科普-中华学生百科全书-第458部分

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进行分解，硫被排出体外，金属则留在体内。这样，进行细菌冶炼就是十分
简单的事：把矿石放到细菌培养液里浸着，过一段时间收集细菌的尸体，略
加处理就能得到纯度很高的金属了。像氧化亚铁硫杆菌那样喜欢吃金属的菌
种为数不少，食性也多种多样，喜欢吃金的、吃铀的、吃镉的……各有所好。
细菌冶炼的成本较低，原料利用率较高，产生的有毒废物很少，是一种很有
潜力的冶炼方式。
然而，大自然中这些喜欢吃金属的细菌，不同程度地存在一些缺陷，繁
殖较慢、适应环境的能力较差等等。单靠它们，要大面积推广细菌冶炼是有
困难的。基因工程专家们就着手对这些细菌进行改造。改造有两条途径，一
种是通过　DNA　重组改造这些细菌的遗传特性，使它们提高繁殖能力和适应能
力；另一种是干脆把吃金属的基因转移到大肠杆菌和某些酵母菌中去，让这
些繁殖快、适应能力强的菌种来完成冶炼金属的任务。这两条改造途径都取
得了一定进展。有人预言，不出　20　年，冶炼工业将发生革命性的变化——高
温冶炼和化学提炼的设备将大批消失，基因工程菌将成为冶炼工业的主力
军。
除了冶炼工业，基因工程菌在食品工业、化学工业、塑料工业等领域也
日益活跃。许多重要产品都可以用基因工程菌来合成、生产，例如饮料、乳
酪、乙醇、有机酸等等。
值得一提的是，这些生产流程都要在发酵罐里完成，要按发酵工程的工
艺流程来实现。原先发酵工程里使用的微生物，是通过筛选、诱导突变等手
段来取得生产性能最好的菌株，进行大量培养，然后投入应用。而基因工程
菌则是对微生物的基因开刀，进行改造，人为地获取最好的生产性能。所以，
基因工程菌是基因工程与发酵工程的结合点。可以这样说，基因工程通过发
酵工程的工艺来实现许多生产目的，而发酵工程采用了基因工程菌则是如虎
添翼，两腋生风。

癌症克星

今天，人类视癌症为洪水猛兽，人们谈“癌”色变。癌症虽不是死亡率
最高的疾病，但它像魔鬼一样令人望而生畏。现在，全世界每年有　600　万癌
症患者辞别人间，其中发展中国家超过一半。几十年前一旦得了癌症，很少
有人能挣脱它的魔掌。现在，由于医学不断进步，癌症治愈率也在不断提高，
但这种治愈只是说“5　年内未复发或癌细胞不转移”。癌症不仅光顾老年人，
对青年和儿童也“一视同仁”。
现在，人们正运用生物工程技术研制新型药物，创造新颖的治疗方法，
即将形成第四代抗癌疗法。如运用杂交瘤技术研制的各类单克隆抗体，已成
为一个个“抗癌导弹”。目的临床试验单抗药物已近　40　种，其中　15　种是抗
癌新药，有　5　种已完成临床试验，正申请批准投放市场。从临床试验的适应
症来看，单抗主要用于结直肠癌、淋巴癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、黑色素
瘤、白血病、前列腺癌和胰腺癌等癌症的治疗另外，无毒治癌的抗体也在加
紧试验，目前普通的抗癌药物或多或少有毒作用。我们正准备开始对现在没
有任何有效疗法的胰腺癌、乳腺癌和鳞状细胞肺癌的患者进行试验。我们也

曾对患鳞状细胞癌的病人用了这种抗体，结果表明无副作用反应而且抗体都
集中在肿瘤细胞上，因而即将对普通疗法　无效的晚期肺癌和对此疗法反应灵
敏的早期肺癌患者进行试验。
人们运用基因工程研制新型疫苗、新型药物和新型诊断试剂，取得了巨
大成功。
基因疗法是一种最新的治癌方法，通过此疗法可修饰矫正那些变化的染
色体（如化学药品中的农药、杀虫剂能损害人类负责传送基因信息的第　5　号
和第　7　号染色体），促使癌细胞“改邪归正，弃恶从善”。基因治疗虽然开
展仅　3　年多时间，但它是非常有发展前途的抗癌手段，被认为是癌症疗法新
纪元的开始。它的成功，定会成为一束射杀癌症恶魔的死光。脑瘤，是最难
治疗的一种癌症，其恶性最强的是脑胶质芽瘤。这种毒瘤美国每年有　5000
名新患者，其平均存活期限不超过　1　年，存活期达　5　年的不到　5．5％，迄今
没有任何有效疗法。美国国家神经疾病专家将含有胸腺嘧啶核苷酸激酶基因
的改变了遗传性的鼠逆病毒送进病人脑瘤细胞中，然后再注射抗病毒药，当
这种酶与抗病毒药一接触就能杀死肿瘤细胞，这为治疗脑癌带来了希望。恶
性黑瘤是一种致命的皮肤癌，科学家将恶性黑瘤病人的组织细胞进行离体培
养，再生细胞中插入肿瘤坏死因子（TNF）或白细胞介素（IL—2）基因，然
后送回病人体内。他们希望经过这样处理的细胞能对病人产生抗癌“免疫”
作用，从而引起病人的免疫系统袭击癌瘤。1992　年　6　月，专家们又开始了一
项体内基因疗法试验。他们不是把细胞取出用遗传工程方法使这些细胞表达
某种蛋白质，而是向一位　67　岁女患者的恶性皮肤肿瘤直接注射一种基因。该
基因来自一位健康人的淋巴细胞。他们希望该基因将在肿瘤细胞中表达，并
向肿瘤细胞发起免疫袭击。这种试验是第一次直接转移人转变遗传物质的试
验，表明人们已开始用　DNA　作为一种药物治疗癌症。
一场围歼癌症的战役已经打响很久了，生物工程向癌症发起的攻击将要
开始。现在我们还处于抗癌“魔弹”的制造与试验时期，但对这些用生物工
程制造的“魔弹”的效力充满信心。今后，将通过生物工程技术，以癌细胞
的　DNA　为对象，对癌遗传基因与患癌、癌抑制基因与防癌、细胞内信息传递
结构与患癌机制等开展基础研究，还将根据新的药效结构开发出治癌药物。
预计在大约　40　年后，人们将不再对癌症产生恐惧。

细胞工程

细胞工程的诞生

1978　年　7　月　26　日，这是个值得人类庆贺的日子。这一天，人类第一个
“试管婴儿”在英国呱呱落地，一声啼哭震惊了整个世界！她的诞生，虽然
引发了社会学和伦理学的议论，但重要的是使身患某些不孕症而又希冀后继
有人的夫妇，升腾起希望的曙光。迄今，试管婴儿的数目像几何级数一样跳
升，人类已有许多个“试管婴儿”诞生并健康成长。他们的诞生实现了生物
工程发展上的飞跃。通过科学家的设计和规划，奇迹不断出现，各种各样的
“试管婴儿”开始降临人间，令造物主也惊羡不已，自叹弗如！现在，已有
许多“试管婴儿”在农业（包括林、牧、渔）、医药、能源、环境保护等重
要行业留下了足迹。
“试管婴儿”是细胞工程的一大杰作。试管为什么可以孕育生命？何为
“细胞工程”？要弄清这些知识，我们还得将细胞工程发展史的镜头转到　300
多年前去。
1665　年的一天，英国建筑师罗勃特·虎克架起了那架自制的、简陋的显
微镜，将一块栎树皮（即软木）放在了显微镜下。他大概怎么也不可能意识
到，生命科学史的新的一页即将在他的手下揭开，这一天将成为生物学的一
些分支学科的起点。
就在这一天，罗勃特·虎克看到，显微下的栎树皮是由许多蜂窝状的小
格子组成的。这些小格子密密麻麻，形状相似，排列颇为规则。于是，他把
这些小格子定名为“细胞”。在拉丁文中，细胞的意思是“小室”。
在其后的一二百年中，对细胞的研究层层深入。人们逐渐发现，不仅树
皮是由细胞组成的，树身、树根、叶子、花、果实……植物的所有部位都是
由细胞组成的；不仅所有的植物是由细胞组成的，所有的动物也都是由细胞
组成的。连微生物也不例外，也是由细胞组成的；只不过有的微生物结构比
较简单，甚至是一个原始的、不完整的细胞。
当然，不同生物的细胞有很大差别，同一生物的不同器官组织的细胞也
有很大差别。
当初罗勃特·虎克在显微镜下看到的，只是一群死细胞的外壳——植物
细胞的细胞壁而已。作为一个完整的植物细胞，除了作为外壳的细胞壁之外，
还拥有细胞核、细胞质两大部分。动物细胞没有细胞壁，外边包着的是比较
薄而柔软的细胞膜，细胞膜里也是细胞核、细胞质两大部分。
最大的细胞有多大？最大的细胞直径有　10　多厘米，那是驼鸟蛋。
最长的细胞有多长？最长的细胞有　2～3　米长，比人还高，那是鲸的神经
细胞。
最小的细胞有多小？最小的细胞直径才　1　微米左右，1000　个这样的细胞
并排着，可以穿过针眼。那是一种叫做支原体的微生物。
到　19　世纪中叶，人们终于建立了完整的认识：一切动物和植物都是细胞
的集合体，细胞是生命的基本单位，动物和植物都是在细胞的繁殖和分化中
发育起来的。这一认识被称为细胞学说。
细胞学说是　19　世纪自然科学的三大发现之一。恩格斯对细胞学说曾给予
很高的评价。

进入　20　世纪，随着科学的发展，新技术、新工具、新方法不断涌现，人
们对细胞的研究越来越深入，从细胞整体的研究推进到亚细胞结构的研究和
细胞分子的研究。细胞的基本生命活动，包括在它的生长、发育、分化、分
裂等等，其规律日益清晰地呈现在人们的眼前。
对细胞核的研究更是激动人心。人们确认，细胞核里的染色体，正是遗
传物质　DNA　的载体，隐藏着神奇的遗传密码，控制着细胞的生长和繁殖，是
指挥整个生命活动的最核心的部位。
到　70　年代，一些走在前列的科学家开始有计划地对细胞进行培养，进行
改造，使细胞服从人类的意志，产生人类需要的物质，或是形成新的品种。
既然细胞是生命的基本单位，那么改造生命就应该从改造细胞开始。他们按
照这个思路进行了艰苦的实践，他们成功了。细胞工程就此诞生了。

细胞融合

1983　年　4　月　1　日，西欧有一家报纸刊登一条新闻，说是德国汉堡大学的
两位教授用最先进的生物技术，成功地使牛的细胞和西红柿的细胞融合在一
起。融合了的细胞经过培养长成一棵古怪的植株，结出的果实含有动物蛋白，
吃起来有牛肉味道。两位教授把这株植物定名为“牛西红柿”。
这条消息立即引起了轰动。用细胞融合培养出动物和植物之间的杂种，
这可是具有划时代意义的大事。一时间，各国的传播媒介竞相报道，我国的
一些报刊也作了转载。许多人饶有兴趣地注视着这一事件的发展。然而，不
久就披露出来的真相使人们一下子泄了气。原来，所谓的“牛西红柿”完全
是编造出来的谎言。在西方的许多国家，4　月　1　日是愚人节。
在愚人节撒谎是不会受到指责的。那家报纸对读者开了一个大玩笑，一
个国际玩笑。
玩笑归玩笑，这一事件毕竟使公众对细胞融合的认识和重视又提高了几
分。确实，作为细胞工程的骨干，细胞融合技术有可能创造出许多不可思议
的奇迹，它的前程不可限量。
所谓细胞融合，就是使两个不同物种的活细胞紧密接触在一起，并且使
接触部位的细胞膜发生融化。这样，两个细胞你来我往，互相流通，最后合
而为一，完全合并