細菌生成酶蛋白
科學家們分析出人類基因的結構,在細菌的DNA中尋找出與人類基因相似的基因,直接對細菌的基因進行修飾,使其具有與人的基因相同結構的“完善拷貝”,讓細菌生產人類需要的酶蛋白。如將人的胰島素基因植入到細菌細胞中,由這種細菌生產出了一種新的藥物——人胰島素。它與人體中的胰島素完全相同。
細胞工程
1907年,德國植物學家哈伯蘭特發明了動物細胞的組織培養方法,人們才有可能發現在細胞培養中發生的細胞融合成多核胞體,並且知道了可以用誘導的方法,人工合成不同來源的兩種細胞,使之形成一種新的雜交細胞,從而為培養新的生命類型奠定了技術基礎。
人們把這種在細胞和亞細胞水平上的遺傳操作,即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養等方法,快速繁殖和培養出所需要的新物種的技術稱為“細胞工程”。它的生物學基礎與細胞融合現象的發現密切相關。細胞工程開辟了基因重組的新途徑,不需要經過分離、提純、剪切、拚接等基因操作,隻需將細胞遺傳物質直接轉移到受體細胞中,就能夠形成雜交細胞,因而提高了基因轉移的效率。細胞工程克服了常規雜交的局限性,開辟了遠緣雜交的新途徑。它不僅可以在植物與植物之間,動物與動物之間,微生物與微生物之間進行遠緣雜交,甚至可以在動物與植物與微生物之間進行細胞融合,形成雜交物種。
血液淨化法
1988年,美國紐約醫院科麥爾醫學中心戈登博士等人發明了一種控製膽固醇的新方法——血液淨化法,即將膽固醇增高症患者的血液,抽出來經過淨化,將其中過多的膽固醇和血脂消除後,再注入人體。由於低密度脂蛋白和膽固醇都存在於血漿中,所以隻要將血漿通過一隻裝有許多帶孔小珠的玻璃瓶,小珠表麵塗有一層專門吸附低密度脂蛋白和膽固醇的藥物,淨化一次可消除血漿中80%的低密度脂蛋白和膽固醇,最後,將淨化了的血漿和紅細胞、白細胞混和輸回患者靜脈內。整個工作可在電子計算機精密控製下進行,淨化一次隻需3小時。
戈登博士認為,血液淨化法還有希望使原先患動脈粥樣硬化症的病人病情逆轉,因為,用淨化法不斷降低血液中膽固醇和低密度脂蛋白的含量,使那些已沉積在血管壁中的脂蛋白又重新溶解在血液中,從而恢複正常。雖然血液淨化法也存在一些缺點,在淨化過程中會增加感染機會,還可能出現過敏反應等,但它是一種很有前途的治療方法,不僅可治療膽固醇增多症,而且還可治療多種血液疾病。
係統形態學
係統形態學主要是探討生物係統的形態學特征的一門學科。內容包括係統測量、係統分析、係統描述、係統模擬和係統最優化。它不單純是肉眼所能見到的形態,而且還通過光學顯微鏡和電子顯微鏡來研究有關細胞內的微細結構,以掌握生物進化具體事例的學科。
虛擬細胞
虛擬細胞亦稱電子細胞,它是應用信息科學的原理和技術,通過數學的計算和分析,對細胞的結構和功能進行分析,整合和應用,以模擬和再現細胞和生命的現象的一門新興學科。因此,虛擬細胞亦稱人工細胞或人工生命。
近百年來生命科學取得了突破性進展,特別是近20年來,由於基因組計劃的實施,人們對生命的本質有了更深刻的認識,積累了極為豐富的資料和數據。但是,人們麵對酷似天書的分析資料和數據,仍難以揭示生命現象的本質,因此隻有進行分析、整理、歸納和綜合,進行複雜體係的研究,才更有意義;隻有將這些數據和分析資料,回歸自然和活化加工,才能為人類所利用。21世紀信息科學為生命科學進行複雜體係的研究奠定了理論和技術基礎,虛擬細胞是信息科學和生命科學相結合的產物。因此有人提出,虛擬細胞是芯片上的生命科學,它將開辟21世紀生命科學的新紀元。
新的綠色革命
植物的光合作用是地球上能量和糧食的基本來源。煤、石油等都是遠古時代植物通過光合作用所貯存的太陽能。植物通過光合作用貯存太陽能是通過固定空氣中二氧化碳來實現的,如何提高植物光合作用的效率,將直接影響農業的增產,以及人類對太陽能的貯存和利用。植物一方麵通過光合作用利用太陽能固定二氧化碳,另一方麵它自身還存在光呼吸過程,如動物呼吸一樣呼出二氧化碳。這是個耗能過程,光合作用所固定的太陽能一半要丟失在這個過程中。控製光呼吸過程的主要的酶是核酮糖(1.5)二磷酸羧化酶。如果能通過蛋白質工程途徑消除和減少這個酶的活力,無疑等於提高光合作用的效率。即使按10%計算也是一筆無法估量的財富,其意義不下於一場綠色革命。
新穎食品
當今國際市場上,出現了一種引人注目的新食品。它們的樣子很像雞、魚或豬肉,但卻不是農家飼養的畜禽製品,也不是耕種收獲的五穀雜糧,而是用微生物生產的微生物蛋白製成的,有人稱它為“人造肉”。
我們知道,蛋白質是生命活動的基礎,一切有生命的地方都有蛋白質,微生物當然也不例外。不過到目前為止,能夠擔當生產微生物蛋白的菌種還不多,主要是一些不會引起疾病的細菌、酵母和微型藻類。因為它們的結構非常簡單,一個個體就是一個細胞,所以這樣的蛋白又叫單細胞蛋白。
在生產單細胞蛋白的工廠裏,人們為微生物安排了最適宜的居住環境,這就是一個個大小不等的發酵罐,罐裏存放著適合不同種類微生物“胃口”的食料,保證它們在這裏能吃飽喝足,迅速繁殖。當發酵罐裏的微生物繁殖到足夠數量時,便可收集起來加工利用了。
單細胞蛋白具有很高的營養價值。它的蛋白質含量可達到40%~80%,遠遠超過一般的動植物食品。而且單細胞蛋白質裏氨基酸的種類比較齊全,有幾種在一般糧食裏缺少的氨基酸,在單細胞蛋白裏卻大量存在。另外,還含有多種維生素,這也是一般食物所不及。正是由於單細胞蛋白具有這些突出的優點,現在人們用它加上相應的調味品做成雞、魚、豬肉的代用品,不僅外形相象,而且味道鮮美,營養也不亞於天然的魚肉製品;用它摻和在餅幹、飲料、奶製品中,則能提高這些傳統食品的營養價值。在畜禽的飼料中,隻要添加3%~10%的單細胞蛋白,便能大大提高飼料的營養價值和利用率。用來喂豬可增加瘦肉率;用來養雞能多產蛋;用來飼養奶牛還可提高產奶量。在肌苷、抗菌素等發酵工業生產中,它又可代替糧食原料。單細胞蛋白用途廣泛,前程遠大。
單細胞蛋白的生產向人們展示了美好的前景,在現代科學技術培育下,也許用不了多久,用單細胞蛋白製成的飯菜,就會出現在普通人家的餐桌上。
新型甜味劑
傳統的甜味劑主要是蔗糖與糖精。糖精被禁用後,蔗糖就成了食品甜味劑的主角。1973年,用固定化葡萄糖異構酶從葡萄糖生產高果糖漿獲得成功,產量迅速增加,目前已達幾百萬噸,正在逐步取代蔗糖作為食品與飲料的甜味劑。美國可口可樂公司所用甜味劑幾乎100%是高果糖漿。最近食用甜味劑又出現了一顆新星——天冬氨素。它是低熱量、安全,又有一定營養價值的新型甜味劑,甜度是蔗糖的150~200倍,已有可能用酶工程法製備。還有兩種甜味劑,即毛雷寧和索馬丁,它們是由植物中提取的兩種甜味蛋白,其甜度是蔗糖的10萬倍,而且甜味在口中可以保持幾小時,真不愧是甜味劑中的一顆“巨星”。
心肺腎髒移植
最早的肺移植是由美國密西西比醫科中心大學的哈迪大夫做的。他在1963年給一個判了刑的58歲的殺人犯施行了左肺移植手術,移植的肺髒來源於一個死於心髒病的人身上。手術後活了18年,到1981年因別的器官衰弱而死亡。心髒移植成功得最晚,也最艱難。1964年,哈迪曾用黑猩猩的心髒給人移植,未能成功。1967年12月3日,南非外科醫生巴納德為一個58歲的名叫華施坎斯基的人首次進行心髒移植,提供心髒的是一個因腦部受傷剛死去的25歲的婦女。移植手術後,僅存活了18天。1968年5月,英國外科醫生羅斯為一名叫威斯特的45歲的男人做了心髒移植手術,術後一段時間病人像健康人一樣,但隻活了46天。美國斯坦福醫學中心的沙姆威等醫生,從1968年~1981年,共為206位垂危病人施行了227次心髒移植手術其中有些人接受了兩次手術。術後生存一年以上的占63%,生存5年以上的占39%。
心髒起搏器
心髒是通過內在的有節奏的電脈衝係統來輸送血液。電脈衝通過神經傳遍心髒;神經與肌肉纖維相連,使其收縮。有兩根主要的神經通向負責泵送血液的心室。心髒有一套備用的脈衝係統,在緊急時接過第一套脈衝係統的工作,但是它在每分鍾內產生的心跳次數隻有必要的心跳次數的一半,不足以維持整個身體的活動。
起搏器是一種很小的電子器件,為了便於更換,通常直接植於胸部的皮膚下。它有一個電池,還有一兩隻能放大從電池獲得的微弱電流的晶體管。而海曼原來的大型起搏器,則是從起搏器引出一根導線,通到心髒的表麵,或穿過一條靜脈進入到裏麵,通到右心室。
由於晶體管有放大作用,起博器的電池提供很小的一點兒電流就行了。最近研製成功了使用核電池的起搏器。這種電池內有一個用放射性同位素鈈238做成的小球。小球發出的熱產生電流。這種電池的壽命可長達10年。YYY
燕麥麩
燕麥含有豐富的纖維素及維他命B群,可幫助消化功能正常運作。燕麥的麩皮——燕麥麩也是寶貝,它的可溶性纖維,可降低血中膽固醇的含量,減少冠狀動脈疾病和中風的發生率。燕麥麩中的植酸,可使強力的荷爾蒙失去作用,防止腫瘤受到刺激而生長。燕麥麩是水溶性纖維的一種,水溶性纖維不會被腸胃道所吸收,並且能夠溶於水而形成凝膠體,可以在腸胃道中膨脹,增大體積,用來刺激腸子的蠕動,使消化順暢、避免便秘。一項研究指出,每天吃杯燕麥麩者,其血液中膽固醇含量可以減少14%。燕麥麩為何能產生這種效果?原來,肝髒是利用膽固醇來製造膽汁酸,燕麥麩中的可溶性纖維,可以黏附膽汁酸,使膽汁酸隨之排出體外。在這種情況下,肝髒可以從血液中吸取更多的膽固醇,以補充膽汁酸,並達到降低膽固醇的功效。
美國明尼蘇達大學的研究員,曾查閱10項對燕麥麩的研究,發現平均每天吃3克的燕麥麩,可以降低5%~6%的膽固醇,間接地降低心髒病的罹患率達12%。
疫苗
許多細菌和病毒會給人類帶來疾病,造成死亡。然而,人們也正是利用這類細菌和病毒以毒攻毒,把它注射到正常人的身體裏,使人體在後天產生對某種疾病的抵抗力。這種用來注射的細菌和病毒,就是疫苗(或菌苗)。
疫苗的利用,可以追溯到公元10世紀我國宋朝,當時一些民間醫生就已知道用天花病人防疫注射的痘痂,吹進健康人的鼻孔裏,使他在患輕微的天花病過程中,獲得對天花病毒的免疫力。
宇宙胚種論