生命探秘
出版時間：2009-6 出版社：科學普及出版社 作者：馬博華 編 頁數(shù)：263
前言
世紀之交，《中國科普文選》——一套匯集國內科普佳作、旨在向廣大青少年傳播現(xiàn)代科學技術知識的科普叢書面世。數(shù)載耕耘，結出累累碩果，幾年來，該叢書在社會上反響良好，得到了市場以及廣大讀者的充分肯定，并被列為中宣部、教育部向全國推薦的圖書；獲中小學優(yōu)秀課外讀物等獎項；在財政部、文化部送書下鄉(xiāng)等社會科普公益活動及滿足中小學圖書館科普圖書裝備方面均發(fā)揮了較好的作用，受到了讀者的歡迎。 隨著科學技術的迅猛發(fā)展，新知識、新觀念、新技術層出不窮，強調人與自然、環(huán)境的和諧相處，全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展已成為人類社會的共同追求。順應科技發(fā)展的大潮，滿足廣大青少年日益旺盛的對新知識的渴求，是我們編輯出版這套反映最新科技發(fā)展的《中國科普文選》（第二輯）的初衷。 《中國科普文選》系“九五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目：是中國科協(xié)普及部、宣傳部，中國科普作協(xié)，中國科技新聞協(xié)會，科學普及出版社組織全國百余家科普媒體共同參與，由著名科普作家擔綱主編，匯集了數(shù)百篇優(yōu)秀科普作品，按不同學科領域結集出版之作?！吨袊破瘴倪x》（第二輯）秉承了這一傳統(tǒng)，在中國科協(xié)科普專項資助的支持下，由多家著名科普雜志參與推薦，以及科普作家自薦，所遴選的作品涵蓋自動化、通信、環(huán)境、資源、天文、氣象、航天、國防軍事及青少年心理等自然科學多個領域。重點反映新中國成立60年來，我國在科技領域取得的重大成就，特別突出反映了在航天、國防等領域取得的令世界矚目、振奮全國人民精神斗志的成果。
內容概要
黨的“十七大”提出了全面建設小康社會、加快社會主義現(xiàn)代化建設的奮斗目標。在經濟全球化形勢下，特別是應對目前世界金融危機，我們所遇到的機遇前所未有，挑戰(zhàn)前所未有，全面參與經濟全球化的新機遇、新挑戰(zhàn)，落實科學發(fā)展觀，順利實現(xiàn)小康社會發(fā)展目標，是時代賦予青少年一代的歷史重任。任重而道遠，這就要求青少年一代，樹立遠大的理想，以“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的大無畏精神，勇攀科學高峰，在為完成歷史賦予我們的偉大使命中創(chuàng)造出輝煌的業(yè)績?！ V大青少年是祖國的希望，他們肩負著開創(chuàng)未來、全面建設小康社會的歷史重擔，這就要求全社會關注青少年的健康成長?！度窨茖W素質行動計劃綱要》中提出：“全社會力量共同參與，大力加強公民科學素質建設，促進經濟社會和人的全面發(fā)展，為提升自主創(chuàng)新能力和綜合國力、全面建設小康社會和實現(xiàn)現(xiàn)代化建設第三步戰(zhàn)略目標打下雄厚的人力資源基礎?！碧岣吖竦目茖W素質，促進人的全面發(fā)展，重點在青少年，要以提升廣大青少年的科學文化素質來推動全民科學素質的整體提高，使公眾對科學的興趣明顯提高，創(chuàng)新意識和實踐能力有較大提高，這也是科普事業(yè)最基礎性的工作。在《中國科普文選》（第二輯）的編選中，作者力求用優(yōu)秀、有益、生動的科普作品吸引青少年，為他們的健康成長營造良好的土壤。
書籍目錄
操縱基因修改DNA的剪刀基因神探在神州大地大顯威風DNA破解沙皇之謎控制基因的開關復雜，越來越復雜：漫談復制基因操縱基因話說動物生物反應器干細胞帶給我們充滿生機的未來科學幻想即將變成現(xiàn)實轉基因食品：是福還是禍讓病毒“改邪歸正”研究動物“超能力”，開發(fā)人類潛能讓殘疾人配上最“貼己”的器官追根溯源人類還在進化嗎說不清道不明的返祖現(xiàn)象猛犸：地球生命的過客病毒是一種生命嗎進化的失誤認識自己人能活多久我們的身體為何有瑕疵人體真有“退化無用”的器官嗎科技之手撫平歲月的皺紋人，為什么會是今天這個樣子人類大腦真能“預見”未來嗎動物世界黑猩猩和人，誰更聰明飛鳥為什么不迷路動物為什么要遷徙“生物時鐘”主宰昆蟲的生死一親一抱泯恩仇水下居民的“奇婚”海洋動物的絕妙自衛(wèi)舌頭趣談人與動物鱷口余生的女科學家和巨蟒做伴的男孩我和狼一起唱歌泣血深情我與美洲獅同陷撒哈拉海豚相助鯊口脫險
章節(jié)摘錄
黎明 早在20世紀80年代，科學家就認為他們已找到了法寶。他們發(fā)現(xiàn)，在老鼠胚胎干細胞（ESCs）中加入新的DNA序列，讓其黏附于老鼠的DNA之上，過度熱情的修復酶會切下老鼠基因組中的匹配序列，插入新的DNA片段。這種現(xiàn)象稱為同源重組。發(fā)生這種情況的確切原因至今仍是個謎，而且10萬左右的細胞中只有一個細胞有效，但它的真實性毋庸置疑?！ 】墒?，當生物學家試圖在其他動物身上進行類似的重組工作時，獲得的卻是困惑。其原因是，他們沒有認識到，除老鼠胚胎干細胞以外，這種現(xiàn)象對于其他細胞極為罕見。這使得依靠這種方法進行的基因工程在別處根本無法實施，基因治療也毫無可能。因此，當遺傳學家在老鼠身上作進一步研究時，“插入，然后祈禱”的方法依然在大部分動植物的轉基因中大行其道。 如今，情況正在發(fā)生變化，基因工程師尋找到新方法，能使活細胞的DNA產生精確的變化，這些方法更有效率，命中率提高到了20%?！ 》椒ㄖ皇墙柚腥炯毦牟《?。許多病毒在重組酶的幫助下將自身的基因整合人宿主DNA的特定位置。重組酶通過辨識兩種截然不同的序列來工作：一是在病毒DNA上要斷開的位點，二是在宿主基因組上的靶位點。重組酶在這兩個位置切割DNA，并重新縫合。這種能力賦予重組酶在遺傳工程上的巨大應用潛力。只要在環(huán)形DNA上加入第一個靶序列，重組酶就能將其整合入其他任何有第二個靶序列的DNA片段。 問題是重組酶的作用對象是細菌，大多數(shù)動植物的基因組中并沒有這種靶序列。科學家對此已有了解決方案：如果某種生物本身沒有一種靶序列，則可以利用舊式的“隨機整合法”為其增加這種靶序列：培育篩選出一只靶序列存在于適當位點的動物，使其繁殖后代。然后，就可以根據(jù)需要在其后代細胞基因鏈的位點植入其他基因。 重組酶越來越受到基因工程師的歡迎。艾格萊斯通一直在研究一種大有前途的被稱為phi C31的重組酶。他的研究小組的目標是使蚊子無法傳播瘧原蟲。2005年，他們培育出幾種攜帶有phi C31靶序列的新品種蚊子。利用重組酶，他們現(xiàn)在可以在同一位點任意次地添加不同的基因，大大提高了其結果的可靠性。這種方法可以用來改造各種動物，甚至改造植物也是有可能的。 然而，在基因治療中，在DNA鏈中預先植入靶序列是不可能的。幸運的是，美國斯坦福大學的米歇爾·卡洛斯給我們帶來了轉機，她發(fā)現(xiàn)，phi C31能夠將DNA片段植入到與真位點僅有30%相似度的DNA的“偽位點”，盡管整合的效率較低，但很多動物的染色體至少有一個偽位點?！ ?002年，卡洛斯研究小組證明，phi C31方法能夠用于基因療法。我們已經知道，如果老鼠體內缺乏一種叫“凝血因子Ⅸ”的基因就會患血友病。研究小組利用重組酶的方法，在老鼠肝臟細胞內加入凝血因子Ⅸ的基因，不久，很多實驗鼠的肝臟細胞很快就生產出大量凝血因子Ⅸ，其數(shù)量足以消除血友病癥狀。類似的試驗也已經在多種動物身上獲得成功?！ ‖F(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是，如何證明這種方法對人類基因工程是安全的。在老鼠的染色體組中，phi C31插入DNA鏈的整合位點有兩個，但在人體細胞中則要復雜得多。卡洛斯小組已經在人體染色體組中確認了19個主要的整合位點，另有82個整合位點的出現(xiàn)具有隨機性?？逅褂媱澾M一步開發(fā)新的重組酶，以實現(xiàn)更精確的位點植入。 近來的另一項研究成果顯示，如果phi C31的含量高，則會誘發(fā)人體細胞內的染色體重組，這種隨機重組可能會致癌?？逅箤Υ搜芯拷Y論持反對態(tài)度，指出phi C31所誘發(fā)的人體細胞內染色體重組并不是隨機的，這種重組發(fā)生的位點沒有一個是靠近那些可能致癌的基因。在人體細胞或老鼠細胞的試驗中不乏成功的例子，可證明phi C31能被用來治療一些遺傳性疾病，例如遺傳性皮膚病、嚴重影響神經系統(tǒng)發(fā)育的酪氨酸血癥、性聯(lián)重癥聯(lián)合免疫缺陷等?！ ∽罱K目標是任何的DNA序列都能作為靶子，而不僅僅是將DNA植入少數(shù)預期的位點。因為正?；虻奈恢冒l(fā)生錯誤同樣也可以造成遺傳疾病。在這種情況下，植入正確的“句子”還不夠，還要修復“拼寫錯誤”。 美國的山加莫生物技術公司專門研究設計“鋅指結構”。它能夠“錨定”特定的DNA序列。從理論上講，利用這種奇特的“鋅指結構”，就可以按照需求制造出能黏合到所選DNA序列的特定蛋白質。 分子剪刀 將“鋅指結構”植入被稱為核酸酶的DNA切割酶，就誕生了“分子剪刀”，它能夠在某一特定的位點剪切DNA片段。為什么要這樣做？答案就在于神秘的同源重組過程，它是由修復酶誘發(fā)的。一些研究小組的研究結果已經表明，如果在剪切DNA片段的同時，植入新的DNA片段，就會迫使修復酶起作用，從而大大加速同源重組的過程?！ ?005年6月，山加莫公司宣稱，他們已經利用定制的DNA剪刀校正了導致X-SCID（一種嚴重的免疫缺陷疾?。┑淖儺惢颍Ｕ壤_到18%。該論文在生物工程學界引起了不小的震動。此外，該公司還從人體中提取免疫細胞，利用分子剪刀使這些免疫細胞能夠抵御免疫缺陷病毒（HIV）。如果用這些細胞重建患者的免疫系統(tǒng)，那么患者的病癥將有望得到緩解。論文的作者之一、美國得克薩斯大學的馬休·鮑特烏斯認為，這種基因療法的潛力巨大?！ 》肿蛹舻兑灿型蔀榛蚬こ痰囊粋€重要手段，比如用于果蠅和植物的基因工程改造?！ ”M管分子剪刀技術給基因工程帶來了非常誘人的前景，但它并非“靈丹妙藥”。問題之一就是，分子剪刀可能會在一些非目標位點對DNA鏈進行剪切，造成雙螺旋鏈的斷裂，這種斷裂會殺死一些正常的細胞。但是，這并不是無法攻克的難題，解決的方案就是用分子剪刀在體外對細胞進行處理，然后再將細胞植入生物體內?！ ×硗庖粋€更讓人擔憂的問題是，如果剪斷的DNA鏈被錯誤地修復，那么這些細胞就有可能變成癌細胞。目前，由于還沒有將用分子剪刀技術修飾過的細胞再次植入動物體內的成功實例，所以還無法確定這種技術的風險程度，但鮑特烏斯依然認為這是一個可以解決的問題。此外，還存在一些其他的局限，比如需要植入的DNA片段越大，分子剪刀的效率就越低。 最理想的方案是結合兩種方法的優(yōu)點，即錨定目標DNA序列的能力（山加莫公司）和植入或者去除較大DNA片段的能力（重組酶）。為了實現(xiàn)這個目標，需要尋找一種新的方法，能夠改變重組過程，以使新的DNA片段粘接到目標DNA序列上。英國格拉斯哥大學生物學家馬希爾·斯塔科指出，他的研究小組已經成功地改變了一個重組過程，使它可以識別一種原來不能識別的DNA序列。斯塔科認為，用類似于phi C31的重組酶，來錨定其他任何DNA序列僅僅是一個時間問題。
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