世界科学博览2-生物工程与高新科技
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    基因技术

    转基因小鼠变身“长跑健将”

    科学家近日发现,通过改动小鼠的一段基因,可以增加小鼠的肌肉纤维组织,提高其运动能力,降低其肌肉的运动损耗。

    转基因老鼠人的肌肉由4种主要类型的纤维组成,其中包含两种“慢肌”和一种“快肌”,它们分别适合持久运动和急速运动。但是第四种类型的纤维却极少为人所知,这种纤维的“代号”是IIX,它分散在各类不同的肌肉之中。

    现在,美国波士顿的一个研究小组偶然发现,一段基因的改变可以使小鼠几乎所有的肌肉纤维组织类型都转变为IIX型。研究发现,这些参与实验的小鼠的奔跑能力提高了25%。

    这项研究也暗示了IIX型肌肉纤维可能是人类运动能力的有力贡献者,与普通人相比,世界级运动员自然拥有更多的IIX型肌肉纤维,高强度的训练可以促使IIX型肌肉纤维的生长。

    哈佛大学医学院的另一位专家Zoltan Arany指出,这项发现一旦得到有力证实,可能会被充分应用于未来的体育竞技中。

    在此之前,曾有研究表明,某些肌肉纤维的增强可以抑制肌肉萎缩。所以,Arany指出,未来对这些肌肉纤维的研究可能会给那些患“肌萎缩性脊髓侧索硬化症”和其他肌肉萎缩病症的病患以帮助。

    不同类型的肌肉纤维支配着人体从事不同类型的运动。I型和IIA型等慢肌纤维在力量与爆发力方面比快肌纤维逊色,但其拥有很好的耐力。小腿上的比目鱼肌充满着这种纤维。从事耐力性运动的人,如马拉松运动员,其体内慢肌纤维比例较高,他们在运动时,肌肉能量供应的方式是有氧氧化。

    IIB型等快肌纤维收缩时间短、易疲劳,善于以无氧方式供能。快肌纤维比例高的人善于从事快速和爆发力强的运动,如举重运动员、短跑运动员,其体内的快肌纤维比例占多数。

    IIX型肌纤维的特性正是处于慢肌纤维和快肌纤维之间,兼有快肌纤维和慢肌纤维的某种特性,在氧化代谢方面与慢肌纤维相似,在生物物理特性方面与快肌纤维相似。现在有一种推断认为,这种肌纤维是快肌纤维向慢肌纤维转化的一个环节,这种转化可以通过适当的训练进行;但遗憾的是,它的功能还不为人们所熟知。

    4年前,Spiegelman的研究组发现,PGC-1基因可以使混合类型的肌纤维转化为慢肌纤维。现在他们通过对小鼠的转基因试验,发现转基因小鼠的肌肉纤维中几乎100%包含有大量的IIX型肌纤维,但其在普通小鼠中仅为15%~20%。有着更多IIX型肌肉纤维的转基因小鼠,表现出更强的有氧运动能力。

    “人兽混种”的前景如何

    美国内华达大学的科学家们经过几年的实验,培育出了世界上第一只“人兽混种”绵羊,它体内含有的人类细胞比例达到15%,而动物细胞比例则为85%!事实上,多组美英科学家都在进行相似的“人兽混种”实验,英国科学家计划用母牛的卵子打造“人牛混血”胚胎,美国耶鲁大学的科学家则在打造“人脑猴子”,美国明尼苏达州罗切斯特梅奥医院的专家则在进行“人猪混血”实验。

    美国科学家希望从这些“人兽混种”动物身上培育出可以移植给人类的器官。然而,美国食品和药品管理局则担心这种来自动物身上的混血器官会将致命的隐性病毒带给人类,从而引发一场“生物梦魇”,所以,将来每一位接受动物器官移植的实验患者,事先都可能必须签署一份“放弃生育权”协议,用自己的生育权换取治愈疾病的机会,以免将可能的“隐性病毒”遗传给后代。

    美国科学家进行“人羊”研究的最终目标,是在绵羊体内“种”出人类患者需要的各种可移植器官。这一过程包括:科学家先从病人的骨髓中提取出干细胞,然后将其注入一只绵羊的胚胎腹膜中,等待胚胎发育成型、羊羔降生后,人类的干细胞也会通过新陈代谢系统进入羊羔所有器官的循环系统。当小羊羔成长两个月后,它体内的肝脏、心脏、肺脏和大脑都会拥有部分人类基因,这时就可以“回收利用”,用来移植给需要的人类患者了。

    赞加尼教授说:“我们只需从患者的骨髓中提取出56克左右的干细胞,将它们注入这些动物的胚胎腹膜中,这些干细胞就会通过新陈代谢系统进入羊羔的身体循环系统中。56克左右的干细胞或骨髓细胞就足够注入10个绵羊胚胎中,所以你不仅只有一个器官可供移植,如果第一个器官移植失败了,你还有很多个备用器官可以利用。”

    赞加尼教授称,他们研究的最终目的就是将“人兽混种”绵羊培育成为人类器官移植的“活体工厂”,为需要器官移植的人类患者提供组织器官,同时这些“人兽混种”绵羊也可以用于药物实验,研究各种人类疑难杂症。

    然而,“人兽混种”动物的实验,在科学界引发了许多忧虑和担心。不少动物权利人士担忧,一旦人类和绵羊的细胞混合到一起,就会形成新的融合细胞,并产生出兼具人类和绵羊特征与性格的混血怪物。不过赞加尼教授对此解释说:“将人体细胞注射进早期的绵羊胚胎中,并不会导致融合细胞的出现。”到目前为止,研究人员还没有发现混种绵羊表现出除绵羊以外的其他动物的习性。

    还有人担心,将动物身上的器官移植到人类身上,将大大增加人类传染动物病毒的风险。科学家普遍相信,艾滋病病毒正是从动物身上传染来的。

    全球首只人羊事实上,美国食品和药品管理局也有这样的担心,并且已经对这样的实验做出过一些规定。美国迪亚克林(Diacrin)公司是第一家将动物干细胞用于临床实验治疗人类疾病的公司之一,他们曾获得美国政府许可,尝试用一一些猪身上的胚胎干细胞来治疗慢性脊髓受伤患者。1999年,该公司科学家还曾将猪胚胎的脑细胞移植到人类中风患者的大脑内,并希望猪胚胎的脑细胞能够替代患者大脑中由于中风而死掉的脑细胞,使中风患者获得有意义的康复。然而,美国食品和药品管理局担心这样的实验性治疗会将一些对猪无害的隐性病毒传递给人类,或使人类的生殖细胞基因发生更改,所以美国食品和药品管理局要求每个参与临床实验的患者都必须签署一份协议,发誓接受这些动物干细胞移植后,他们将永远不会再生儿育女。

    科学家认为,一旦“人兽混种”绵羊器官移植成为可能,那么“放弃生育权”协议将会存在很长一段时间,美国食品和药品管理局必须等到拥有足够的数据相信,这样的移植手术不会对人类造成危险,不会更改人类的生殖细胞基因,然后才会取消和病人之间签署的这种协议。美国食品和药品管理局也许会通过研究器官移植患者的精子或卵子来确定他们的生殖细胞基因是否发生了改变,然而,由于移植手术患者“放弃生育权”后,可能必须强制接受绝育手术,这就可能会形成一个怪圈:美国食品和药品管理局无法通过患者的精子和卵子来确定他们的生殖细胞基因是否被更改,所以也就永远不可能收集到足够的数据,确定这种动物器官移植手术是否对人类安全。

    “人兽混种”挑战传统伦理

    在几年前的一个实验中,美国明尼苏达州罗切斯特马约医院的杰弗里-普拉特医生通过将人血干细胞注入进猪的胚胎,已经培育出一些“人猪喀迈拉”,这些猪体内的血管中既流着猪的血,也流着人的血。普拉特称,一些人血细胞和猪血细胞已经自然发生结合,这对医学界是一项重要的发现。因为科学家一直在考虑将一些猪器官移植到病人身上,但同时又不知道猪身上的病毒会不会潜入人体内,对人类形成危害。

    “混种”实验侵犯人类尊严

    不管“人兽混种”动物实验对科学和医学具有多么重大的意义,它仍然引发了巨大的伦理争议,受到了许多传统派人士的猛烈抨击。美国乔治敦大学哲学教授、美国总统生物伦理学委员会成员艾尔芬索·格梅兹·罗波教授将类似的实验斥责为“不道德”,是“对人类尊严的侵犯”。许多批评者认为,科学家的这种实验是在扮演上帝的角色。

    针对美国科学家秘密进行的“人脑猴子”实验,批评者指出,科学证明人类和黑猩猩拥有985%相同的DNA,而非人类灵长类动物常常能通过学习使自己更类似人类——譬如一些猩猩能够认字、计算、画画等,而拥有绝大部分人类脑细胞的猴子到底是不是会像人类一样聪明昵?

    从6年前开始,一个由神经学家、生物学家、动物习性学家、律师和哲学家组成的美国调查委员会就对人类和灵长类的“混血”实验进行了调查,这个总部设在美国约翰·霍普金斯大学的调查委员会称,科学家将人类的脑细胞注入非人类灵长生物的大脑,将会导致“灵长类动物的大脑产生富有意义的物理和生物化学改变,使其变得更人类化”,从而导致灵长类动物的认知、情绪和习性都发生巨大变化,其行为和思想可能更近似人类。调查委员会甚至还担心这些拥有人类脑细胞的猴子或许完全有能力认字读书看报,从而引发一系列伦理问题。

    动物也有自己的生存权

    美国生物学激进分子杰里米·里夫金则认为,动物也有自己存在的权利,它们不应该被科学家用作“混血”研究,他认为尽管这些研究也许会导致某种医学突破,但科学家仍然应该立即罢手。里夫金抨击“人兽混种”实验时说:“除了这些奇怪的‘人兽混种’实验外,仍有其他许多种方法可以发展人类医学和改善人类的健康。”

    一名叫做布兰的加拿大不列颠哥伦比亚网民则说:“这种实验简直有点像一个恐怖故事,我无法相信这一切。”据悉,加拿大早在2004年就通过了《人类援助生育法》,该法律禁止加拿大科学家研究“人兽混种”产品,它尤其禁止科学家将动物细胞注入人类胚胎或将人类细胞注入动物胚胎中。

    相关报道:正在进行的其他“混种”实验

    “人牛”混血胚胎:999%属于人,01%属于牛

    2006年11月6日,英国伦敦国王学院和英格兰东北干细胞协会的专家宣称,他们已经向英国“人类受精和胚胎管理局”提出申请,希望获得实验许可证,通过人类细胞和母牛卵子制造出“人牛”混血胚胎,促进干细胞的研究。干细胞是能够分化成人体各种组织的主要细胞,它们能被用来修补和治疗各种病变的人体器官,但由于通过人类早期胚胎获得干细胞的工作相当艰难,所以科学家在研究工作中开始面临人类卵子供应不足的困境。而由于动物卵子的来源很多,所以如果用动物卵子来代替人类卵子进行胚胎干细胞研究,将会解决人类卵子短缺的问题。

    英国伦敦国王学院干细胞生物实验室主任斯蒂芬·明格称,任何哺乳动物的卵子都适用于他们的研究,他们之所以选择母牛卵子,是因为他们可以从被送到屠宰场的母牛卵巢内找到大量的母牛卵子。

    如果实验申请获得通过,科学家将通过克隆方法炮制“人牛”混血胚胎。这个混血胚胎将拥有999%的人类基因和01%的母牛基因。

    长“人脑”的猴子:猴脑注入800万个人脑细胞

    几年来,一组美国神经科学家正在加勒比海岛国圣基茨和尼维斯的圣基茨岛上一个实验基地中从事着一项秘密的研究,试图创造一些拥有部分人脑的灵长类动物。据悉,驻扎在圣基茨生物医学基金会的研究小组已经对一组小猴子进行了实验,每只猴子的脑内都被注入了800万个人类脑细胞。以前的实验显示,这些人类脑细胞将会和猴子的脑细胞结合在一起生长。

    这一“人猴混血”实验的负责人是美国耶鲁大学的尤金·雷蒙德博士和加利福尼亚“伯纳姆协会”干细胞研究中心主任埃文·辛德教授,他们从事这一“人猴混血”研究,目的是为了研究人类脑细胞和运动神经元的秘密,从而找到医治帕金森病的方法。

    “人猴混血”实验负责人雷蒙德博士强调称,所有用于实验的猴子的大脑都只拥有一小部分的人类脑细胞。雷蒙德道:“我们最多只向猴子的大脑中注进了800万个人类脑细胞,而猴子大脑拥有200亿~400亿个脑细胞,因此800万个人类脑细胞只是九牛一毛,远远不足以影响猴子的大脑特性。”雷蒙德博士的同事辛德教授也称,用于实验的猴子绝不会变得像人类一样聪明,辛德教授道:“我敢担保,即使你发现一只拥有绝大部分人类脑细胞的猴子,那它也绝不会因此聪明得能够像莎士比亚一样写剧本。”

    让老鼠当“人父”:老鼠产羊精子实验已成功

    美国斯坦福大学生物医学伦理研究中心主任戴维·马格纳斯透露,美国科学家的一个“人兽混种”实验尤其引起科学界的担忧,这是一个让老鼠产出人类精子的实验。据悉,早在两年前,美国宾夕法尼亚大学的研究人员已经通过组织移植技术,成功地让老鼠产生出了羊的精子。

    而这些科学家正试图通过向老鼠体内注射人类细胞或进行组织移植,改变老鼠的部分基因,从而让老鼠身上能够生产出人类的精子。一旦这些由老鼠制造的人类精子和如法炮制的人类卵子能够“成功结合”,科学家将可能利用试管技术培育出一个受精胚胎。如果这个胚胎被植入代孕母亲的子宫中怀孕,他将有可能成长为一个健康的婴儿。也就是说,这个婴儿的“父母”将是一对接受过基因实验的“混血喀迈拉”老鼠!

    马格纳斯当时对记者道:“我不知道这一实验有什么现实性意义,我想大多数人都会认为这个实验的目的相当有问题。它严重违反了人类的伦理和道德标准。”

    人类曾是猛兽猎物

    通过研究DNA,科学家发现了许多有趣的、颠覆性的史实:人类祖先原本是弱肉强食的受害者,经常被猛兽猛禽捕杀,这样反而促进了人类智力的发展;杜马伊头骨化石包括北京人在内的直立人并非现代人的直系祖先,人类真正的祖先直到距今6万多年前才走出非洲,而且人数大约只有4000人;人类今天仍在不断进化,距离现在最近的一次基因进化就发生在5800年前。

    DNA发现1灭绝的“兄弟姐妹”

    新的研究发现,在人类的史前史当中,不止一次出现过具有现代人特征的人种,这些人后来又因为不明原因灭绝了。

    人类起源于东非大草原。科学家用DNA的进化速度校准了“分子钟”,来衡量DNA多久会出现一次遗传变异。现在的黑猩猩与人类的DNA中共有3500万个化学键不一样,这表示二者大约在500万~600万年前“分家”,走上了各自进化的道路。

    2001年,一个科研小组在非洲乍得挖出了一个号称是迄今为止人类进化谱系中最早的原始人类的化石,它被命名为“萨赫勒人乍得种”(呢称为杜马伊,在当地土话中的意思是“小孩”)。按照上面的结论,这种古人类应该是出现在“分家”之后。可是,研究者通过测试发现,这种人生活在大约700万年前。这说明,“杜马伊”是另外一个新人种,只能算是现代人的近亲,而非人类的直系祖先。

    DNA发现2虱子DNA可以解谜

    德国科学家马克·斯多克发现,可以对两种虱子的DNA进行比较,从而计算出体虱何时从头虱进化而来——因为DNA的进化速度是有规则的。最后,他跟德国马克斯·普朗克进化考古研究所的同事得出结论:这个虱子进化的分岔点最早发生在114万年前。由于新种类虱子的进化是因为有新宿主的出现,因此可以推断,人类祖先就是在那个时候褪掉了体毛、穿上了衣服以蔽体保暖。

    DNA发现3现代人祖先不超过4000人?

    在250万年前,一个新的人种“能人”在非洲出现了。能人是首个大脑容量大于黑猩猩的远古人种,而且也是首先学会制造工具的人种。能人的直系后代“直立人”更是迈出了进化史上的关键一步——走出非洲。

    虽然在200万~100万年前,直立人就已散布到了欧亚大陆,但是DNA却显示,这个人种后来灭绝了,直立人并不是我们的直系祖先。

    智人关于这一段进化历史,旧有观点是:在欧亚大陆上的直立人都发生了基因突变,最后得以进化为现代人的祖先“智人”。可是,科学家对Y染色体的研究却推翻了这个推测。科学家发现,直立人和现代人的Y染色体大大不同,而Y染色体是由父亲直接传给儿子的,因此它可以用作追寻祖先的线索。美国斯坦福大学的分子人类学家彼得·昂德希尔追踪了来自世界2l地的1062名男性身上的160个Y染色体突变,根据分子钟技术,他的结论是,这1000多人最近的共同祖先生活在89万年前的非洲。通过计算他得出结论:当今人类的祖先直到66万年前才离开非洲,这与直立人100万年前就离开非洲的结论有着明显不同。

    根据目前人类Y染色体的差异和种类,人口遗传学家推测66万年前离开非洲的男性只有大约2000人。假如同时离开的女性人数与男性相当,那么当今人类的祖先总共不出4000人。

    此外,研究人员还发现了3种在语言、文化等高级智能进化方面起到重要作用的染色体。

    第一个被称为FOXP2。FOXP2基因遭到损坏会造成罕见的语言疾病。根据科学家的推测,FOXP2最晚可能于5万年前出现。如果这个推论成立的话,那么人类就是在离开非洲后才掌握了语言。

    第二个基因被称为“小脑症基因”,它大约出现于37万年前,那个时候的人类学会了使用符号。

    第三个基因被称为ASPM,出现于5800年前。这个基因出现之后,智人进一步进化,人类在近东地区建立起了第一批城市。

    DNA发现4人类曾是猛兽猎物

    通过对DNA的研究,科学家还发现了人类进化的关键基因——HARl。

    HAR1存在于许多种动物体内,不仅黑猩猩和人等哺乳动物有,连很多鸟类都有。加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的戴维·豪斯勒是HARl的发现者,他介绍说,这部分DNA的118个化学键在3100万~500万年前只有2个发生过改变,可是在从黑猩猩到人类的进化历程中,却有18个化学键发生了变化。这一变化,可能就是南方古猿进化为人类的关键。科学家还发现HAR1在人类大脑体积增长过程中起到了至关重要的作用。

    南方古猿此外,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经遗传学家丹尼尔·盖楚温德正在将黑猩猩和人类的大脑皮层基因活动、高级思想活动进行组合研究。盖楚温德发布报告称,人类拥有的“高级”基因可以影响信号从神经元到神经元的传送速度,从而影响大脑处理信息的速度,还可以提高细胞之间的联系,从而提高学习和记忆能力,并且能够促进大脑容量的增加。这类基因的活动形态也是从南方古猿时代开始出现的。

    这些结论解释了现今发现的人类最早祖先——南方古猿“露西”的生存状况。“露西”化石在1974年被发现,属于南方古猿阿法种,会爬树也会在草原上直立行走。阿法古猿的女性和男性直立时有3~5英尺(09~15米)高,体重60~100磅(27~45公斤)。他们的牙齿很小,以水果和坚果为食,从不吃肉。美国华盛顿大学的人类学家罗伯特·苏斯曼表示,比起凶恶的远古猛兽,这些阿法古猿更容易成为猛兽的猎物。许多阿法古猿的头盖骨化石上都留有大型猫科动物或者猛禽的爪印。

    远古人类是猛兽猛禽的猎物,这也颠覆了人们过去的观念——人类直系祖先在进化过程中拥有较高的打猎能力。科学家还指出,处于猎物地位的人种必须依靠智力和社交能力来生存。苏斯曼认为,被猎食的危险给我们的祖先带来了压力,促使他们合作和群居。

    恒河猴揭开人类进化之谜

    恒河猴基因测序工作已经完成。《科学》杂志以封面文章形式发表了这项最新成果。领导测序工作的美国Baylor医学院的乔治·韦恩斯托克称,他们成功破译出了猕猴的基因组,这是继人类和黑猩猩之后,科学家破译出的第三种灵长类动物基因组。科学家于2001年成功破译人类基因组,2005年又成功破译出黑猩猩的基因组。

    这个名为“猕猴基因组测序和分析联合体”的国际科研小组由来自35个机构的170多名科学家组成,他们在提前发布的论文介绍中说,测序结果表明,猕猴与人类的基因相似度约为93%,而黑猩猩和人类的基因相似度则更高,二者共有的基因达98%。不过,许多人类致病基因发现在猕猴中而不是我们最亲近的动物——黑猩猩上。

    恒河猴主要生活在亚洲,是猕猴的一种。它在许多方面与人类十分相似,比如可以在城市生存,能够以花生、冰激凌等多种食物为食,而且喜欢群居生活。但是,与人类相比,恒河猴体形较小,体表多毛,并且容易感染疾病。此次恒河猴的DNA序列的测定,可以帮助科学家理解这些相似性背后的遗传因素以及造成了人类与灵长动物显著不同的根源。

    猕猴是一种相对古老的灵长类动物,测序小组说,测序猕猴基因组将提供一个独特视角,帮助人类更好地理解灵长类的进化路径。比如,恒河猴有一组基因与人类相比扩展了很多,这对它们的糖类消化很重要。研究人员推测,这可能是一种遗传适应性,使得它们能够大量以水果为食。此外,分析表明,人类免疫系统的许多基因类型与恒河猴存在差异,这可能与肌体抵御疾病的能力有关。通过研究这些不同,科学家将能够更好地调整猕猴在医学实验中的作用。

    猕猴与人类在遗传和生理上有许多相似之处,人工捕获并饲养的猕猴常常被用于药物和医学实验,尤其是在艾滋病和衰老研究中,新破译的基因组数据也将为今后的医学研究提供更多有用信息。

    如果说黑猩猩是人类“近亲”的话,猕猴就可以算是人类的“远戚”,它和我们的祖先在大约2500万年前“分道扬镳”。吉布斯说:“因为猕猴比黑猩猩在进化上离我们更远,所以现在三种灵长类基因组相对比,更具研究价值。”

    通过进行这样的比较,科学家有望追踪研究影响人类进化的遗传因素。而在未来几年,科学家将完成更多灵长动物基因组测序,包括长臂猿、猩猩、大猩猩和绒猴等。到那时,这种通过比较研究人类进化的方法将会更加强大和有效。

    基因改良老鼠具有像人类一样的视力

    科学家改良了一些实验老鼠的视觉基因后,它们看到了先前看不见的红色。此发现对了解我们人类祖先的全彩色或三色视觉的进化提供了线索。

    “我们正在观看处于与所有灵长类远古祖先发生过的同样进化事件中的这些老鼠。”研究小组成员、约翰斯·霍普金斯大学的杰里米·内森斯说。

    包括老鼠在内的大多数动物都是二色视觉。由于它们的眼睛只有两种叫“感光色素”的感光分子,因此它们看世界都是灰色的,很少有其他颜色。4000万年前,灵长类动物出现了基因突变,让我们的早期祖先具备了对红色敏感的第三种感光色素,这大大扩大了他们眼睛的调色能力。

    在此研究中,研究人员使用基因改良技术,将一小片段能产生红色感光色素的DNA植入到了老鼠的基因组中。之后,他们测试这些老鼠是否能辨别两种不同的彩色光。研究人员把这些动物放在三色光调合板下,二色板是蓝和绿,第三种颜色是黄色。当老鼠正确识别黄色时,它们能获得一滴豆奶,以资奖励。

    研究人员训练老鼠1万次,来学习识别不同颜色的差别。结果表明,它们一旦学会了,正确选择率就达到了80%。而常规老鼠正常选择率只有三分之一,即是三种颜色随机选择的平均概率。

    此发现证明哺乳动物大脑具有非凡的适应性,因为老鼠只学习了区分颜色,而它们的大脑并没有进化到“看”颜色。这也表明全彩色视觉赋予我们灵长类祖先最直接的好处。

    “目前还不清楚简单增加感光色素能否产生新的视觉尺度,或你是否需要这种增加,还有神经系统中的一些变化会如何。”负责此研究项目的加州大学的杰拉尔德·雅各布说。

    一些科学家已经提出,三色视觉的进化让灵长类动物能识别水果是不是熟了,未熟的水果为绿色,成熟的水果为红色和橙色。

    人类基因稻米可以商业种植吗

    据英国《每日邮报》报道,美国一家公司已经初步获准,将含有人类基因的水稻投入商业种植,为发展中国家治疗儿童腹泻带来希望。

    然而,反对者对这种新型转基因食品的安全性提出质疑。

    《每日邮报》说,美国农业部已经初步批准,总部位于加利福尼亚州的文特里亚生物科技公司可以在堪萨斯州种植3000多英亩(约1215公顷)的人类基因水稻。而此前,这种水稻只是被限制在小块试验田中种植。

    文特里亚生物科技公司将人类基因和植物基因混合,研制出三类含有人类蛋白的水稻,每类可提取一种人类蛋白,包括存在于人类乳汁和唾液中的乳铁传递蛋白和溶菌酶。该公司说,这两种蛋白可用来治疗儿童腹泻。

    文特里亚公司打算从商业种植大量收获的水稻中提取人类蛋白,将其加进饮料、甜点和酸奶中。

    文特里亚公司说,这种新型转基因水稻对治疗儿童腹泻效果显著,而腹泻及其相关病症是发展中国家儿童死亡的主要原因之一,每年致死数量多达200万人。

    一项由文特里亚公司资助的研究显示,秘鲁患有严重腹泻的儿童喝下含有这种人类蛋白的盐水后,痊愈天数能缩短一天半。

    公司首席执行官斯科特·迪特尔说,相比较而言,从人类基因水稻中提取人类蛋白的方式成本较低,即便发展中国家也能承受。

    对于儿童腹泻问题不普遍的发达国家来说,这种水稻也有广阔“钱”景。迪特尔说,从中提取的蛋白还有助于更快缓解儿童胃部不适,“我们的产品能让孩子好得更快”。

    尽管美国农业部已经初步认定,文特里亚公司研发的人类基因水稻“并无实质危险”,但这项商业种植计划还是遭到转基因批评者和消费团体的强烈反对。

    转基因食品的安全问题成为人们关注的焦点之一。监督新型转基因食品的英国“基因观察”组织研究人员贝姬·普赖斯说:“(转基因食品)存在巨大健康风险,人们应谨慎考虑这一点。”

    来自“大地之友社”的克莱尔·奥克斯博罗也说:“试验室的转基因水稻已经污染了食物链。如果这种(人类基因和植物基因)‘配’出来的作物被端上消费者的餐桌,可能对我们的健康造成灾难性后果。”

    起初,文特里亚公司打算在密苏里州南部种植这些人类基因水稻,但当地的稻米大买家、百威啤酒的生产商安海斯·布希公司担心,转基因水稻会污染普通水稻,以至于消费者拒买他们的产品,因而威胁要抵制文特里亚公司的商业种植计划。

    “克隆肉”何时上餐桌

    继2006年12月份美国食品和药品管理局(FDA)提议,允许克隆动物的肉和奶在市场上销售后,最近一些生物技术公司又提出,以有机方式繁殖的克隆动物应该属于有机生物的范围,以后他们可能会为克隆食品贴上“有机食品”的标签。

    多利羊这个本来就引起颇多争议的提议,再一次挑战人们目前对克隆食品接受的心理底线。美国一个消费者组织的法律顾问约瑟夫·曼德森说:“这就好比把一个人造苹果放进苹果派。”而中国克隆专家、中国农业大学教授李宁认为,对克隆食品的不接受只是人们短暂的科学误区。

    2007年1月,美国FDA公布的克隆动物制品风险评估报告指出,在所产肉、奶的品质方面,克隆牛、猪、山羊与通过传统方法繁殖的家畜几乎无区别,因而不需再用专门标签加以区分,这无疑是对克隆肉、奶的安全性给予官方认同。

    但据美国皮尤调查中心的报告显示,64%的美国人对克隆动物感到不舒服;43%的人相信源自克隆动物的食品是不安全的。一些消费者组织认为,即使允许其登上超市货架,也要贴上“克隆食品”的标签,与传统食品区别销售。以此推断,如果在“克隆食品”前加上“有机”二字,在反对者看来更为可笑。

    反对者指出,“有机”的定义已经明确排除了转基因生物。而克隆动物的基因是被人类干扰最多的,它们都是在实验室里培育的。

    但培养克隆家畜的科学家和生物技术公司认为这是人们的认识误区。多年来他们一直慎重区分“克隆”和“转基因”这两个概念:“克隆”是复制一个动物的基因,而“转基因”是增加或除去某种基因以改变生物的某种特征。美国FDA基本认同这种区分方法,而且强调对克隆食品的准入条令不适用于转基因食品,转基因食品的销售要经过更为严格的安全检验。

    “克隆没有改变什么东西,基因是纯天然的,”李宁告诉《国际先驱导报》,“如果克隆动物是用有机办法培养的,完全可以归入有机食品的行列。”

    普遍认为有机生物就是完全按照自然规律生长的生物,但生物技术公司认为,既然美国农业部允许有机奶牛通过体外授精和人工授精这种非自然的方式繁殖,那克隆奶牛为什么不能算有机生物?

    对此李宁教授也认为,克隆只是一种繁殖方式,过去不曾见过,但繁殖方式的改变在历史上发生很多次了,从人工授精、胚胎移植技术、试管婴儿到克隆是繁殖方式的四次革命。诸如人工授精、胚胎移植技术已经广泛应用,但我们从来没有买过贴着“人工授精”标签的牛肉,推理到克隆牛的肉或者奶,也是一样的,不需要贴上“克隆”字样,这并不是对消费者的欺骗。

    从多利羊开始,克隆技术已经诞生10年了。李宁教授告诉《国际先驱导报》:在美国,连续两年的奶牛拍卖会上,拍卖前十名的奶牛一半以上都是克隆技术繁殖的后代;在学界,克隆动物的肉、奶都已经被无数次消费过了。在日本京都召开的国际动物胚胎移植会议上,日本科学家都在品尝克隆牛肉,当然这不是第一次。

    实际上,目前克隆技术已经发展到需要应用产业化的阶段,美国在这些方面走在前列。

    发橙色光的克隆猪

    日本一研究小组采用珊瑚基因,培育出脏器和组织都能发出橙色光的克隆猪,这种克隆猪有望被用于再生医疗和异种移植领域的研究。

    《日经产业新闻》2007年3月报道说,日本明治大学、筑波大学和理化研究所脑科学综合研究中心的专家借助“精巧石芝珊瑚虫”的基因培育出了这种克隆猪。

    “精巧石芝珊瑚虫”生存在冲绳等海域,体内含有一种特殊的基因,这种基因在特定光的照射下会发出橙色光。研究人员把这种特殊基因组合入病毒,再让病毒感染猪的胚胎,病毒就会携带这种特殊基因进入胚胎细胞的细胞核。接着,研究人员取出已经被导入该基因的胚胎细胞的细胞核,并把细胞核植入事先去除卵核的卵子,并使这些经过改造的卵子发育成克隆胚胎。

    研究人员总共培育了429个克隆胚胎,然后把这些克隆胚胎分别植入4头母猪的子宫。4头母猪全部成功妊娠,最后有18头小猪降生。经检查,这些小猪的脑、心脏、肺、胰腺、肾脏、软骨及眼球等都能够发出橙色光,证明这种特殊基因已顺利进入小猪的细胞。

    猪的器官和组织的形态及机能与人类极其相似,因此猪有可能为人类移植提供器官和组织。令克隆猪发光,将有助未来进行移植测试时,研究人员对被移植的猪器官和组织进行跟踪研究。

    缤纷生物

    蜜蜂为何能飞行

    蜜蜂据国外媒体报道,蜜蜂在人们的眼中只是可以采集花蜜来酿造蜂蜜,但很少有人关注蜜蜂是如何飞行的。美国研究人员最近利用高速数码摄影技术和蜜蜂翅膀的遥控模型,推测出了蜜蜂飞行的机理,结果发现蜜蜂的飞行机理比我们想象得更加奇特,而且其负重飞行的能力非常强大。

    科学家们在研究过程中对蜜蜂的飞行图像进行了连续数小时的拍摄,并用配备了测力传感器的自动装置模拟蜜蜂飞行动作,通过对拍摄结果的分析发现,蜜蜂飞行时不仅振翅的频率很高,而且在不同的环境下振翅的幅度也不一样。

    负责这项研究工作的是来自美国加利福尼亚理工学院的科学家道格拉斯·阿特舒勒,他在谈到这项研究结果时称:“蜜蜂拍打翅膀的速度非常快,在空中盘旋的状况下,身体为蜜蜂1/80的果蝇每秒拍打翅膀200余次,相比之下,体积大得多的蜜蜂每秒拍打翅膀却达230余次。同时,它们还要运送花粉和花蜜,以供其他蜜蜂食用,它们背负的重物有时与其体重相当。这使我们对蜜蜂的飞行机理产生了浓厚的兴趣,如果可以把这种原理用于飞行,那么将可以大大改善我们现有飞机的性能。”

    为了搞清楚蜜蜂为何能承载如此沉重的负担,阿特舒勒和他的同事们让蜜蜂在一个氧气和氦气浓度小于普通空气的狭小空间内飞行,这需要蜜蜂付出更大的努力才能保持向上的姿态,科学家趁机观察蜜蜂应付工作量增加的代偿机理,结果发现蜜蜂只是加大了拍打翅膀的振幅,但并没有调整振翅频率。

    阿特舒勒表示,这一发现将有助于设计一种能在适当的位置上盘旋、同时携带物资的飞机,这种飞机可用于地震或海啸的监测及运送救灾物资等多种用途。

    能“吃”石油的细菌

    南开大学的科研人员首次完成了一株重要的采油微生物的全基因组破译,揭示了其遗传信息并首次发现了其重要代谢路径,这一研究成果可帮助解决重油开采和污染难题,对于微生物采油技术的革新亦具有重要意义。

    南开大学泰达生物技术学院院长、长江学者王磊说,能“吃”石油的微生物,并不是将宝贵的石油资源喝掉,而是拥有降解石油的本领,可以用于处理石油污染,帮助开采石油。

    南开大学的此项研究,首次揭开了可降解重油的细菌的奥秘。在自然界中,很多细菌能降解轻油,而重油不易降解,会造成长期污染。目前全球探明储量的石油中,超过60%的部分采用现有技术无法开采,主要为黏度高、流动性差的重油。

    20世纪90年代,南开大学生命科学学院教授刘如林等在天津大港油田发现了一种嗜热脱氮土壤芽孢杆菌,并为它取名为“NG80—2”。它在45~73℃的条件下存活,能以原油为唯一的“食物”,具有独特的降解重油和产生表面活性剂的能力。但十多年来,它的基因“密码”仍然未知。

    经过近4年的努力,课题组发现了一种关键的生化酶,它能帮助细菌将重油的主要成分——长链烷烃降解为小分子。

    根据基因组破译所得到的信息还发现,NG80—2具有多种特殊的代谢途径,表明它能够适应很多不同的环境,具有较强的生存能力,因此潜在的应用领域很广。由于这是一种嗜热菌,在地下的高温采油工作中具有得天独厚的优势。

    变异老鼠“天下无敌”

    在德国,具备强大生存与繁殖能力的“变异鼠”忙坏了对付它们的科研人员。对这些具有免疫力、不怕灭鼠药的“超级硕鼠”,德国研究者正在研制新一代灭鼠药,用来对付这些猖狂的变异老鼠。

    沃夫冈·彼得森原是德国汉堡污水处理厂的一名雇工。如今,他有了一项新任务:专门查找在下水道生存的一种棕色变异鼠。最近一段时间以来,沃夫冈·彼得森用吃剩的比萨饼、面包屑做诱饵,在各处下水道口“等待”老鼠们前来觅食。他说:“当我发现这些老鼠时,我会叫灭鼠科研人员来投毒,还会捕捉一些老鼠给科学家做研究样本。”

    德国联邦环境署的官员艾利克·斯彻蒙兹说:“就现在看,我们还有可能‘拼’得过老鼠。但不久的将来,与老鼠之间的斗争就会变得异常艰难。问题主要在于:我们目前只有一套用来灭鼠的方法——灭鼠药的名称可能五花八门,但它们基本都是抗凝血剂药物。”

    抗凝血剂鼠药的作用原理是破坏老鼠的毛细血管,使老鼠因体内出血而慢慢死去——一般情况下,老鼠会在吃药四五天后才死亡。相比第一代灭鼠药来说,这种灭鼠药被认为很好解决了此前鼠药因药力发作太快、第一只老鼠吃后其他老鼠不敢再吃的问题。

    在德国,这种抗凝血剂灭鼠药叫做“杀鼠灵”,早从1953年开始就被采用。虽然这种灭鼠药有很多优点,却也出现了致命的缺陷:在经过多年使用后,德国的有些老鼠开始对“杀鼠灵”有了抗药性。在英格兰,科学家也发现过具备抗“杀鼠灵”的老鼠。它们体态硕大,这让科学家惊讶不已。科研人员表示,这些老鼠的DNA已经发生变异,使得血管不再受“杀鼠灵”影响。如今,具有免疫力的老鼠,在北美与欧洲其他很多地方也普遍存在。

    汉堡卫生与环境协会的安德鲁斯·萨姆曼称:“灭鼠工作非常重要,把第二代鼠的繁衍计算在内,一只母鼠加上后代每年可产600个幼仔,它们可携带西螺旋体病菌等致命病菌四处传播。”为防止变异老鼠泛滥引发瘟疫的出现,德国多个机构正采取联合行动,在汉堡和下萨克森州等地实地研究老鼠的DNA变异情况,观察这种老鼠是否已经遍布德国,并针对这种变异老鼠研制新一代灭鼠药。

    美丽的早期紫色地球

    科学家声称,地球上最早的生命是紫色而不是现在的绿色。远古微生物可能使用分子而不是叶绿素来捕获太阳光,早期地球是紫色因此,这让生物体呈现出紫色色调。

    植物光合作用的主要色素——叶绿素吸收太阳光线中的红蓝光,反射绿光,这让植物叶子呈现出绿色。然而,此事实却让一些生物学家大惑不解,因为太阳可见光光谱中以绿光传输的热量最多,而植物反而不利用这种光。

    进化让人类的眼睛对绿光最敏感,这就是为何夜视镜看到的图像都偏绿。那么,为何光合作用不以同样的方式进行调整呢?

    美国马里兰州大学的微生物遗传学家西尔·代丝沙马认为这是因为叶绿素出现在另一感光分子——视网膜分子之后。视网膜分子在早年地球上就出现了。如今在光合作用的微生物盐杆菌的暗紫色膜上发现的视网膜分子可以吸收绿光,反射红光和蓝紫色光,二者结合起来就呈现出紫色。

    代丝沙马表示,利用视网膜分子捕获太阳能的原始微生物可能当时统治着早年的地球,因此,地球充满生命的热点区域就呈现出与众不同的紫色。作为迟来者,利用叶绿素的微生物不能与这些利用视网膜分子的微生物直接竞争,不过,它们通过进化其吸收阳光的能力来得以生存,也就是说,它们能吸收视网膜分子不能吸收的光线。“叶绿素被迫利用红蓝光,因为所有的绿光全都被具有紫色视网膜分子的生物吸收了。”美国太空望远镜科学院的天文学家威廉·斯帕克斯说。他帮助代丝沙马得出了这一想法。

    研究人员推测具备叶绿素和视网膜分子的生物曾一度共存。但不久之后,这种平衡被打破,偏向于有叶绿素的生物,因为它比视网膜分子的光合作用效率更高。“叶绿素不是吸收太阳光谱的高峰值,而是能更加有效地利用光线。”斯帕克斯说。

    代丝沙马承认他的想法目前还仅仅只是一种推测,但表示这一说法与科学家已知的有关视网膜和早期地球的其他事情相吻合。比如,视网膜分子较叶绿素结构简单,在早年地球的低氧环境下很容易产生。

    此外,形成视网膜分子的过程类似于脂肪酸的形成,许多科学家认为,脂肪酸是细胞形成与发展的关键成分之一。“脂肪酸是最早的细胞膜形成所必需的物质。”代丝沙马说。

    最后,一直活到今天的盐杆菌利用视网膜分子进行光合作用,而其实它根本就不是细菌。它属于最原始的有机生物——古菌(archaea),此生物家系可追溯到地球出现有氧环境之前的年代。

    综上所述,这些不同证据表明视网膜分子的形成早于叶绿素。

    美国宇航局艾姆斯研究中心的地球化学家大卫·代斯·马拉斯称此紫色地球的假设很有趣,但警告说得对此报告进行更多的思考。没有参与此研究的代斯·马拉斯说:“我正谨慎地思考谁利用了什么波长的光线,从而得出了30亿~40亿年前地球情况的这一结论。”

    代斯·马拉斯表示,叶绿素为何不吸收绿光的另一种解释是,这样做可能会伤害植物。“能量吸收进来后,就是一把双刃剑。你可以从它那里获得能量,也可以造成能量过剩,就像我们人类吸百分之百的纯氧一样,是会中毒的。对好东西你也不能获取太多。”

    代斯·马拉斯指出,蓝细菌是一种光合作用的微生物,有着很长的历史,它们生活在海面下,就是为了避免阳光直晒受伤。“我们看到许多适应低强度光线的事例,我不知道它们是不是必须得向下进化以避开太阳光谱的高峰值。”

    如果未来研究能验证此紫色地球的假设,将能为科学家搜寻遥远的太空生命提供一些启示。

    苍蝇蟑螂将成未来反恐轻骑兵

    科学家最新研究证明,苍蝇和蟑螂将成为人类未来反恐战线上真正的轻骑兵。

    据来自弗吉尼亚大学的昆虫学家卡伦·凯斯特表示:“蟑螂能够识别和发现许多细微物质,如炭疽病毒和DNA分子。”

    蟑螂在接受了五角大楼高级防御研究项目的100万美元资助后,卡伦·凯斯特目前正在从事一项全球独一无二的研究——利用蟑螂和苍蝇探测建筑物和地下危险毒素。

    如果此项研究取得预期成果,那么这将帮助各国在反恐侦察领域节约大量人力、物力和财力,同时蟑螂和苍蝇将以其他任何机械装置都无法比拟的探测效率协助人们从事生化恐怖威胁的侦察和防御。

    研究人员还表示,蜜蜂和鱼类同样也可以用来协助人类从事恐怖威胁的侦察活动。英国一家名为“Inscentinel”的小型公司就专门从事这方面的生物技术研究。该公司的科学家们利用蜜蜂灵敏的嗅觉系统寻找爆炸物。来自美国纽约、加里福尼亚和马里兰大学的科学家们还利用鱼类(美国密西西比河流域产的浅蓝色食用大太阳鱼)敏感的神经系统来检测城市居民供水设施中的毒素含量是否超标。

    美国加里福尼亚州“智能自动化公司”创始人比尔·劳勒就正在出售所谓的“太阳鱼系统”。她称,生物传感器将掀起未来生物化学危险探测领域的新浪潮。

    未来老鼠不怕猫

    老鼠通常对猫尿有恐惧感,对于那些从未见过猫科动物的啮齿类动物来说这种恐惧感仍然存在。然而,当它们感染了一种脑部寄生虫——弓形虫之后,这种恐惧感却消失了。

    这一现象已被科学家熟知,然而最新研究发现弓形虫能够像手术刀般精确地消除老鼠对猫尿的恐惧,但是却不影响其他的恐惧感。斯坦福大学神经学家阿贾伊·维亚斯表示,这一发现有助于科学家研究“恐惧是怎样产生的”以及人类如何更好地处理恐惧感。

    据了解,弓形虫的主要宿主是猫类。在其他大量温血动物的体内也能发现这种寄生虫的身影,美国超过一半的人口也都有不同程度的感染。曾有研究显示,弓形虫对人类行为的改变足以对人类文明造成彻底的影响。

    弓形虫在猫科动物体内进行有性繁殖,而在其他生物体内则进行无性繁殖。弓形虫主要感染大脑,维亚斯表示:“这种寄生虫能够劫持心智。”维亚斯及其同事此次研究显示了弓形虫是通过什么方式改变老鼠大脑的。

    看看500万年后的地球生物

    500万年后地球再度进入冰河期,向北漂移的非洲大陆与欧洲融为了一体,直布罗陀海峡就此封闭,而地中海因冰河期的雨量匮乏变得干涸,曾是鱼米之乡的北美洲变成了一片干旱荒芜的沙漠……

    整个斯堪的纳维亚半岛都被冰丘所覆盖,而其余的北欧地区大多数都变成了辽阔的冻原。一年中的绝大部分时间都是气候异常恶劣的冬季,阳光明媚的夏季转瞬即逝,只留下匆匆的脚步。在盆地的最深处,坐落着一个含盐量极高的礁湖,一望无边的盐碱滩的边缘以及曾是度假胜地的克利特岛和塞浦路斯岛上,地表已渐渐从白色变成了灰色。这里成了喀斯特岩溶区,深不见底的岩溶沟将其与周围隔绝。

    满眼望去,只剩下绵延2400公里的黄沙和岩石。这里一年到头都刮着寒冷而强劲的北风,不时掀起阵阵可怕的沙尘暴。

    全球性的气温下降和气候干燥,对亚马逊盆地造成了巨大的影响。昔日繁茂的热带雨林,如今已萎缩,仅沿着亚马逊河呈带状分布,大部分地区都已变成干旱的稀树大草原。干旱,意味着经常会发生林火,并且能以极快的速度蔓延到整个草原。然而这里的生命早已进化出独特的本领,足以适应草原环境,甚至能抵御林火的侵袭。

    生物进化无时无刻不在进行,我们对于地球生命的认识也随时在发生改变。科学家认为,在几百万年以后,地球的物理条件将使得人类生命无法继续生存,人类将在银河系中寻找其他更适合居住的地方。影响未来500万年动植物进化的最大因素将是生活环境。最近,美国发现频道在其网站公布了未来500万年新冰河时代地球上可能会出现的新物种。

    雪地漫步者(Snowstalker)

    产地:北欧

    特征:拥有剃刀般锋利、马刀形状的长牙,每平方英寸的咬合力可达2000磅!

    说明:雪地漫步者的前身是居住在高山上的狼獾,体格强壮、生性凶猛,喜欢攻击视线内的任何动物。犬牙长达15厘米,在掠食过程中,锋利的长牙足以割断猎物的动脉从而使之瘫软。它是冻土地带中最强大的掠食动物,全身的肌肉、皮毛以及长牙重28公斤。白色皮毛有助于它在冻土地带中隐蔽行走,最主要的猎物是蓬毛鼠。雪地漫步者往往单独生活和行动,这使得它们进化出一套特殊的生殖机制:雌性雪地漫步者每21天排一次卵。

    鹅鲸(Gannetwhale)

    产地:北欧

    特征:对付企图靠近的掠食者的秘密武器是呕吐喷射出强烈有害的不完全消化的鱼类食糜。

    说明:这种迁徙到北极圈的巨型两栖鲸是由北部一种叫“plange"’的捕鱼鸟所进化而来的。与大多数海鸟不同,plange利用类似精巧鱼鳍的翅膀潜到深海中去寻找小鱼类。Plange的猎物竞争者主要是海豚和鲸鱼,但它们在这时候已经灭绝。逐渐地,plange丧失了飞翔能力,翅膀进化成鱼鳍,脚进化成“方向舵”,最终成为“鹅鲸”。它们休息时就爬上海岸,采用古代企鹅的繁殖方式,将鹅鲸蛋放置于身体和脚之间进行孵化,然而这减少了它们在躲避雪地漫步者时的灵活性。它们的防御机制主要是呕吐出极强烈有害的不完全消化的鱼类食糜。

    蓬毛鼠(Shagrat)

    产地:北欧

    特征:本地域内最大的动物,其层层厚皮毛重达150磅,可抵御严寒。

    说明:有着不同的尺寸和形状,21世纪的啮齿动物是地球上最多能的哺乳动物,它们能适应任何环境。蓬毛鼠是从土拨鼠进化而成的。随着地球温度的降低,为更好地储存热量,土拨鼠的体形进化得越来越大,最大可达56公斤。它厚实绝缘的皮毛足以抵御地球上的最低气温,重量占据体重的五分之一。蓬毛鼠是欧洲最大的啮齿动物,体形像绵羊,头部像美洲野牛,成群行动。生活于广阔的草原,借助数量上的优势来保护自身不受其首要掠食者——雪地漫步者的袭击。

    死亡拾穗鸟(Deathgleaner)

    产地:北美沙漠

    特征:巨大的翅膀上长有4个足,强劲有力,可以连续飞行100英里。

    说明:死亡拾穗鸟是一种类似秃鹰的蝙蝠的远亲。当发现猎物时,死亡拾穗鸟就会在天空中盘旋飞翔,凭借着强劲有力的巨爪和12米长的翼展轻松捕捉地面上的猎物,它们是沙漠中动物的可怕天敌。为了在沙漠如此寒冷的气候中储存热量,它们会先将血液暖化,然后输送扩散到翅膀上去。

    斯宾克鸟(spink)

    产地:北美沙漠

    特征:这些10英寸长的生物以群居形式生活于地底下,擅长挖掘隧道,彼此之间通过唧唧喳喳的叫声实现交流。

    说明:斯宾克鸟是从鹌鹑进化而来的,它保留了鹌鹑与众不同的特殊叫声以及黑白条纹的羽毛,然而翅膀已经进化成大有用处的“铲子”,其鸟喙则可以在地面上凿洞。斯宾克鸟已经不能飞行,它生活于北美干旱沙漠的地下洞穴中。除了铲子状的前足外,斯宾克鸟还进化出适应地下生活的其他特征:它们的眼睛就只有针孔般大小,因为光线对于它们并不是必需的;它们通过尖叫声或者碰触来进行交流。

    咔哒背甲兽(Rattleback)

    产地:亚马逊河草原或者北美沙漠

    特征:背上的皮毛相当厚实坚固,足以抵抗火焰烧烤和严寒冰冻。

    说明:咔哒背甲兽的祖先是南美的一种啮齿动物,单独居住于洞穴之中。它以植物根茎为食,背上的鳞状覆盖物如同装甲一般,可以通过共振来抵挡掠食动物的袭击,而且还是极其完美的绝缘体。其头部的毛发在暴风中起到保护面部的作用。“鳞片”事实上是坚硬的毛块,“鳞片”之间的空气起到保持体温的绝缘作用。“鳞片”之下是一层厚皮,周边还有一圈防御用的尖锐刚毛。

    卡里夫狒狒(Babookari)

    产地:亚马逊河草原

    特征:地球上仅存的灵长类动物,其长长的尾巴是识别同类的标记。

    说明:据科学研究,卡里夫狒狒的祖先是南美适应力最强的灵长类动物“ooakari”,它们成群结队,食物多种多样,可以在树林中和地面上生活。有着红色、类人面孔的卡里夫狒狒是地球上最后的灵长类动物。自从森林消失以后,它们就不得不生活在草原上。坚硬、红末梢的尾巴已不再是它们穿梭于树林中的平衡物,而只是起到一种标记的作用,一种在茂密草原上辨认同类动z物的标记作用。

    卡拉杀手鸟(Carakilla)

    产地:亚马逊河草原

    特征:身高可达7英尺,拥有一对退化了的有爪翅膀,奔跑速度快,每小时可达到40英里,这使得它成为亚马逊河草原上强大的掠食动物。

    说明:卡拉杀手鸟的前身是产于中南美洲吃腐肉的长腿兀鹰,几乎什么都吃,具有很强的适应性。卡拉杀手鸟是一种迅猛掠食性鸟,羽毛呈红色,貌似火鸡。翅膀已退化无法飞行,但是仍有助于它们在全速追捕猎物时平衡身体。每只翅膀都长有一只长而弯曲的爪子,用于捕获撕扯猎物。

    小狗心情好,尾巴向右摇

    意大利研究人员发现,小狗向左或是向右摇摆它们的尾巴要取决于它们的心情。

    研究人员指出,当小狗们感到高兴或者是看到某些它们想接近的东西时,它们就会向右摇尾巴,当它们感到害怕或者是遭遇到想要逃离的东西时,它们就会向左摇尾巴。

    小狗意大利里雅斯特大学的神经学家葛瑞格里·瓦勒蒂格拉(Giorgio VaUortjgara)教授和他所带领的科学家团队描述了这种“在控制尾巴运动过程中惊人的不对称现象”,这是大脑左右半球如何控制情感方面的又一例证。

    研究人员对30只小狗——其中15只雄狗,15只雌狗——进行了研究,它们的年龄在1~6岁之间。

    科学家们把这30只小狗放到一个大型的长方形的木头箱子里,用黑色塑料板覆盖在上面,防止它们看到外面。

    葛瑞格里·瓦勒蒂格拉及其同事对每一只小狗看到四幅不同图片的反应进行录像:小狗的主人、一个陌生人、一只凶悍的陌生狗和一个小猫。

    研究人员在报告中指出:“当小狗看到主人时,就会兴奋地表现出向右侧摆动尾巴的偏好。”

    当小狗看到不熟悉的人或小猫时,它们的尾巴还持续在右侧摆动,但摇的幅度要比看到它的主人时幅度小,而看到关在金属笼子里的四岁欧洲雄性小猫时,尾巴摆动幅度最小。

    但是,当它们看到一个大型的、陌生的而且令他们害怕的四岁的关在笼子里的雄性比利时牧羊犬时,它们的尾巴都倾向于向左摆动。

    小狗们当靠近同类时也会向左摆动尾巴,这表明它们喜欢成群生活。

    来自于新英格兰大学的澳大利亚神经科学家莱斯利·罗格斯教授说:“这项研究表明,即使是一个普通的尾巴也能表现出方向性,还能反映出当时大脑哪一侧更为活跃。它还能提供一个方法让人来评估小狗对人、其他动物或是不同环境的反应。”

    但是,当人们靠近小狗时,还不能从这一规律中获得益处。小狗向右侧摇动尾巴的倾向很隐密,只能通过录像分析才能发现这一特点。

    葛瑞格里·瓦勒蒂格拉说:“我们的研究提出了一个直接证据,即在非人类物种中其大脑左右半球的前区对于靠近和后退动作负责。”

    以前的研究表明人类具有这种相同的分叉的部分。大脑的左半球负责控制身体的右侧,与积极行为相关;而大脑的右侧半球与负面情绪相关。

    蜘蛛葛瑞格里·瓦勒蒂格拉说:“在动物大脑上发现拥有同样区域的事实表明大脑的不对称性具有古老的历史。”

    雄蜘蛛交配策略:交配献礼再装死

    英国一种蜘蛛发明了怪异而新奇的求爱方式:装死。据报道,英国雄盗蛛为了不在交配后被雌盗蛛吞掉,通常都会在交配前献上礼物,然后装死倒在雌蜘蛛脚下。

    一组丹麦科学家致力于研究一种在英国普遍存在的盗蛛科蜘蛛。当雄盗蛛有交配欲望的时候,不得不四处寻找令它又爱又恨的雌盗蛛。与雄盗蛛相比,雌盗蛛体形庞大,咄咄逼人,通常会在交配后把雄盗蛛一口吞掉。为了苟且偷生,雄盗蛛不得不在交配前向雌盗蛛敬献定情物——通常是一只死昆虫。

    当雌盗蛛打量“定情物”时,雄盗蛛连忙装死,倒在雌盗蛛的脚下。雌盗蛛显然对一只死蜘蛛不感兴趣,便大快朵颐死昆虫。此时,雄盗蛛“死”而复活,偷偷摸摸地爬到雌盗蛛身下开始交配。

    待完成交配后,雄盗蛛立刻逃跑。也许因为嫉妒,有的雄盗蛛会把自己的射精管折断留在雌盗蛛的体内,形成一塞状物堵住受精囊孔,以防雌蛛再度交配。

    50年内六大神奇突破

    为庆祝创刊50周年,美国《新科学家》杂志邀请世界最著名的40余位科学家,对50年后的世界进行了预测,他们这些预测的准确性将接受时间的检验。

    突破一人类将可以与动物交流

    英国哥伦比亚大学教授丹尼尔·鲍利说:“我认为,50年后,人类最重大的发展就是会发明一种装置。这种装置可以探测、放大并翻译动物们的表情以及它们转瞬即逝、难以表达的思维,将它变成相对应的人类表情与大脑思维。通过这种方式,人类就可以与动物进行交流。

    “这将首先在灵长类动物身上实验,随后逐渐推广到一切哺乳动物和其他脊椎动物,包括鱼类。与动物的沟通,将会改变人类喜欢食用各种肉类的习惯,那时,我们都将变成素食主义者。”

    突破二发现外星生命

    美国普林斯顿高级进修学院教授弗里曼·代森认为,发现外星人将是最大的进步。

    美国航空航天局太空科学部专家克里斯·马卡则表示,人类可能在地球上发现外星人。克里斯·马卡说:“在今后50年里,我们很可能在古老的火星永久冻结带里发现被冻结的地外生命。它们也许已经死亡,但生化特征却被完整保留下来。我们还可能在木卫二的表面上发现地外生命,甚至在地球上,我们也有机会能找到地外生命的存在。”

    亚利桑那州立大学的专家保罗·戴维斯说,外星生物可能已经在地球上生活了数万年。“许多生命是微生物,你不能通过外表来判断一个微生物是属于我们星球,还是外星球。如果它们在地球上,它们将会很快被辨认出来。毕竟,在地球上发现的所有生命并不都拥有共同的起源。这说明我们在宇宙中并不孤单。”

    突破三器官换植将非常容易

    美国芝加哥大学教授布鲁斯·拉恩预测,在医药学方面,无限量供应移植器官将成为可能,人类不再需要死人捐赠器官了。

    那些供移植的器官将在动物体内生长和培植,比如猪。不同的动物用来生长不同的器官,但也有可能由人类干细胞发育而来。当病人需要一个新肾脏时,外科医生就可以与商业器官生产商联系,由他们供应与病人相匹配的器官。但一个器官可能除外,这就是大脑。

    美国费城威斯塔研究所教授爱伦·哈伯·卡特兹更进一步地预测,人体可以通过一些再生性药物,来实现一些器官的常规更换,而无须通过移植手术。这一治疗将首先应用于伤残手指或脚趾的再生,此技术经过半个世纪的发展后,人类的整个四肢和脊椎也能修复。

    突破四寿命将会大大延长

    美国密歇根大学教授理查德·米勒表示,在衰老突破中,关键的突破是说明长寿动物的保命细胞如何对抗各种损伤的分子途径,包括鲸、人类、蝙蝠和箭猪。研究蠕虫表明,突变可以延长寿命,不仅能使它们抵抗生存压力,还能抵抗成倍的伤害。生物学家证明,类似的保护途径也能减缓果蝇和老鼠的衰老。“指出长寿动物是如何打开这一‘伤害保护包’,将是开发可靠的抗衰老药物的关键一步。否则,这就只是一个骗局。”

    “根据现在实验哺乳动物的测试结果,它们的预期寿命可以延长40%。如果将同样的保护系统应用到人类上,到2056年,就会产生第一代百岁人,他们的精力和生育能力跟现在60多岁的人相当。”

    突破五智能机器人将可自我进化

    科学家们还预测,人类在50年内将发明性能极为出色的智能机器人,这种机器人能够像两岁婴儿那样准确地分辨并归类物体。它们还可以进行自我进化更新,而不再像现在一样,必须靠接受外界的指令才能完成动作,它们可以自主定义输出和输入口令,从而使它们自己能对外界做出反应。

    突破六揭开宇宙大爆炸之谜

    人类届时还将会发现暗能量的直接证据,这将有助于人类揭开宇宙的起源。加州技术学院的博士肖恩·卡罗尔表示,未来50年宇宙论的最大突破是我们最终明白宇宙大爆炸。科学家还表示,到时还会发明出一种永远也用之不竭的绿色能源。

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