氯黴素、磺胺類、退熱止痛片等抑製骨髓的藥物。

下列是幾種家常補血的食物:

黑豆:自古以來,人們認為吃豆有益。黑豆可以讓人頭發變黑,其實黑豆也可以生血。對於黑豆的吃法,可以根據個人的喜好而食。對於產後的孕婦,可以用黑豆煮烏骨雞。

胡蘿卜:胡蘿卜含有相當高的維生素B和維生素C,同時又含有一種特別的營養素——胡蘿卜素。胡蘿卜素對補血十分有益,用胡蘿卜煮湯,是很好的補血湯飲。有些人不喜愛吃胡蘿卜,可以將其榨法,加入蜂蜜當飲料喝。

菠菜:菠菜是一種比較常見的蔬菜,也是有名的補血食物。菠菜內含有豐富的鐵質胡蘿卜素,所以菠菜可以說是補血蔬菜中的重要食物。對於貧血的患者而言,多吃些菠菜是十分有益的。

金針菜:金針菜內含有大量的鐵,比我們所熟悉的菠菜高近20倍。金針菜不僅含有豐富的鐵質,還含有豐富的維生素A、B1、C、蛋白質、脂肪及氨基酸等營養素。可見,金針菜是貧血患者的最佳選菜。

龍眼肉:龍眼肉就桂圓肉,不僅含相當豐富的鐵質,還含有維生素A、維生素B及葡萄糖、蔗糖等。補血的同時還能治療健忘、心悸、神經衰弱和失眠症。此外,龍眼膠、龍眼湯、龍眼酒等都是很好的補血食物。

在補血的時候,最好不要喝茶。因為多喝茶隻會使貧血症狀更加重。因為食物中的鐵,是以3價膠狀氫氧化鐵形式進入消化道的。經胃液的作用,高價鐵轉變為低價鐵,才能被吸收。可是茶中含有鞣酸,飲後易形成不溶性鞣酸鐵,從而阻礙了鐵的吸收。其次,也不要喝牛奶,因為牛奶及一些中和胃酸的藥物會阻礙鐵質的吸收。因此,在補血的同時,還應該注意食物間的合理搭配。

9.呼吸係統要健康

很多人都會對呼吸係統給予很特別的關注,因為由呼吸係統而引發的各類疾病正在逐年的增多,人們所出現的疾病小到感冒發燒,大到肺炎、肺癌等都是由於呼吸係統出現了問題而引發的。

我們的老祖先認為人體的心、肝、脾、肺、腎五大髒器與自然界的金、木、水、火、土五大元素是相互對應的。其中金對應的是呼吸係統肺,應該多吃白色和微辣的食物,如大蒜、白蘿卜、梨、蔥等食物,老祖宗留下來的經驗告訴我們吃蘿卜可以理氣,吃梨可以止咳等等,但是我們需要注意的是某些單一的營養素不可吃,因為它既有好也有害,比如單吃玉米並不會對人體造成傷害,但是把它釀成酒和酒糟吃了就會傷害身體,而且兩者吃多了都會有致命的傷害。過量的攝入單一的蛋白質就會造成鈣的流失,代謝生成的尿酸會損傷肝腎。過量的攝入單一的維生素C會造成鐵和銅的流失。所以,大家在平時的飲食方麵要多加的注意。

有資料統計每年都有數十萬的人死於肺癌,而且這一數字還在逐年的增多,而還有更多的人被哮喘、肺氣腫等慢性肺病所折磨。

對於很多的人來說,呼吸是再簡單不過的一件事了,但是如果要確保我們呼吸順暢,就必須要求呼吸係統的各個零件都同步協調運作。呼吸係統主要由氣管、支氣管及肺組成,與其他器官形成一個保護屏障,保護人體使其不受外界病菌的幹擾,例如鼻道的弧度使氣流彎曲而阻止入侵物進入呼吸道。鼻腔的黏膜可捕捉並驅除呼吸係統中的病原菌,這些黏膜含有一種具有殺菌功能的溶解酵素,稱為溶菌酶,能夠溶解細菌的細胞壁,然後將它們殲滅殆盡。如果入侵物僥幸逃脫,呼吸係統就會由類似發狀結構的纖毛將它們掃出體外,使人體得到另一層的保護。如果頑強的病菌進入到肺部,肺部的免疫機製會向它發出更大的挑戰。

那些頑固的細菌最終要麵臨是肺泡巨噬細胞,這些細胞是呼吸係統中最強大的免疫軍隊。它們駐紮人體的肺部,不僅可以自由移動,還會吞噬並摧毀外來的入侵物。肺泡巨噬細胞也能夠釋放化學物質召喚嗜中性白血球前來相助,進一步提升免疫反應。但是我們不能因此而對它的健康狀況忽視,因為,盡管呼吸係統會啟動自我保護機製,來保護人體不受外界細菌的侵擾,但是不但保護機製出現漏洞就會造成呼吸係統感染。而且受感染的程度可大可小,可能是輕微的小感冒,也可能是致命的流行性感冒。

呼吸係統疾病中的哮喘病,使全球大約3億多人受著常人無法想象的痛苦,引起哮喘的原因之一是因為免疫係統的過度反應,例如對花粉、動物毛發、空氣中的汙染物如煙霧、塵埃等產生過敏反應,或是因為激烈運動、氣候寒冷、氣候轉變過快等情況而產生了呼吸問題。當然人體的呼吸器官出現氣管發炎、變窄等病變時,就會造成呼吸困難的哮喘病。

慢性阻塞性肺部疾病的死亡上升率,使它的名字在人類疾病死亡榜上的地位不斷的躥升。慢性阻塞性肺部疾病包括慢性支氣管炎及肺氣腫等疾病,這些症狀阻礙人體所吸入空氣的流動,進而影響呼吸。吸煙、空氣汙染、二手煙、呼吸係統感染病、遺傳因素等都是造成慢性阻塞性肺部疾病的原因,其中,以吸煙的引發率為最高。

流行性感冒,顧名思義它是一種高傳染性的疾病,主要是由呼吸道濾過性病毒感染而致。流行性感冒所引起的症狀包括發燒、發冷、食欲不振、頭痛、背痛、四肢疼痛等。其中如果免疫力較弱的人不僅容易患上流行性感冒,而且會容易產生並發症,因為如果細菌感染就會引發肺炎,所以對於流行性感冒這樣看似的小病也不可小覷。

肺炎與流行性感冒都有可能引發人體的死亡。其中主要由病毒、細菌以及支原體所引起肺炎可分為感染性肺炎與肺部發炎兩種。最常見的肺炎鏈球菌可引發抽筋般顫動、牙齒打顫、胸部疼痛、發汗以及咳出帶色的粘液等慢性或急性肺炎的症狀。

人體長時間的不進食水都可以堅持幾天甚至更長的時間,但是如果幾分鍾沒有呼吸就會窒息身亡。所以我們要保持好呼吸係統的健康,以確保每天的呼吸順暢無阻。營養免疫學研究表示,呼吸係統的健康可以通過攝取優良的植物性食物來增強。例如靈芝對治療肺部疾病具有極好的療效,尤其是哮喘以及其他呼吸問題。此外,甘草有消炎、對抗濾過性病毒、增強免疫力、緩解咳嗽、止喉痛等功效。

盡管醫學界迄今對於許多呼吸係統疾病都沒有更好的治療方法,但是我們的免疫係統卻能有效的預防疾病。所以我們應該注意增強營養方麵的均衡,因為這樣可以更好的對免疫係統以及呼吸係統功進行保護,才能使它們對空氣汙染、病毒以及其他過敏反應所產生的侵害有更好的抵禦功能。此外,因為鼻腔裏除附著很多細菌、灰塵、汙垢和雜質,所以也要注意對鼻腔的清潔,使它的過濾和清潔功能不受影響。還要注意避免吸煙,減少肺部的病菌感染,定時運動,增加肺活量,減少呼吸道疾病的發生。

10.遺傳的密碼

經現代醫學研究表明,DNA是現存生命最重要的遺傳物質。而遺傳則是指經由基因的傳遞,使後代獲得親代的特征。遺傳學正是研究遺傳這一現象的一門學科,除遺傳因素外,還有環境,以及環境與遺傳的交互作用也是決定生物特征的因素。

遺傳的特點

遺傳算法是一種可用於複雜係統優化的一種搜索算法,與傳統的算法相比,具有以下4個特點:第一,它是以決策變量的編碼作為運算對象;第二,遺傳算法直接以適應度作為搜索信息,無需導數等其他輔助信息;第三,遺傳算法使用多個點的搜索信息,具有隱含並行性;最後,它沒有使用非確定性規則,而是采用了概率搜索技術。

遺傳密碼的應用

遺傳算法的搜索策略和優化搜索方法是不依附於梯度信息及其它的輔助知識,而隻需要影響搜索方向的目標函數和相應的適應度函數,所以遺傳算法提供了一種求解複雜係統問題的通用框架,它不依賴於問題的具體領域,對問題的種類有很強的魯棒性,所以廣泛應用於許多科學。遺傳算法的應用領域有很多,下麵針對一些主要的應用領域做簡單的介紹。

1.函數優化。

該領域是遺傳算法得以應用的經典領域,同時它也是遺傳算法進行性能評價的常用算例,許多人構造出了各種各樣複雜形式的測試函數:連續函數和離散函數、凸函數和凹函數、低維函數和高維函數、單峰函數和多峰函數等。對於函數優化問題,如一些非線性、多模型、多目標等函數問題用遺傳算法很容易得到較好的結果,而用其他算法則較難。

2.組合優化

由於組合優化問題的搜索空間在不斷地增大,有時用枚舉法很難得到最優解。對這類複雜的問題,人們已經意識到應把主要精力放在尋求滿意解上,而遺傳算法是尋求這種滿意解的最佳工具之一。實踐證明,遺傳算法對於組合優化中的NP問題非常有效。比如,在旅行商問題、裝箱問題及圖形劃分等問題上,已經成功得以應用了遺傳算法。

三、現狀

20世紀90年代後,遺傳算法的發展迎來了它的興盛時期,理論研究和應用研究都成了極其熱門的課題。尤其是遺傳算法的應用研究顯得格外活躍,不但它的應用領域擴大,而且利用遺傳算法進行優化和規則學習的能力也顯著提高,同時產業應用方麵的研究也在摸索之中。此外一些新的理論和方法在應用研究中亦得到了迅速的發展,這些無疑均給遺傳算法增添了新的活力。遺傳算法的應用研究在不斷地發展,已從最初的組合優化求解發展到了很多更新、更工程化的應用領域。

由於遺傳算法應用領域在不斷地擴展,遺傳算法的研究引發了幾個不得不令人注目的新動向:一是基於遺傳算法的機器學習,這一新的研究課題把遺傳算法從曆來離散的搜索空間的優化搜索算法擴展到具有獨特的規則生成功能的嶄新的機器學習算法。這一新的學習機製對於解決人工智能中知識獲取和知識優化精煉的瓶頸難題帶來了希望。二是遺傳算法正在和神經網絡、模糊推理及混沌理論等智能計算方法不斷地滲透和結合。這對開拓21世紀中新的智能計算技術將具有重要的意義。三是並行處理的遺傳算法的研究非常活躍。這一研究既有利於促進遺傳算法本身的發展,又有利於促進新一代智能計算機體係結構的研究。四是遺傳算法正和一個人工生命的嶄新研究領域不斷地滲透。五是它與進化規劃以及進化策略等進化計算理論在日益地結合。EP和ES幾乎是和遺傳算法幾乎是同時發展起來的,同遺傳算法一樣,它們也是模擬自然界生物進化機製的智能計算方法,但這三者也有各自的特點。目前,關於EP、ES和遺傳算法三者間的對比研究和彼此間結合的研究和探討已成了熱點。

在20世紀90年代初,D.Whitey提出了基於領域交叉的交叉算子,它是特別針對用序號表示基因的個體的交叉,並將其應用到了TSP問題中,通過實驗對其進行了驗證。D.H.Ackley等提出了隨即迭代遺傳爬山法采用了一種複雜的概率選舉機製,此機製中由m個“投票者”來共同決定新個體的值(m表示群體的大小)。實驗的最終結果表明,與單點交叉、均勻交叉的神經遺傳算法相比,在SIGH所測試的六個函數中,其中有四個表現出更好的性能。所以從總體上看,比現存的其他算法相比,在求解速度上SIGH具有更強的競爭力。

後來又有人將遺傳算法與單一方法結合了起來,形成了單一操作的多親交叉算子。該算子在根據兩個母體以及一個額外的個體產生新個體,事實上他的交叉結果與對三個個體用選舉交叉產生的結果一致。同時,人們還將三者交叉算子和點交叉、均勻交叉做了對比。對比結果表明,前者比後兩個表現出了更好的性能。

國內也有不少的專家和學者對遺傳算法的交叉算子進行改進。2002年,戴曉明等應用多種群遺傳並行進化的思想,對不同種群基於不同的遺傳策略,如變異概率,不同的變異算子等來搜索變量空間,同時還利用種群間遷移算子來進行遺傳信息交流,以解決經典遺傳算法的收斂到局部最優值問題。在2004年又有專家針對簡單遺傳算法在較大規模組合優化問題上搜索效率不高的現象,提出了一種用基因塊編碼的並行遺傳算法。該方法所依據的基本框架是粗粒度並行遺傳算法,在染色體群體中識別出可能的基因塊,然後用基因塊作為新的基因單位對染色體重新編碼,產生長度較短的染色體,在用重新編碼的染色體群體作為下一輪以相同方式演化的初始群體。而到了2005年,針對用並行遺傳算法求解TSP的這一問題,又有人指出用彈性策略來維持群體的多樣性的方法,使得算法突破了局部收斂,向全局最優解的方向發展。

破譯生命遺傳的密碼(一)

1953年夏,在美國學術討論會上,有兩個學者對DNA的結構及其遺傳含意的做了報告,之後又與在會的其他學者們圍繞著DNA堿基順序和蛋白質的氨基酸順序之間的相互關係展開了熱烈討論。在他們討論的中,其中有一個中心議題就是:4種不同的堿基是如何排列組合進行編碼才得以表達出20種不同的氨基酸的。

針對這一問題,物理學家G·伽莫夫是第一個提出了具體設想的人。他認為堿基的不同組合可以決定氨基酸,從排列組合計算,兩個堿基組成密碼太少,隻有42=16種;四個堿基組成密碼又太多,有44=256種,三個堿基組成密碼有43=64種,比較合適。後來又在他進一步的推論下,得出了這樣一個結果:一種氨基酸可能不止一個密碼。

破譯生命遺傳的密碼(二)

在1961年克裏克同S·布倫納等人用采用噬菌體突變體實驗進行研究遺傳密碼的比例和翻譯機製。實驗表明,密碼確是以三聯體核苷酸的形式代表著20種不同的氨基酸,而且是由一個固定點開始,朝著一個方向一個挨一個地讀下去,如果中間有一個核苷酸發生了增或減的差誤,以下的密碼都會發生變化。克裏克提出,密碼極可能有同義語,一個密碼可能不隻代表一個氨基酸。這一結果為原來進行數學推論的種種可能性找到了實驗根據。

生物化學家M·W·尼倫貝格是第一個用實驗給予遺傳密碼確切解答的人。1961年他和另一位科學家馬太首先在實驗室內發現了苯丙氨酸的密碼是RNA上的尿嘧啶,並得到了單一苯丙氨酸組成的多肽長鏈。生物化學家S·奧喬亞和尼倫貝格分別測定了各種氨基酸的遺傳密碼。到了1963年,20種氨基酸的遺傳密碼都被測出。而生物化學家H·G·霍拉納則在60年代用化學的方法合成了64種可能的遺傳密碼,並連它們的活性也一起進行了測試。到了60年代末64種遺傳密碼的含意終於全部得到了解答,至此,“遺傳密碼辭典”才得以問世。在破譯遺傳密碼方麵,由於尼倫貝格和霍拉納因做出了重大貢獻,所以於1968年二人獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

破譯生命遺傳的密碼(三)

在20世紀的生命科學中,遺傳密碼的破譯成了最激動人心的重大科學成就之一,它對生物工程的意義可以和元素周期表在化學上的意義相比。這等於編著了一本生命科學的辭典,而這本辭典適應於從細菌到人類的一切生物。而所有的生物都是依照該辭典查閱、翻譯著自己的蛋白質的,同時又按照這本辭典營造、傳遞著生命。

11.變異的奧秘

變異就是生物體子代與親代之間或子代個體之間所表現出來的形態、生理等方麵的差異現象。生物有機體的屬性之一。變異分兩大類,即可遺傳變異與不可遺傳變異。現代遺傳學表明,不可遺傳變異與進化無關,與進化有關的是可遺傳變異。不可遺傳變異是由於環境變化所致,不會遺傳,如由於水肥不足而造成的植株瘦弱矮小;而另一種遺傳變異則會由遺傳物質的改變所致,有突變與基因重組兩種方式。

生物突變又有基因突變與染色體畸變之分。基因突變是指染色體某一位點上發生的改變,又稱點突變。發生在生殖細胞中的基因突變所產生的子代將出現遺傳性改變。發生在體細胞的基因突變,隻在體細胞上發生效應,而在有性生殖的有機體中不會造成遺傳後果。而對於染色體畸變,則包括染色體數目和染色體結構的變化。染色體數目變化的結果是形成多倍體,而染色體結構的改變則會出現缺失、重複、倒立和易位等多種方式。

突變的產生可能會是在自然狀態下,也可能是由於人為實現的。前者稱為自發突變,後者稱為誘發突變。自發突變通常頻率很低,每10萬個或1億個堿基在每一世代才發生一次基因突變。與自發突變不同的是,誘發突變是一種人工突變,它是用誘變劑所產生的。誘發突變實驗始於1927年,美國遺傳學家H.J.馬勒用X射線處理果蠅精子,獲得比自發突變高9~15倍的突變率。此後,除一些高能射線外,一些化學物質,如5-嗅尿嘧啶、亞硝酸等,還有一些超高溫、超低溫,都可用作誘變劑來提高突變率。

核酸分子發生變化是生物突變的分子基礎,而基因突變隻是一對或幾對堿基發生變化。其形式有堿基對的置換,如DNA分子中A-T堿基對變為T-A堿基對;另一種形式是移碼突變。由於DNA分子中一個或少數幾個核苷酸的增加或缺失,使突變之後的全部遺傳密碼發生位移,變為不是原有的密碼子,結果改變了基因的信息成分,最終影響到有機體的表現型。同樣,染色體畸變也在分子水平上得到說明。自發突變頻率之所以較低是因為生物機體內存在比較完善的修複係統。修複係統有多種形式,如光修複、切補修複、重組修複以及SOS修複等。此外,修複也是有條件的,並非每個機體都存在修複係統。而隻要生物體中存在著修複係統,那麼它就有利於保持遺傳物質的穩定性,從而使信息傳遞的精確度得以提高。

基因重組也是生物體發生變異的一個重要方式。當G.J.孟德爾的遺傳定律重新被發現之後,人們逐步認識到二倍體生物體型變異大部分來源於遺傳因子的重組。以後對噬菌體與原核生物的大量研究表明,重組也是原核生物變異的一個重要來源。其方式有細胞接合、轉化、轉導及溶原轉變等。這些方式的共同特點是受體細胞通過特定的過程將供體細胞的DNA片段整合到自己的基因組上,從而獲得供體細胞的部分遺傳特性。20世紀70年代以來,借助於遺傳工程技術,可以有計劃地把某一供體生物的DNA取出,在離體條件下進行切割,後將其並入載體DNA分子,再導入受體細胞。這樣就能使來自供體的DNA在受體內進行正常的複製與表達,從而獲得一個具有新遺傳特性的個體。

對變異認識的曆史考察

今天的我們之所以在生物變異現象及其內在機製的問題上取得了重大的認識和突破,是因為長期發展的結果。生物機體存在變異,在中國先秦時期的典籍中就有不少記載。《莊子》中曾提到“種有幾”。北魏時的賈思勰觀察到栽培中的大蒜與蕪菁的變異,但原因不明。到了明朝,《朱砂魚譜》一書中不僅記載看到家養金魚的大量變異,而且還提出了一套通過人工培育新品種的辦法,即:“蓄類貴廣,而選擇貴精”,相信日積月累後定能“自然奇品悉備”。但以上的這些記載都是一些零星的觀察的結果。

直到19世紀,生物學家達爾文對生物的變異進行了係統地考察,從而指出變異是生物普遍存在的共同特征。他對變異的類型、變異的規律以及變異與進化的關係都有係統的論述。但由於受當時自然科學條件的限製,他並未了解變異的具體原因。他自己也承認對每一對每一特殊變異的原因是茫然無知的。隨著遺傳學的不斷發展,自20世紀以來,人們對變異有了更加深刻的認識和理解。

哲學意義

人類在對生物變異進行不斷地觀察和探索的同時,也是對自然的一種幹預和改變。遺傳工程技術的興起,使人類擁有改造自然的新手段,開創了直接操作遺傳物質、改造舊生物和創造新生物的時代,從而使定向改造生物成為現實。分子生物學表明,堿基對變化所引起的突變是隨機的、偶然的,突變的結果與突變的原因之間不相對應。由此,有人作出了哲學結論:進化的根基是純粹偶然的。隨著科學的不斷發展,證明了進化是一個複雜的過程,它會在不同的環境下以不同的方式發生,同時也是多層次結構下各種規律相互作用的結果。突變隻為進化提供基礎,點突變的隨機性是否與整個係統相協調,還得由生物機體的調節裝置加以檢驗,而且“熱點”的存在也表明突變不完全是隨機的。當生物在發生突變後進入群體,又會受到群體共同生理規律的製約,在生態範圍內最後由自然選擇決定取舍。以此經過多層次的相互製約,一些不確定的偶然變異便納入一定方向。而生物體的這種突變特點和過程也體現了哲學中偶然性與必然性的辯證法。