動物的印記學習

諾貝爾獎金獲得者康拉德·勞倫茲曾經進行過一項有趣的實驗。他把灰腿鵝生的蛋分做兩組孵化。第一組蛋由母鵝孵育,孵出的幼鵝和母鵝生活在一起。第二組蛋在人工孵化器裏孵化,幼鵝出生後不讓它們看見母鵝,而是讓它們最先看到勞倫茲本人。結果,這些幼鵝將勞倫茲當做母親而形影不離地追隨。如果把兩群小鵝放在一起,用一個箱子將它們扣住,過一會兒再把箱子提起,受驚的小鵝朝兩個方向跑:由母鵝養育的小鵝朝母鵝跑去,而由勞倫茲撫養的小鵝則向他跑來。勞倫茲把幼鵝的這種學習行為命名為印記。印記指處於發育早期的幼齡動物追隨生活環境中某一合適物體的學習現象。除了雁鴨等鳥類,很多昆蟲、魚類和哺乳動物的幼齡個體同樣具有印記學習能力。

印記學習隻在特定時期才發生,我們稱這個特定時期為敏感期。不同物種的敏感期長短相差很大。一般來講,哺乳動物和其他生命周期長的動物的敏感期長,人類嬰兒的敏感期可從第18個月持續到3歲。生命周期短、性成熟快的動物敏感期較短,往往隻局限於出生或孵化後頭幾小時或頭幾天。如果在這個期限內剝奪動物進行印記學習的機會,那麼以後就不會再出現這種學習。印記學習是一種局限性很強的學習方式,其不可逆性是它區別於其他學習形式的重要特征。FFF

發育生物學

發育生物學是生物科學重要的基礎分支學科之一,其研究內容和許多其他學科內容相互滲透、錯綜聯係,特別是和遺傳學、細胞生物學、分子生物學的關係最為緊密。其應用現代科學技術和方法,從分子水平、亞顯微水平和細胞水平來研究分析生物體從精子和卵的發生、受精、發育、生長直至衰老死亡的過程及其機理。

放 線 菌

放線菌是原核生物的一個類群。大多數有發達的分枝菌絲。菌絲纖細,寬度近於杆狀細菌,約0.5~1微米。可分為:營養菌絲,又稱基質菌絲,基質菌絲匍匐生長於營養基質表麵或伸向基質內部,它們象植物的根一樣,具有吸收水分和養分的功能。有些還能產生各種色素,把培養基染成各種美麗的顏色。氣生菌絲,疊生於營養菌絲上,又稱二級菌絲。在氣生菌絲上分化出可產生孢子的孢子絲,孢子絲的形狀和排列方式因種而異。成熟的孢子絲上產生成串的分生孢子。孢子的表麵結構、形狀及顏色在一定條件下比較穩定,是鑒定菌種的重要依據。以無性孢子和菌體斷裂方式繁殖。絕大多數為異養型需氧菌。有的種類可在高溫下分解纖維素等複雜的有機質。在自然界分布很廣,絕大多數為腐生,少數寄生。產生種類繁多的抗生素,據估計,已發現的4 000多種抗生素中,有2/3是放線菌產生的。與人類關係十分密切。重要的屬有鏈黴菌屬、小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等。

肺魚

大家都知道魚類是用鰓呼吸的,這裏我們要介紹一種魚類,它同人類和高等動物一樣是用肺呼吸的。肺魚是一種和腔棘魚類相近的淡水魚。古代時曾在地球上大量繁殖,現在仍有少數保存著其種族的特性而遺留下來,可以說是一種“活化石”。肺魚的“肺”事實上是由發達的鰾特化而來,因此部分種類即使沒有水也能呼吸空氣而生存。在水中,鰭能像腳一樣支撐著身體。肺魚類的最早代表是泥盆紀中期的雙鰭魚。在此基礎上,肺魚類在晚泥盆世至石炭紀曾經比較繁盛,至今隻有少數極特化的代表生活在非洲、澳洲和南美洲的赤道地區。

飛蛾趨光之謎

夏天的晚上,人們常常看見有三五成群的小青蟲、甲蟲和蛾子等昆蟲飛近燈光,圍著燈光打轉轉,直到碰死、熱死,或者燒死為止。

如果燈光熄滅了,這些小昆蟲就會很快飛散。可是,當燈光又重新點亮時,成群的昆蟲又會從四麵八方飛來。原來,不同種類的昆蟲是用不同的方法來辨別方向的。有些昆蟲依靠食物、同類個體的氣味,或者依靠濕度大小、溫度高低來確定活動的方向,有些昆蟲有很強的趨光性,在夜間飛行時利用光線來辨認方向。

飛蛾等昆蟲在夜間飛行活動時,是依靠月光來判定方向的。飛蛾總是使月光從一個方向投射到它的眼裏。飛蛾在逃避蝙蝠的追趕,或者繞過障礙物轉彎以後,它隻要再轉一個彎,月光仍將從原先的方向射來,它也就找到了方向。這是一種“天文導航”。

飛蛾看到燈光時,錯誤地以為是“月光”,因此,也用這個假“月光”來辨別方向。月光距離地球太遙遠,飛蛾隻要保持同月亮的固定角度,就可以使自己朝一定的方向飛行。可是,燈光離飛蛾很近,飛蛾按本能仍然使自己同光源保持著固定的角度,於是,隻能繞著燈光打轉轉,直到最後精疲力竭而死去。

飛魚

在太平洋、印度洋和大西洋上航行的時候,經常會看到一種會飛的魚,它叫飛魚。它們躍出水麵,能夠在離水麵四五米的空中飛行幾十米,有的甚至能飛200多米。飛魚又叫燕鰩、文鰩魚,頭上長著一對烏黑閃亮的大眼睛,身上長有一對又長又大的胸鰭,伸展開來就像鳥兒的兩隻翅膀一樣。它的腹鰭緊貼在身體兩側,尾鰭的下葉比上葉長。

飛魚起飛前,先揮動魚鰭,尾巴左右猛烈地撥水擺動,快速地遊泳,尾巴劃出一條鋸齒形的曲折水痕,這時候,魚還沒有飛行,隻是在水麵上滑行,以便加快速度。滑行開始,胸鰭一離開水麵,身子平衡了,也不再搖動,全身就騰空飛起來。飛魚前進的速度每秒10~18米,飛行的持續時間一般隻是幾秒鍾,最多也不過40秒鍾,有時還會改變飛行的方向。

飛魚是生活在海洋上層的魚類,是各種凶猛魚類爭相捕食的對象。飛魚並不輕易躍出水麵,每當遭到敵害攻擊的時候,或者受到輪船引擎震蕩聲刺激的時候,才施展出這種本領來。可是,這一絕招並不絕對保險。有時它在空中飛翔時,往往被空中飛行的海鳥所捕獲,或者落到海島,或者撞在礁石上喪生。有時也會跌落到航行中的輪船甲板上,成為人類餐桌上的美肴。

封閉蛋白

封閉蛋白是微絲兩端的“帽子”。當這種蛋白結合到微絲上時,微絲的組裝和去組裝就會停止。這對一些長度固定的蛋白來說很重要。

鳳 梨 科

鳳梨科為單子葉植物綱薑亞綱的一科,多為短莖附生草本,但有時也為陸生耐旱植物(如菠蘿)。葉互生,在短莖上形成葉叢,或有時散生於稍長莖上,狹而具平行脈,時具刺齒。

鳳梨科花兩性或有時單性,形成簡單或複合的穗狀,總狀或頭狀花序,通常具豔色苞片或稀為單花。萼與花瓣各3,花瓣分離或微聯合,常在基部邊緣具一對鱗片狀密腺。雄蕊6,2輪,3心皮聯合成3室,上位子房或全部下位。果為漿果、蒴果、稀為肉質聚花果(鳳梨),種子有時具翅或羽狀冠毛。約有51屬2100餘種,主產熱帶南美洲。鳳梨通稱菠蘿(波羅),為有名的熱帶水果之一,於19世紀傳入中國,已為台灣、廣西、廣東和雲南熱帶的習見栽培植物。該科還有許多種供室內盆栽觀賞。

分子生物學

分子生物學是指在分子水平上研究生命現象的科學,從生物大分子(核酸、蛋白質)的結構、功能和生物合成等方麵來闡明各種生命現象的本質。研究內容包括各種生命過程,如光合作用、發育的分子機製、神經活動的機理、癌的發生等。

生物大分子,特別是蛋白質和核酸結構功能的研究,是分子生物學的基礎。現代化學和物理學理論、技術和方法的應用推動了生物大分子結構功能的研究,分子生物學和生物化學及生物物理學關係十分密切,它們之間的主要區別在於:

(1)生物化學和生物物理學是用化學的和物理學的方法研究在分子水平,細胞水平,整體水平乃至群體水平等不同層次上的生物學問題。而分子生物學則著重在分子(包括多分子體係)水平上研究生命活動的普遍規律;

(2)在分子水平上,分子生物學著重研究的是大分子,主要是蛋白質,核酸,脂質體係以及部分多糖及其複合體係。而一些小分子物質在生物體內的轉化則屬生物化學的範圍;

(3)分子生物學研究的主要目的是在分子水平上闡明整個生物界所共同具有的基本特征,即生命現象的本質;而研究某一特定生物體或某一種生物體內的某一特定器官的物理、化學現象或變化,則屬於生物物理學或生物化學的範疇。

分子馬達

分子馬達是一類蛋白質,它們的構象會隨著與ATP和ADP的交替結合而改變,ATP水解的能量轉化為機械能,引起馬達形變,或者是它和與其結合的分子產生移動。就是說,分子馬達本質上是一類ATP酶。例如肌肉中的肌球蛋白會拉動粗肌絲向中板移動,引起肌肉收縮。而另外兩種分子馬達:驅動蛋白和動力蛋白,它們能夠承載著分子“貨物”——如質膜微粒,甚至是線粒體和溶酶體,在由微管構成的軌道上滑行,起到運輸的作用。

肌球蛋白是微絲結合蛋白,最早發現於肌肉組織,1970年代後逐漸發現許多非肌細胞的肌球蛋白。其家族有13個成員,每個成員在結構上都分為頭,頸和尾部三個部分,形似豆芽,而組成上則有輕重兩種鏈。其中的調節輕鏈是肌球蛋白接受調解的位點,就是說,調節輕鏈的磷酸化/去磷酸化狀態影響著肌球蛋白的活性。其中Ⅰ和Ⅱ型是研究得最徹底的分子馬達。一些細胞具有突變的肌球蛋白,它們能正常伸出偽足,但是卻不能成功移動。Ⅰ型肌球蛋白是單體,Ⅱ型和V型則是二聚體。趨向微絲的+極運動。蛋白的頭部能就尾部作屈伸運動,並在“屈”的時候拉動微絲相對向後運動。肌球蛋白除了參與肌肉收縮外,還被認為是細胞遷移所需的重要分子之一。肌球蛋白非常可能參與了“前進的四個步驟”裏麵胞體收縮一步。另外,在細胞突出一端也可觀察到肌球蛋白,它可能是幫助運輸粘著所需要的蛋白質,提高粘著效率。

分子探針

以分子雜交為基礎的技術均用探針來檢測具有互補序列的核酸序列。探針既可以是克隆的或PCR擴增的DNA分子,也可以是人工合成的寡聚核苷酸或經體外轉錄的RNA分子。探針必須是純一的,不含有其他不同的核酸。為了保證通過堿基互補來檢測目的基因,探針必須為單鏈分子。所以雙鏈的DNA探針在應用前必須變為單鏈,一般采用加熱的方法使雙鏈DNA探針變性,原為單鏈的寡聚核苷酸和RNA探針的RNA分子無需變性處理即可使用。用放射性同位素標記探針,則雜交分子可通過放射自顯影技術進行觀測。近代,人們發展了非放射性同位素標記係統,常用的探針標記係統是用甾類化合物地高辛配基標記探針。

非密度因子

如果一種因子在任何種群密度下均其有同樣的影響,那麼,我們稱這種因子為非密度製約因子。非密度製約因子雖對種群增長率產生影響,但實際上對種群的增長無法起調節作用。因為調節意味著是一個內穩定的反饋過程,其功能與密度有密切關係。但非密度製約因子可以對種群大小施加影響,也能影響種群出生率和死亡率。非密度製約因子對種群影響之大,可以使得任何密度製約調節因素的影響變得難以察覺。一般說來,由環境的年變化或季節變化所決定的種群波動是不規則的,而且多和溫度、濕度變化有關。

非 洲 獴

非洲獴有著健壯的身體和鋒利的牙齒,是一種機警而靈活的哺乳動物。它們因搏殺毒蛇本領高強而聞名於世,成為殺蛇高手得益於其閃電般迅捷的動作和極大的勇氣,以及對蛇毒的免疫力。

過去,非洲獴曾被人帶到很多島上,希望它們能控製那裏蛇的數量。不幸的是,它們還會吃幾乎所有的小動物,包括昆蟲、蜥蜴、鳥和各種老鼠。它們也攻擊鳥類及其他小型哺乳動物,使那裏的許多動物都瀕臨滅絕,影響了生態平衡。