《生命的奥秘》第5章

一般来说；通过现代发酵技术生产某种生物制品需要经过三个阶段；首先要运用基因重组和杂交瘤技术生产出工程菌或细胞株；接着是大量培养细胞或进行细菌发酵；再就是将细胞与产品从发酵液中分离出来；进行纯化和后处理；获得最终产品。在这一过程中；实际操作要解决许多工艺技术问题。
比如说；在实验室里核酸的转化量每天只有10－14克；而在实际生产中要达到106克才具有规模效益；许多产品都是蛋白质、多肽类物质（如抗生素、激素、酶等药品）；对发酵过程的温度、PH值；以及某些微生物酶的作用十分敏感；需要严格的监测控制；发酵液中产物的浓度很低；含量极少；对分离提纯的技术要求精益求精；等等。
尽管如此；只要技术水平能一步步提高；利用发酵工程生产生物制品前景十分乐观。以磁性细菌为例；它能在体内自己合成10～20个磁性超微粒。
之所以叫磁性超微粒；是因为这种微粒驱使菌体沿着磁力线从上向下运动。
将磁性超微粒从菌体中分离出来；可以分析出它们都是些四氧化三铁结晶；很容易固定葡萄糖氧化酶；大约1微克（10－6克）细菌生成的超微粒可以固定200微克的葡萄糖氧化酶。而相比之下；人工制造的磁性超微粒；1微克只能固定1微克；固定能力相差200倍。固定在磁性细菌生产的天然超微粒上的酶；活性也提高40倍。还可以将磁性细菌与绵羊的红血球融合。因此；科学家们相信这终将会给人类攻克癌症带来希望。因为人工合成的磁性超微粒往往不均匀；颗粒也大；导入人的血球很困难；且易使细胞毒化。而天然的磁性超微粒均匀一致；可以先将酶、抗体以及抗癌药物固定其上；再导入白血球和免疫细胞里；从体外进行磁性诱导；有可能最终制伏癌细胞而又不毒化正常细胞。
只要搞清磁性细菌合成超微粒的机理；就可以运用生物技术的基本手段；利用大肠杆菌大量生产这种神奇的微粒；以造福人类。
生物学上有一个原理；杂交的后代性能比其父母代具有明显的优越性；然而；不同种间又有不亲合性；杂交后无法产生种子。现在有了植物细胞工程技术；可以进行离体试管授精和幼胚培养；克服了杂交育种的障碍。
这里所说的〃试管婴儿〃是人工种子；用人工方法直接制成种子；进入市场使新品种迅速推广应用。这些人工种子是杂交生成的体细胞胚（也叫胚状体）；用富含营养和其他必要成分的凝胶物质包裹起来；制成外观、功能与天然种子相似的颗粒。在适宜的环境条件下；这些人工种子和天然种子一样可以发芽生成为新的植株。
人工种子与天然种子相比有许多优点：可以在室内生产；不受外界环境条件的影响；可提高育种效率；一个新播种用通常方法培育需要7～8年时间；而用人工种子只要3～4年；可以缩短一半时间；还可以在培养基和凝胶物中加进所需要的物质成分（如生长激素、有用农药、化肥……）人工种子
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播种后生长出来的植物就有一定的抗逆性；人工种子大小均匀；出苗整齐；好贮存和运输。
植物受精技术自1962年试验成功以来；在小麦与黑麦杂交、甘蓝与大白菜杂交等40多种植物上都获得了成功。利用幼胚培养技术也在小麦与大麦等13个属间杂交上获得成功。最近几年；美、日、法、加拿大等国家都在人工种子研究方向上加大了投资力度；商品化的程度也提高了；许多人工制作的水稻、玉米、棉花、胡萝卜、柑桔、芹菜、莴苣等植物的种子；已先后登台亮相。
有了生物工程技术；科学家就可以让饲养业改天换地；让人们面对产肉多、产奶多的牛；产毛多的羊；长得快又省料的瘦肉型猪而且不暇接。
1985年；韩国首次成功地培育出4只〃超体鸡〃。方法是通过给一般火鸡和母鸡吃控制细胞分裂的药；使它们的染色体增加为117个（比一般的78个多了39个）。这种鸡重3430克；比一般鸡（1900克）重78％。
1988年；墨西哥的波托西牧场在墨西哥国立自治大学专家的协助下；已培育出一种矮小的瘤牛。他们选择了六代〃布拉曼斯〃瘤牛分别进行基因处理；逐代培育；每代牛都变矮20厘米左右。最先用的瘤牛；成年后的体重可达1200公斤；身高1。8米。经过多代培养；目前育出的矮牛体重只有135公斤；身高仅90厘米。这样；饲养矮牛所需要的饲料只是正常牛的1／10；而产奶量可达正常牛的1／2；有5倍的效益。再加上这种矮牛一年可生4头新牛；效益就更高了。
1991年；中国运用基因工程技术成功地创造出〃转基因鲤鱼〃。这种变种鱼已有了第三代。它的食量大、长得快；是普通鲤鱼生长速度的2～3倍；这种生长快速的性状是可以遗传的；中科院水生所的科研人员已建立了一个完整的转基因模型。他们用转基因的方法人工培育的金鱼；也比普通金鱼的生长速度高4倍。科学家们还用细胞工程获得了新的鱼种。这种使鱼卵和细胞融合的技术；是将鱼类的培养细胞注入鱼类未受精卵；从而获得了鱼类体细胞工程鱼。他们还将草鱼身上的细胞核取出来；移植到鲫鱼未受精卵中；培养出形似草鱼；鳞像鲫鱼的变种鱼。
1992年；英国爱丁堡的一家药品公司已经培养了一只名叫〃特蕾西〃的转基因绵羊。科学家们在〃特蕾西〃还处在胚胎时；就把一种人体基因植入其中；培养出了这只转基因绵羊。现在〃特蕾西〃产的奶中每升含有人体蛋白α—1—抗胰蛋白酶多达30克。如果人体缺乏这种蛋白；就会引起肝功衰竭、肺气肿、囊性纤维变形等疾病。仅在欧洲和北美洲；患有这种自身不能产生AAT蛋白的遗传病病人就有10万。通常这种药用蛋白都是在实验室中用动物细胞高成本生产出来的；而利用〃特蕾西〃所产的奶；问题轻易地就得到了解决。
将家畜的卵细胞放在试管中培养成熟后；进行体外受精再在试管中培养发育成早胚；进行冷冻贮存备用或直接移植到受体母畜体内；使之继续发育直到产出仔畜。目前用体外培养、体外受精技术已经培育出的牛、绵羊、山羊、猪及老虎等试管动物300多只。1980年；美国科学家波尔格用卵细胞体外培养、受精、培育成胚胎；创造出〃试管牛〃。1982年；前苏联的家畜遗传繁殖研究所的专家；将牛的卵细胞进行体外培养；体外受精；然后将充分发育的胚胎移植到受体母牛体中；1983年产出了正常发育的牛犊。1986年4月日本福岛县福岛种畜场；成功地将〃黑毛和种〃肉牛的精子与荷兰的种奶
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牛的卵子在体外实现了受精；并将两枚受精卵冷冻保存；后又移植到一头荷兰种母牛体中；使其一次生出了两头杂交牛犊。这是世界上首次使冷冻杂交胚胎移植的〃试管牛〃。1992年12月；智利两位科学家首次使骆马卵子试管受精成功。
中国自1986年以来；已先后在小鼠、兔子、绵羊和牛身上体外受精育出试管鼠、试管兔和试管牛。美国在1990年成功地试验了试管虎；有3只虎崽在奥马哈动物园降生；让人们从中看到了保护濒危动物的新途径。
动物的繁殖
爱情的叛逆者
在鸟类的王国里；一般都是雄鸟比雌鸟羽色漂亮、体态英俊。从体态和羽色来看；鸟类之中的彩鹬却是极为特殊的一例。它是雌鸟大于雄鸟；而且雌鸟比雄鸟美丽；雌鸟的背上呈橄榄色；胸、喉部富有赭色的羽毛；胸、肩及翅膀上还有白、黑、红褐等多种颜色的斑纹；它的嘴像是涂了粉红色的口红；整个外貌鲜艳夺目；而雄鸟则暗淡无光。
在配偶关系上；彩鹬也与其他鸟不同；它们是〃一妻多夫〃制。当雌鹬找到伴侣时；便与它亲热相处；交配产卵；一旦产下4～5个卵后；它便抛弃这个〃丈夫〃而另寻新欢。雌鹬对自己产的卵毫无兴趣；整个繁殖期；从筑巢、孵化到育雏全由雄鸟承担。其实这种现象并不是什么〃喜新厌旧〃的意识；而是在自然界繁衍种族的适应结果。彩鹬筑巢多在临水的小岛上或灌木丛中。
雌彩鹬在不断寻求新配偶时；也常发生争夺雄彩鹬的激烈战斗。它们双翅下垂；尾羽散开；两眼怒视；还不断发出尖厉的叫声；互相对峙着；把对方视为仇敌；护围着已抢夺的雄鸟。
彩鹬几乎全年可以繁殖；但在6～9月份进行较多；因为这时是雨季；植物茂盛；水域面积大；幼鸟出世后；容易找到食物。彩鹬的卵较大；一般长3。6厘米；宽2。6厘米；外壳带有黄色、咖啡色、褐色的斑纹；精致美观。
这自然是一种保护色；可防止蛇和其他敌害的侵扰。它喜吃嫩叶嫩芽；也吃蚱蜢、蟋蟀、蠕虫和其他昆虫。它们能飞善跑；又善于游泳；行动很灵活；但却又十分谨慎。
彩鹬在世界上的种类很少；我国仅有一种；除云南外；长江中下游；华南一带；以及台湾、海南岛都有分布；夏天也飞到华?