利用转基因植物,能不能创造夜晚发光的新型植物呢?让我们想像一下,在夏天炎热的夜晚,人们在荧光闪烁的花草林木中漫步,该是何等惬意;客厅、卧室内,要是摆上几盆夜晚发光的花卉,更是满室生辉、诗意盎然。在发光基因的研究中,遗传工程师已成功地将萤火虫体内的荧光素、荧光酶等发光物质基因转入植物细胞内,使转基因植物一到晚上即可发光。而将发光基因转入花卉内,就会使花儿更加异彩纷呈、令人神往。科学家在成功地培育发光花草后,计划再培育出发光菊花和发光的石竹花。据说,已经有人培育出转基因热带兰花,能在夜晚发出熠熠光彩,更增加了这种热带兰花的魅力。
四、延长花卉寿命
基因工程技术还可以培育出花形丰富、株型优雅以及抗虫、抗病的花卉新品种。科研人员从豆类和草中分离出的几丁质酶和葡萄糖酶的基因,可以使植物产生溶解真菌壁的酶,将这些基因转到月季细胞内以后,可望获得能持久地抗某些真菌病害的月季新品种。有人用细菌载体,将基因转入风铃草细胞,培育出一种微型风铃草,立即成为流行花卉。
延长花的寿命,对于花生产和提高花的商品价值,显得更为重要。乙烯对花的衰老调节,起着关键作用。科学家已分离出编码乙烯形成酶,将有效地阻碍乙烯的生物合成,而达到抑制花的衰老。可以预料,一种常开不败的神奇鲜花不久将会问世。
在未来的花卉育种中,通过科学家的努力,利用基因工程技术,可望按花色、花形、株型等设计,培育出具有优良园艺性状的花卉新品种,创造出一个奇妙的花卉世界。
用细菌清除“白色污染”
现在人们生活的环境中,那些号称“白色污染”的塑料袋,成为环境污染的“癌症”。因为在所有垃圾中,废纸、木材都会自然腐烂,被分解成土地的一部分,破铜烂铁会被氧化,锈蚀,唯有塑料难于自行消失。
利用现代生物技术,科学家查清具有分解塑料功能的蛋白质遗传密码,然后把这种分解功能的基因转入细菌体内,就可得到能分解塑料细菌了。这种科学的设想,现已成为现实。科学家最近发现,当细菌缺氧或缺氮而影响其生活时,会分泌出大分子聚合物来作为它的食品补充,这种聚合物正是天然塑料。对塑料有食欲的这种细菌,必定有分解塑料的基因,把这种细菌直接放入“白色污染”地区,并给予缺氧、缺氮环境,塑料将被细菌分而解之;或者把这种细菌的分解塑料基因转入另一种繁殖快、食欲好的菌体内,其工作效率将大为改进。
清扫白色污染的细菌,还有变废为宝的特殊本领。把细菌体内控制分泌这种天然塑料的基因分离出来。导入大肠杆菌体内,使细菌的肚子里吐出了塑料。现在人们已研制出一种生产效率极高的塑料细菌,其体内塑料含量占总体重的75%。科学家正在设想将能造塑料的基因植入酶母菌、马铃薯、玉米等植物内,让酶母菌也能生产塑料,让庄稼长出的秸秆可作为生产塑料的原料。这种塑料生产工艺简便、干净,当它们成为塑料废品时,把它们分解再加工也方便,不会造成环境污染。
绿色革命
20世纪50年代到20世纪60年代出现的“绿色革命”,也是遗传学对农业发展的杰出贡献。
原来,自从第二次世界大战结束后,世界上许多发展中的国家和地区,像南美洲、亚洲、非洲等殖民地、半殖民地国家相继独立。在这个过程中,人口不断增长,而农业却比较落后,粮食问题对这一地区的压力倍感沉重。于是,在墨西哥建立了一个小麦国际研究中心,专门研究如何创造出矮秆高产的品种,来增产小麦。
在菲律宾还建立了水稻国际研究中心,专门研究如何创造出矮秆高产的品种,来增产大米。
这两个研究中心在许多专家的合作下,都培育出许多优良品种的小麦和水稻,大大地提高了粮食产量。
为什么叫做绿色革命呢?因为作物都是绿色的,因为它们都含有叶绿素。绿色植物在含有叶绿素的叶肉细胞里,利用太阳的光能,把水和二氧化碳转化成淀粉之类的有机物。因为这些国际研究中心选育了许多优质高产品种的作物,这类品种的产量很高,在谷类作物的生产上是一个突破,所以叫做绿色革命。
绿色革命所带来的不仅是粮食丰收的革命,同时也是世界科学技术的革命。
生物芯片
一、第六代计算机革命
计算机为人类生存提供了更广阔的空间。办公室自动化,可免去我们早出晚归的上班路途奔波。快捷的传导信息网络,使我们耳更聪目更明。巨大的信息贮存量,为我们省出许多生活空闲。文字、图像处理技术,使我们的业余生活更加丰富多彩。多媒体、光盘、电子游戏、教学软件,成为培养后代的家庭教师。各种计算机化的医疗设备,使我们生存质量更高。计算机已成为人类生存必不可少的伙伴。
作为计算机贮存信息的关键构件——芯片,已和生物学联系在一起,这就是第六代计算机革命带来的产物生物芯片。
二、生物芯片的无穷魅力
用生物分子DNA蛋白质代替通常硅芯片上的电子元件,排列成集成电路,这就是生物芯片。在生物芯片中,信息以波的形式传播,当波沿着蛋白质分子或DNA分子链传播时,会引起它们的结构顺序变化,当一列波传播到分子链的某一部位时,它们就像硅芯片集成电路中的载流子那样传递信息。由于蛋白质、DNA分子比硅芯片上的电子元件要小得多,所以生物芯片的密度可达每平方厘米1015~1016个,比硅芯片集成电路高3~5个数量级。
生物芯片首先被计算机专家看中。现代计算机工业正处于芯片革命的十字路口,传统的以硅为材料的大规模集成电路的集成度有一定的限度,而且集成度提高后,电路密集散热的问题又难于解决,于是科学家的目光转向了以生物材料制作芯片的目标。计算机芯片必须具有存储记忆、逻辑运算等功能,而作为蛋白质组成人体大脑、内脏器官等高度智能器官的基本物质无疑是具备这些功能的关键是怎样去调动组织蛋白质这样的功能。科学家正精心试验各种蛋白质,以及各种蛋白质之间的合理搭配,以选择制作生物芯片,将这些生物芯片安装到计算机上,计算机便可模拟人脑的思维功能,其运算速度将由一般硅芯片计算机的1015次/秒提高到1019次/秒。虽然真正要造出一台生物计算机还有许多工作要做,面临的难题也很多,但其诱人的前景已吸引了千百名生物学家、计算机学家和物理学家,相信不远的将来,第六代计算机——生物计算机将会问世。
三、医学家的选择
生物芯片也被医学专家看好。医用生物芯片被设计成用DNA分子排列成密集的分子链。每个芯片约指甲大小,每片装了约40万个DNA小片段,可以通过这些DNA小片段,探查出这个DNA的结构。之所有又叫它为分子链,是因为这些DNA可以捕捉相应的DNA。通过这种用DNA分子制成的生物芯片——基因芯片,医生能及早诊断疾病。如肿瘤病人,当刚刚发现肿瘤时,从肿瘤组织中取出一块样品,用基因芯片查看样品蛋白质的基因,几分钟之内芯片就可确定肿瘤的种类,若是恶性肿瘤,即可查出引起癌变的那些有“毛病”的基因。有一种叫P53的基因,这种基因被认为是一种抑癌基因,一般正常人正是依靠P53基因来抑制癌细胞的生长,从而免受癌细胞侵袭。但是,一旦人体中P53基因失常,结构发生变化,就会失去抑癌功能,人体就易受癌细胞侵袭,患上癌症。科学家正在设计一种专用以探查P53,基因失常的基因芯片,医生用这种基因芯片能够迅速探清人体内P53,基因的状态,为某些带有变异P53基因,特别是发现P53基因早期变异的病人确定最佳治疗方案。
运用同样原理,科学家还可研制出许多常见病人的诱发基因的探查芯片,如心脏病、老年性痴呆病、艾滋病的诱发基因,用基因芯片扫描一下,便可迅速得出结果。
生物芯片除了在计算机、医学上的应用前程似锦外,在通信、工业自动化、家电、国防等领域也将是前途无量,在我们的通信设备、生产自动流水线,我们的音响、电视里,在国防的导弹、火箭中,都将会出现生物芯片。生物芯片将会从各个方面渗入我们生活的各个角落,彻底改变我们的生活面貌。