书城文化大科技时代:人类文明发展思考
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第32章 黑色王国:是本人还是敌人?(4)

他们终于在1953年制成了这个模型,它含有两条(而不是三条,据说两条看起来更加和谐优美)、螺旋形的链,中间由一系列的分子"横档"连接起来。他们指出,每个横档是两个碱基组成的一对搭档--"碱基对",即腺嘌呤(A)一胸腺嘧啶(T),或者鸟嘌呤(G)一胞嘧啶(c)。这些青年科学家正确地推测出DNA链上的A、T、G、C碱基顺序能够决定各种生物体的遗传特性。同时他们还认识到这两条链可以分开进行复制,以此将遗传信息一代一代地传递下去。两人因此获得过诺贝尔生物医学奖。

几年以后,美国国立卫生研究所的尼雷柏格和哥伦比亚大学的科勒纳等人破译了各种生物体细胞,将其DNA中的各种碱基翻译成决定细胞结构和执行种种功能的蛋白质的遗传密码,包括诸如眼睛颜色和癌症易感性等遗传特性。

60年代后期,瑞士科学家阿尔伯和美国霍普金斯大学科学家史密斯、内森斯发现了一种能够把大DNA分子切割成小断片的切割酶。内森斯用这种方法制成了第一张染色体物理图,并测定出此染色体DNA上单个基因的排列顺序。他推测更大一些的染色体也可以用同样的方法来研究,从而拉开了染色体图谱研究的序幕。

1973年,研究人员用限制性酶切割所要研究的特异性DNA序列,然后将其与细菌DNA连接。细菌每次分裂时复制出的DNA都含有外来的特异性DNA。由于细菌繁殖得快,15个小时内就可以产生出lo亿个拷贝,用这种方法可以产生出大量的特异性DNA序列,这种过程即称为克隆。后来,一个名叫卡利·穆力斯的青年科学家发现可用DNA多聚酶来进行复制,因为细菌本身也用它来复制DNA。他发明的这种方法叫做多聚酶链反应,用这种方法可以扩增试管中的任何特异性DNA序列。

现在人们就是用这种方法制备各种DNA分子,以图确定基因序列,进行基因测定。

基因疗法

我们先来看看美国南加利福尼亚大学医学院基因治疗室主任安德逊对基因治疗的一个病例描述:

"1990年9月14日,年仅4岁的艾珊蒂成为接受经过联邦一级政府批准的基因疗法的第一位病人。小艾珊蒂患的是严重复合免疫缺失症,原因是她继承了父母亲各自的一个缺失基因,该基因通常不能产生腺苷脱氨酶,而腺苷脱氨是免疫系统完成正常功能所必须的。艾珊蒂由于缺少这种重要的酶而使免疫系统停止运转,所以成了最易受感染攻击的宿主。

"艾珊蒂接受的基因疗法是由布莱斯、库尔瓦、我和其他几位组成的专家小组在国立卫生研究所内进行的。我们从艾珊蒂的体内取走免疫系统的白细胞,把正常复制的缺失基因插入这种收集物内,然后把经过处理的细胞放回到艾珊蒂的血液循环系统中去。实验进行得很好。艾珊蒂在四个月内接受4次灌注后,她的病情得到了改善。借助于偶然的跟踪治疗的帮助,艾珊蒂现在已经由一个总是面容憔悴的、只是去看医生时才离开家门的受隔离的小姑娘,而变成了一个健康活泼、热爱生活和可以做每件事的9岁小女孩了。"

由此我们可能已经预言,基因疗法将构成新的医学革命。因为把入选基因传递给病人的细胞,就有可能治愈或缓解包括许多迄今仍对抗治疗的大多数疾病(如癌症、血友病、艾滋病等)。对未来的基因疗法我们可以这样设想:用治病的基因置换病毒的基因,其所形成的物质适合进入从病毒产生的载体壳;把含有基因载体的溶液注射进病人的血流内;基因载体飞向靶细胞如肿瘤的细胞;载体把治病基因转移给靶细胞,基因从单链转变成双链并结合进靶细胞的DNA中去;蛋白质合成的治病基因杀死肿瘤细胞。艾珊蒂的病例是将一个健康的基因拷贝插入到病人的细胞里以便补偿缺损的基因。而另一种方式则是有目的地输入替代基因。科学家们预计,在20年内基因序法将正但是基因疗法却没有我们想象的那么完美。当我们在技术上已经有能力提供用于治疗致死性疾病的基因时,我们也有能力为不太光明正大的目的而提供基因。因此,现实的危险是我们的社会可能滑向优生学的新纪元。给予有病的个体以正常的生存跟试图对正常进行的所谓改良不是一回事。因而当我们开始改变生殖细胞或胚胎细胞时,这个状况甚至将会变得更加危险。再者,在改变人的遗传方面的错误指导或险恶的企图,都可能给后代带来许多问题。我们不得不提防基因疗法所潜在的.

危险,随时保持警惕。

基因溯源

在基督教的神话传说中,亚当和夏娃是人类的始祖。那么在实际历史中,人类究竟有没有共同的祖先?要回答这个问题,基因研究也许能够提供令人信服的根据。

早在1987年,英国《自然》杂志所发表的美国加州大学伯克利分校研究人员的一篇论文,就作出这样的结论:人类共同的母亲是存在的,这就是"夏娃"。根据科学家的调查和推算,人类共同的母亲很可能生活在20万年前的非洲。研究人员的依据就是基因。人体细胞的细胞质中存在着线粒体,其中也包含DNA,这种特殊的基因只能从母亲遗传给女儿。根据这一特点,研究人员研究了许多种族的妇女,包括非洲人、亚洲人、高加索人、澳大利亚人、北美土著人和新几内亚人,结果发现,所有女性的线粒体DNA基因图谱在某一段或一些位点上都很相似或者完全一样。这证明她们都有亲缘关系。很可能她们的染色体(即DNA)出自同一女人,而这个女人就是《圣经》中的"夏娃"。

将会更加深入地令人信服地证明人类的共同祖先是谁。

而澳大利亚的生物化学专家通过对一种遗传病的基因追踪发现,最早定居在澳洲的西方殖民者是荷兰人,时间是在1712年,并非如史书记载的是英国人,时间是在1788年。因为基因研究能够有效地寻找到疾病特别是遗传性疾病的根源。

1495年9月的一天,在法国加莱海峡边的一个小村庄里,人们聚集到教堂为一对名叫杰夫里和玛丽的老人举行葬礼。然而人们不会想到,虽然他们安祥地去了,却给后人遗留下一种遗传病的致病基因。

漫长的岁月过去了。1991年5月,法国国立人口统计研究所的研究人员安德列·查文特里应巴黎精神病医院的埃弗里教授之邀,共同研究调查躁狂抑郁型精神病患者的发病情况。两人合作不久即发现,DNA某一基因片段不仅涉及精神病,而且与青光眼和糖尿病有关。有精神病的家族成员中,患糖尿病和青光眼的人比普通人多。在调查研究中他们发现了一个大家族遗传系特别引人注目,可以上溯到I5世纪,其祖先就是杰夫里和玛丽夫妇。研究人员查到了这个家族记录在教堂的族谱,又通过基因描图分析,在眼科专家的协作下,证明了杰夫里夫妇患有青光眼,并把其致病基因遗传了下来。他们的后代在漫长的几个世纪中有100多人患有青光眼,另外有几千人携带着致病基因,但尚未表现出症状。最后,研究人员通过基因分析确定了青光眼在染色体上的位点,这为将来防治青光眼打下了基有人竟然愿意找死由于日益发达的医疗技术,挽救了大量濒于死亡者的生命,一些看似荒诞的报告也越来越多。《美国新闻与世界报道》最近作过一次民意测验,近80%的人宣称他们有过濒死体验。研究人员认为,在生死线上挣扎过一回的人,约1/3,亦即1500万美国人有过不寻常的感受。弗吉利亚州立大学医学院的心理学教授,《濒死体验》杂志的主编,今年50岁的布鲁斯·格雷森花了毕生的精力调查这些事件,试图为以后的世界打开一个生命窥孔。他说:有过类似体验的人后来都"沉迷于精神生活,对财富、权势和名声都甚是淡漠。"国际濒死研究会主席南希·埃文斯·布什说这些体验令人吃惊,"大多数活过来的人说他们不相信有上帝。"

许多经历过死亡的人,耽于恐被人视为疯子,不敢讲述自己的体验。这种情况直到1975年。雷蒙德·莫迪出版了一本名为《生命之后的生命》的书,该书制造了一个新词,叫濒死体验,阐述了这种难以解释的现象。莫迪采访了l50多位有过濒死体验的人。他们生动详细地描述了自己的体验,像刹那间回到了遥远的童年、遇到了耶酥基督等等。他发现这些经历过濒死体验的人都比较和善,清心寡欲,更加诚实。

为了获取实验室条件下的濒死体验证据,许多研究人员采用了心理方法探究成因。安大略劳伦蒂安大学的神经学家米歇尔·皮尔辛格通过刺激脑右侧的时间穴道(在右耳上方,主管感觉,具有微弱的电磁场),得到了许多濒死体验经历者的感受--穿过强烈的令人惊叹的白光隧道。在英国,卡尔·琼森通过使人服用可保持平静的氯胺酮药,从而改变体内的这种物质含量。由于这是一种力量强大的神经递质,服后人的大脑反应降为零,产生身体游离在外的感觉,与通常认为的濒死体验相似。美国海军甚至通过让飞行员受到强大的离心力来获取这种体会。在这种心理重压下,会出现某个家长式的人物,一般被解释为上帝。"关于濒死体验,没有魔幻成分,"皮尔辛格强调说。

生理学方面的发现,也使许多研究者开始注意濒死体验;但不是着眼于现实之外的世界,而是努力洞察人类自身的精神世界。"我认为这是符合进化论的",作家沙尔文·努兰德将濒死体验归因于类似鸦片制剂等化合物引起的精神反应,比如内啡呔,这种物质是在人遭受巨大痛苦、为减轻恐惧之时由大脑释放出来的。他对濒死体验是通向生命后桥梁的说法不屑一顾:"我认为那是意识为了摆脱痛苦而进行的自我解脱"。

美国立健康研究所神经系统实验室主任丹尼尔·阿尔根认为濒死体验的根源在于大脑缺氧。当死神降临时,身体就会进入休眠状态,继而开始进入死亡的最后阶段。他的疑问意义不太寻常,因为他本人多年以前就曾有过一次死亡线上的挣扎。尽管许多临床调查在解释濒死体验方面取得了较大的进展,但一些研究人员认为生理方法还欠完善。格雷森认为:"难免有一些主观臆测。找到大脑里的化学变化并不能令人信服地说明导致濒死体验的原因。"他和他的同事们仍然坚持,濒死体验是一种神秘的体验,实验室只不过解决了问题的几部分。

不久的将来,我们会没有妈妈

人类对生殖问题的研究,甚至可以追溯到亚里士多德时代。但实际上直到l9世纪晚期威尔赫姆·茹克斯(1850~1924)和汉斯·狄瑞斯契(1867-1941)等人创立了实验胚胎学以后,对生殖问题的科学研究才真正开始。

在此以前,胚胎学家们仅仅对胚胎发育进行观察和描述,想通过观察胚胎的发育来研究生物的系统发育即生物进化,但从未想去干预胚胎发育。而研究蛙卵发育的茹克斯在它分裂成两个细胞时,用针刺死了其中一个,结果发现剩余的一个虽然能继续发育一段时期直到原肠胚期,但发育很不正常,通过显微镜只看到半个胚。因此他认为,当卵一分为二时每个细胞只得到了一半的遗传颗粒。后来,狄瑞斯契研究海胆卵的发育,当卵分裂成两个细胞时他用振荡的方法使之分开,结果两个细胞均能正常发育,形成了两个正常但较小的幼体。他认为,细胞分裂时并没有发生遗传物质的分配,分化只是细胞对内外条件发生反应的结果。后来又有人改进并重做了茹克斯的实验,证明狄瑞斯契是对的。人们由此发现了胚胎细胞分裂时遗传物质的严格复制。

接下来的一个问题是受精。l9世纪以前,人们普遍认为受精是卵子发育的必要前提,因为他们发现没有受精的鸡蛋好像是孵不出小鸡的。但杰克奎斯·楼博(1838-1924)并不这么看。昆虫中就有孤雌繁殖,比如蚜虫。蜜蜂虽然以有性生殖为主,但蜂王产出的未受精卵也发育成雌蜂。1890年楼博对未受精的海胆卵用针刺激,或通过改变海水的盐浓度,成功地使海胆卵发育,并多次得到发育的幼虫或更高阶段的海胆。他用青蛙作了同样的试验,一些未受精卵发育到了成熟阶段。据记载,"楼博的海水能引起孤雌生殖的发现问世以后,一些未婚妇女对海水表现出极大的恐惧。"

我国实验生物学家朱洗1961年用蟾蜍作实验材料,不仅使未受精卵发育成了成熟个体,而且还使这些个体产下了它们的后代,以"没有外祖父的癞蛤蟆"而闻名于世。这说明未受精卵发育成的个体不仅是正常的,而且是可育的。受精被证明不是发育的必要条件。

第三个重大问题是已分化细胞,特别是体细胞能否重新开始发育。这个问题进展比较缓慢。细胞培养技术虽然出现得很早,但企图通过细胞培养得到完整个体的研究一直没有太大的结果。70年代,戈登等人用移植技术将青蛙的角化细胞进行培养并得到了发育至蝌蚪阶段的幼体,却并未存活到成年。近年来,随着生物分子学和显微镜操作技术的发展,才取得了较大的进步。这大多不是来自低等脊椎动物,而是来自哺乳动物,因为哺乳动物开始发育的胚胎植入母体后成功的机会更大,而且其生殖问题更有实用价值。

1978年7月25日,世界上第一例试管婴儿在英国诞生,标志着哺乳类动物体外受精、体外胚胎发育技术已臻完善。

夜幕降临。在日本东京市中心,5月份白天的闷热开始消退。l0名医生和助手又聚到了一起,进行一项独特的科学实验。他们要取出一个山羊胎儿,并使其在一个人造子宫里继续存活下去。实验在日本历史最悠久的诊所--顺天堂医院一个仅l0来平方米的小房间里进行。

吉田博士小心地从一只母山羊下腹分离出子宫。然后,他切开子宫,一手抓住刚4个月的山羊胎儿的后腿,另一手抓住脐带,把山羊胎儿取了出来。这只山羊胎儿的成熟程度相当于人类6个月的婴儿。按正常发育,它将在4个星期后出生。

在吉田博士的背后,有一个放置胎儿的器皿,其中装有9升人造羊水(其温度保持在39.5摄氏度)。它的主要成分包括钠、钾、氯化物、清蛋白和葡萄糖。吉田博士将取出的山羊胎儿小心翼翼地放入器血里。

科学家们已经不是第一次进行这种实验了。10年来,他们一直在努力进行完善人造子宫的工作。他们的目标是,使人类三四个月的胎儿离开母体以后能在这种器皿中继续存活和生长发育。为了"挽救早产儿",桑原教授发明了一套仪器。利用这套仪器,可以使胎儿与胎盘分离,并且最快、最容易地进行手术。