书城童书与野生动物共舞
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第19章 我们一起共生共存(3)

果蝇第一次被用作实验研究对象是在1901年,动物学家和遗传学家威廉·恩斯特·卡斯特首先对果蝇进行了遗传研究。1910年,美国哥伦比亚大学的摩尔根,开始在实验室内培育果蝇,并对它进行系统的研究。之后,很多遗传学家就开始用果蝇作研究,取得了大量遗传学方面的研究成果。

大约在1910年5月,在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇。这是一个“重大的事件”,因为一般的果蝇通常眼睛都是红色的,而且果蝇那么小,要在瓶子中用肉眼注意到这个细小的变化,是不容易的,只有细心的研究者,才会有这样的“机遇”。这样一只不寻常的果蝇的发现,引发了重大的生物学发现,并由此取得了一系列的科学成就。

摩尔根如获至宝,他将果蝇带回家中,把它放在床边的一只瓶子中,白天再把它带回实验室,反复不停地观察着。不久,他让这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配,摩尔根注意到,下一代的1240只果蝇,全部是红眼的。摩尔根又从果蝇多次交配得到的后代中,挑选出一只白眼雌果蝇与一只正常的红眼雄果蝇交配,奇怪的现象发生了,后代的雄果蝇都是白眼的,而雌果蝇都是正常的红眼睛。

这是为什么呢?摩尔根认为,果蝇出现白眼,是基因突变的结果,而且这个突变的基因是位于X染色体上的,是隐性遗传的。他把这种遗传现象叫做性连锁,又称伴性遗传。

之后,摩尔根和他的学生们继续用果蝇进行实验,并创造了测量染色体上基因之间距离的方法。这样,摩尔根把一个特定的基因与一条特定的染色体联系起来,用实验证明了基因在染色体上。由此,他提出了“染色体遗传理论”,为现代遗传学的建立做出了重要贡献。

摩尔根和他的学生在十几年的果蝇研究中,不仅有许多重大的发现,也留下了许多动人的故事。其中有一个故事是,由于研究工作需要数量很多的果蝇,在实验的高峰期,人们在哥伦比亚大学旁边的地铁车站,常看见成群的学生提着装有果蝇的牛奶罐,他们要把果蝇带回家去,在餐桌上继续进行果蝇的统计。有个学生的孩子,当有人问到他爸爸是做什么工作时,他很得意地回答说:“我爸爸给哥伦比亚大学数苍蝇!”

果蝇的研究使摩尔根获得了极大的成功,有人这样评论他:“摩尔根的染色体理论代表着人类想象力的一大飞跃,堪与伽利略、牛顿齐名。”一些著名的科学家经常来到他的实验室,或是向他寻求果蝇,需要他的帮助,或是与他进行交流。例如,发现人的ABO血型的兰德斯泰纳,就希望摩尔根帮助他们从遗传学上加以论证。而另一位英国著名生物学家威廉·贝特森,是孟德尔遗传定律重新发现的主要支持者,但他一直不相信染色体遗传学说,当他有机会来到美国时,就亲自来到摩尔根的实验室,用他自己的话来说,就是要来“看看哥伦比亚的奇迹”,看过之后,他不再怀疑摩尔根的学说,转而成为一个坚定的支持者,他说:“我是为了对升起在西方的星,恭敬地奉献我的敬意而来到此地的。”

果蝇的基因构成与人类类似

目前,科学家们几乎全部掌握了果蝇基因的奥秘。在果蝇全部的13000多个基因中,已经破译了97%的基因编码。通过研究发现,果蝇的基因中有61%与人类相同,特别是果蝇与人类使用同样的或是类似的基因控制生长发育,这对基因控制胚胎发育的遗传机制的认识,是极其重要的。除此以外,果蝇在其他一些方面的研究中,对于认识动物和人的神经活动、智力和行为等都有重要的价值。

果蝇曾经被认为仅仅是一种普通的昆虫,它的生命是短暂的,但它的生命活动却不简单。果蝇甚至具有多种多样的行为能力,它可以学习, 不同个体之间有聪明与呆傻之分, 有的还有“老年痴呆”的表现。在实验条件下甚至通过饮酒、吸毒也能表现出相应的行为。有人认为果蝇还能够睡眠, 甚至做梦、唱歌等。关于人类睡眠的研究一直是一个重要的领域,科学家在对果蝇的研究中筛选到一个基因, 发现这个基因与睡眠直接相关。通过在果蝇身上进行相应的基因研究, 可以进一步扩展到小鼠和其他哺乳动物, 甚至对人类睡眠的认识,都有极大的意义。

总之,果蝇在近一个世纪以来的生物学舞台上占有举足轻重的地位,在各个领域的广泛应用使其成为一种理想的模式生物,不论在已往、现在和将来,都将为人类探索生命科学的真谛做出不可磨灭的贡献。

知识点

基因突变

基因突变是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定,能在细胞分裂时精确地复制自己,但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式,就是在一个位点上,突然出现了一个新基因,代替了原有基因,这个基因叫做突变基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。

它们的奉献

保持身体健康、防病治病、延缓衰老是人们的愿望。在长期的实践中,人们发现很多疾病可用各种各样的动物来治疗,例如古人早就知道用医蛭吸淤血,治疗肿毒疖疮等顽症。明代李时珍的《本草纲目》中记载的动物药材有461种。

我国的中医药历史源远流长,广泛使用的动物药材很多,例如牛黄、鹿茸、麝香、龟板等等。外形丑陋的蟾蜍的耳后腺可制成蟾酥,哈士蟆、海马、水蛭、蜈蚣、土鳖虫等,也都是有药用价值的宝贵资源。

在动物园中,我们见过梅花鹿或马鹿等动物,它们的头上常常长着形状各异的角。它们每年都换新角,生长中的鹿角在骨心外包有带茸毛的皮肤。我们称它为鹿茸。鹿茸可提高人体的活力,促进新陈代谢,特别是能增强大脑的机能,历代医书都把鹿茸称为“药中之上品”。此外,鹿肾、鹿血、鹿骨、鹿尾和鹿鞭等都可入药,真是“鹿身百宝”。但是,野生的梅花鹿已不足1000头,已成为国家一级保护动物。因此,要多产鹿茸和鹿肉,惟有发展人工养鹿。

麝是一种小型鹿类。麝香是雄麝的麝香腺分泌的一种物质,在中药中应用非常广泛,如“六神丸”、“麝香蟾酥丸”、“麝香膏”等均用它做原料。麝香有浓厚的香味,所以,它又是高级香水和香料的原料。

海马是一种鱼类,因为它的头形像马,所以称为海马。它的繁殖方式很奇特,每当生殖期到来时,雄海马的腹部充血,皮褶愈合形成一个育儿袋,雌海马将成熟的卵产在雄海马的育儿袋中,卵就在里边孵化成小海马。小海马发育成熟后,雄海马就像不倒翁似的前俯后仰,一条条小海马就从育儿袋中被逐渐喷了出来。海马可供药用,素有“南马北参”之称,意思是海马与吉林人参齐名,有健身、强心、止痛和催产等功效。

哈士蟆是东北地区产的中国林蛙。干制的雌性林蛙整体称为哈士蟆,晒干的输卵管称为哈士蟆油,是中药里名贵的补品,用于补虚、退热。因为中药对它的需要量很大,近来已有不少地方进行人工养殖。

蝎子是蜘蛛的近亲。因为它会螫刺人,所以常遭人们的憎恶和厌弃。其实蝎子以小虫为食,它直接或间接地消灭了许多危害人类的小虫,它的功大于过。而且,蝎子可做中药,称为全蝎,去毒的尾部称为蝎梢。它们可治疗小儿惊风抽搐、大人半身不遂等10多种疾病。蝎毒还能治疗流行性乙型脑炎。

蝎子对于人类功大于过蜈蚣既是毒物又是宝物。它有毒螯和毒腺,会伤人,但它又是宝贵的动物药材之一,有抗肿瘤、止痉和抗惊厥等功效。

癌症是使人不寒而栗的恶疾,人们谈癌色变。为了减弱和终止癌症对人类的威胁,成千上万的科学家在各个领域中夜以继日地探索着,海洋药物资源是他们研究的热点。科学家们已用海洋生物制取了很多药物。杂色蛤的提取物对肺癌细胞的生长有抑制作用;从海绵动物体内提取的一种物质可治疗口腔癌和宫颈癌,对白血病也有疗效;从加勒比海的柳珊瑚和软珊瑚中也提取到了抗癌物质。科学家发现鲨鱼很少得癌症,似乎对癌有天然的免疫力,将一些病菌和癌细胞接种于鲨鱼体内,也不能使其患病和致癌。这些发现,导致了人们对鲨鱼研究的兴趣。近年来,已从双髻鲨体表分泌物中分离出一种超强抗癌药物,从深海鲨鱼的肝脏中得到有抗癌作用的角鲨烯,还发现鲨鱼的软骨中有抗肿瘤的活性成分。科学家还从牡蛎、蛤、鲍鱼、海蜗牛、乌贼等动物体中找到了许多抗病毒的物质,可以治疗多种疾病。

澳大利亚科学家研究发现鲨鱼血可治癌

可以看出,长期以来,许多动物为人类的健康做出了无私的奉献,成了人类健康的忠诚卫士。

进入新世纪以来,人类对健康又有了崭新的认识。其基本的认知是,人类自身的健康离不开自然生态乃至动植物的健康。在人类生存的这个地球生物圈内,健康乃是一个交叉循环的概念。人与日月光华共出没,与动物植物齐呼吸,生命物质信息的交流与交换肯定是不可或缺的。大自然不健康,野生动物不健康,人类休想健康。

生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次

近年来,一个新兴的交叉学科——保护医学诞生,其核心理念是:健康涉及整个生命网;健康体系包含了包括人类在内的所有物种;生态过程联结物种之间的相互关系,约束所有的生命体系。人类活动导致的物种灭绝的速度提高到了人类出现前的100~1000倍。我们在失去大量动植物物种的时候,很可能有2008年国际生物多样性日宣传海报许多物种还没有被人类发现,而它们可能是有价值的新药物的来源。而且,所有的物种和自然环境构成了生态系统,其特点是具有服务功能,包括调节氧气和二氧化碳浓度、大气水分循环、净化饮用水、调节全球温度和降水量、形成土壤和保肥、植物授粉,以及提供食物和燃料等,因此人类的生存和发展离不开所有生命支撑的服务功能,而这种功能的丧失正是由于生物多样性的丧失引起的。

对于人类来说,生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。

直接价值生物为人类提供了食物、纤维、建筑和家具材料、药物及其他工业原料。单就药物来说,发展中国家人口的80%依赖植物或动物提供的传统药物,以保证基本的健康,西方医药中使用的药物有40%含有最初在野生植物中发现的物质。例如,据近期的调查,中医使用的植物药材达1万种以上。

生物多样性提供人类新鲜粮食

生物多样性还有美学价值,可以陶冶人们的情操,美化人们的生活。如果大千世界里没有色彩纷呈的植物和神态各异的动物,人们的旅游和休憩也就索然寡味了。正是雄伟秀丽的名山大川与五颜六色的花鸟鱼虫相配合,才构成令人赏心悦目、流连忘返的美景。另外,生物多样性还能激发人们文学艺术创作的灵感。