书城童书学生最想知道的未解之谜:化学家的困惑
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第28章 生物的化学之谜(1)

昆虫的“化学武器”之谜

各种昆虫都有许多“天敌”,它们随时都要注意防御。但是,它们各自的防御方法都不相同,有的会逃,有的会躲,有的会迎上去较量一番,有的利用自身携带的“化学武器”,施放有毒或有刺激性的气味,以抵御外敌。气步甲是一种小甲虫,又叫做放屁虫,在我国、日本、印度尼西亚等地均有分布。它身为黄色,有黑色斑点,长不过2厘米,攻击“敌人”的本领却很惊人。一旦遭到“敌人”追捕时,它便会从尾后喷出一团团烟雾,进行自卫。原来,它的体内有3个小室,分别贮有氢醌(音:kūn)、双氧水和酶。一遇到“敌人”,它便紧缩肌肉,使这3种化合物立即进入“反应室”,成为一种具有恶臭,并有刺激性的毒液——醌,瞬间即行爆发。根据科学工作者的计算:这些反应放出的大量热,能使混合物的温度高达100℃,在气体压力的作用下,可以将毒液喷出几厘米远,并且发出“哔叭”的爆炸声。它在4分钟里,可以连续爆发29次,真可谓是有效的“化学武器”了。对手经它这一威吓,早已退避三舍了,甚至连披着“盔甲”的犰狳(音:qiúyú)也望而生畏,拔腿便跑。如果它的毒液溅在人的皮肤上,人也会感到灼痛。

斑蝥(音:máo),又叫斑猪、龙蚝、地胆,是有毒的甲虫。它全身披黑色绒毛,并有黄色斑点,身长1~3厘米,我国各地均有分布。它在受到攻击时,便从足的关节处分泌出黄色毒液。这种黄色毒液里含有强烈的斑蝥素,毒性极大,能破坏高等动物的细胞组织。人接触到这种毒液,皮肤会红肿起泡。斑蝥素的毒性虽然很大,但是可以入药,早在南宋时代,杨士瀛著《仁斋直接方论》中就有记载。近10年来,斑蝥素及其类似物质具有抗癌功效,也为人们所重视。我国已开展了这方面的研究,经过临床试验也有一定效果。

生长在拉丁美洲巴拿马山谷的千足虫,全身有175个环节,每一个环节都生有毒腺,并能喷出高度麻醉和腐蚀性的物质。它一旦遇到“敌人”,全身各个环节一齐放出毒液,构成一个扇形喷射面,使“敌人”难以靠近,从而乘机逃之夭夭。它的毒液如果溅入人的眼里,便会使人马上失去视觉;沾在皮肤上,那块皮肤便会顿时感到麻木。不过,毒液的毒性消失后,眼睛的视觉、皮肤的感觉,便会恢复原状。许多昆虫就是靠多种多样的自卫本领,在生存斗争中保护自己的。

植物会“交谈”之谜

树木、花草、谷物、蔬菜种在哪里,便长在哪里。它们本身不能走动,也不能自己发声,那么,它们在同类之间是怎样传递信息的呢?

近几年来,科学家们做了大量研究,发现植物与植物之间是以某种特殊的方式“交谈”的。美国华盛顿大学的生态学家已证明,柳树遭到毛毛虫和结网虫袭击的时候,会释放出一种能影响邻近树木的化学物质,告诉周围的“同胞”及时采取防卫措施。

还有人发现,树木会以提高叶子的一种化学物质——苯酚的浓度来保护自己。一些科学工作者推测,新生叶子所以不那么吸引昆虫,其原因可能是嫩叶滋味不如老叶好,营养也少。令人惊奇的是柳树受到害虫侵犯时,不仅受侵害的柳树内部营养物质含量发生变化,而且也使周围未遭侵犯的树木的营养物质含量发生变化。周围树木是怎样得到信息的,真是一个谜。为了揭开这个谜,研究人员对受害树木作了细致的检查,发现它正在分泌一种化学物质,这可能就是它的“电报密码”。可是这“电报”是怎样发出去的呢?他们检查了树根,发现它们的根并没有连结。于是他们断定,这是靠风力传递的。他们又想,这种化学物质是树木自身的分泌物,还是有害昆虫的分泌物呢?他们在没有受到虫害的甜枫树上试验——用人工方法伤害它,结果它也分泌出自卫性的化学物质。研究植物分泌的用以传递信息和自卫的化学物质很有意义,一旦科学家们把这个奥秘揭开,就可以为人类提供一种很有效的控制虫害的手段。将来,如果能用人工方法合成这种化学物质,并把它喷洒在易遭虫害的植物上,激发它们分泌不合害虫口味的化学物质,使害虫望而却步,那就无须再用那些污染环境的杀虫剂,也可以保证植物生长得更加茂盛。

疲劳的化学因子

南非科学家研究显示,疲劳的感觉源自一种名为白细胞介素-6(IL-6)的化学物质对大脑的刺激。这一发现有望帮助寻找治疗慢性疲劳综合征等疾病的方法。

人们通常认为,疲劳是过度劳累的肌肉无法发挥正常功能的结果。但越来越多的证据表明,在肌肉尚未过度劳累前,大脑就会发出“指令”,使人感觉疲劳,以防止肌肉过度运动而受损。

南非开普敦大学的科学家发现,白细胞介素-6是一种多功能细胞因子,在人体免疫系统中起重要作用。长时间锻炼之后,人体血液里白细胞介素-6的水平会上升到平时的60~100倍。给健康人注射白细胞介素-6,会使人感觉疲劳。

科学家对7名运动员进行试验。在他们进行万米长跑前,给其中一组注射白细胞介素-6,另一组注射安慰剂,然后记录长跑成绩。1星期后将两组人交换,再试验一次。结果,注射白细胞介素-6后,运动员的成绩平均要比注射安慰剂者慢1分钟左右。在万米长跑中,1分钟已经是相当明显的差异。

研究人员说,一些运动员在某段时间会感觉异常疲劳,无法正常发挥水平,这可能与体内白细胞介素-6过多有关。使用抗体阻止白细胞介素-6起作用,就有可能减轻疲劳感,缓解相关疾病的症状。不过,专家也同时指出,由于白细胞介素-6还有许多其他生理功能,阻止它起作用可能有负面影响,因此抑制白细胞介素-6这种方法在用于实践之前还需谨慎试验。

人类记忆的密码

记忆,是一种奇异的生命现象,吸引着众多的人去探索它。

早在远古时期,人们就对记忆现象产生了浓厚的兴趣。古希腊哲学家柏拉图叫它“火在蜡上烧成的景象”。但是脑子里的什么东西起着蜡的作用?外界的景象又是怎样烧进去的呢?一直是个谜。

近年来,人们逐渐认识到,记忆跟大脑中的化学变化有着密切的关系。

人们发现,人的记忆力跟大脑细胞的数量有关。著名物理学家爱因斯坦逝世后,神经组织学家仔细研究了他的大脑切片,发现他的大脑细胞数量远远超过一般人。人的记忆力不但与遗传因素有关,还与后天的勤奋有关。儿童的脑细胞数量比成年人多,就是因为有些脑细胞在后天得不到记忆的锻炼,才自行死亡。

美国科学家做了一个实验:他们对涡虫进行实验研究,每次在开灯的同时电击一下它,重复多次之后,这些虫子对灯光形成了条件反射,他们又把这些有记忆的虫子碾碎,给那些没有经过训练的虫子吃,结果这些虫子知道躲避灯光。因此科学家推测:这些虫子获得了某种记忆的化学物质;也就是说,记忆与化学物质有关。

后来,另一些科学家也做了一些实验,他们把大鼠放在一个有明室和暗室的笼子里,喜欢黑暗的大鼠总是躲在暗室里。科学家多次电击它们,把它们训练得害怕黑暗。然后把这些大鼠的脑子里的化学物质提取出来,注射到正常的白鼠脑子里,结果这些白鼠也害怕黑暗。

记忆导电跟哪些化学物质有关呢?

科学家对鼠脑子里的化学物质进行研究,成功地分离出微量记忆物质——一种由多种氨基酸组成的多肽分子。科学家人为,这些分子的不同的排列次序和组合的速度很快,从而在脑子里形成更多的蛋白多肽,对记忆有很大的影响,就像增加线路和电子元件就可以产生新的电子设备一样。另外一些科学家认为记忆跟乙酰胆碱有关。但是,记忆的化学物质到底是什么?记忆的过程到底是什么?现在还是一个未解之谜。

舍利子形成之谜

2002年二三月间,安奉于陕西省扶风县法门寺的佛指舍利赴台湾巡礼,引起极大轰动。为确保佛指舍利在运送、巡礼期间的万无一失,两岸有关方面制定、采取了极其周密的安全保卫措施——在为坛城(放置佛指舍利的鎏金铜塔,重63千凤眼菩提舍利子克、高134厘米)安装了重达270千克的防弹、防火、防震玻璃罩的同时,两岸佛教界400多人,乘2架专机随机护送;到台后,从机场到供奉佛指的台大体育馆,沿途10万信众恭迎,可谓万人空巷;安置佛指的舍利亭内装有红外线感应器和摄像头,可随时监控现场情况;与此同时,由大陆24名武僧、台湾120名金刚组成的护法团,与其他有关人员配合,组成4道屏障,24小时护卫。这一切,足见佛指舍利的珍贵和重要!