knowledge_title,knowledge_comment DNA就是基因吗,DNA就是基因吗说到DNA，不少人会说：那不就是基因吗？其实，这是一种误解。DNA和基因是两个频繁使用的科学词汇，两者关系非常密切，但又绝不能把DNA等同于基因。打个比方，将一根长长的钢丝，每隔一段绕成包含几个圈的弹簧圈，这时的钢丝除有直的部分外还有弹簧圈，尽管弹簧圈是由钢丝绕成的，但是不能简单地把弹簧圈等同于钢丝。DNA与基因就如同弹簧圈与钢丝：基因是DNA构成的，但绝不能把DNA都看作基因。那么，DNA究竟是什么呢？它的全名叫脱氧核糖核酸，是一类大分子，因最初是从细胞核中提取出来的，而且具有酸性，因此得名“核酸”。构成DNA的结构单位称为脱氧核糖核苷酸，每个脱氧核糖核苷酸又由三种成分组成，即脱氧核糖、磷酸和碱基。因碱基不同，脱氧核糖核苷酸共有四种，即腺嘌呤（简称A）、胞嘧啶（简称C）、胸腺嘧啶（简称T）和鸟嘌呤（简称G）碱基的脱氧核糖核苷酸。脱氧核糖核苷酸由一个核苷酸中的糖和另一个核苷酸中的磷酸搭成“骨架”，而碱基在“骨架”的内侧。“骨架”把脱氧核糖、磷酸和碱基三种物质连成了一条长链，这条长链就叫脱氧核糖核苷酸链。一个DNA分子中有两条这样的长链，它们靠碱基连接在一起。一条链上的A一定与另一条上的T相连，这条链上的G肯定与那条链上C相接，这种相连接的方式就称为碱基互补。一个由两条脱氧核糖核苷酸链形成的DNA分子，还要向右相互缠绕成麻花形，称为双螺旋结构。基因是由DNA构成的，但是并不是所有的DNA都能构成基因。根据已经公布的数据，在人类的整个基因组中，构成基因的DNA不足30%，70%以上的DNA并不构成基因。而在其他一些生物中，情况更是不可思议。如两栖类动物和显花植物的细胞中，DNA的含量要比人类多几倍甚至是几十倍，可构成基因的DNA居然不到总量的10%。但在一些单细胞生物和非细胞生物中，情况却恰恰相反，如有些细菌、病毒（噬菌体）的DNA在构成基因中的利用率居然超过了100%！原来，在它们的基因组中，有些DNA既是第一个基因的组成部分又是第二个基因的组成部分，这些DNA成分在不同基因中会被重复利用，出现了基因中套着基因的情况。细胞中的DNA和基因之间的关系大致就是这样。但是在一些非细胞生物，即生物与非生物的过渡类型，如烟草花叶病毒（TMV）、SARS病毒、人类流感病毒、艾滋病病毒等，它们的基因并不是DNA构成的，而是由RNA构成。从这里我们更可以知道，不能将DNA和基因等同起来。 DNA结构的发现,DNA结构的发现1953年，英国《自然》杂志上的一篇论文在全世界引起了轰动。这篇文章对DNA的双螺旋结构、碱基配对方式进行了阐述，宣告了DNA结构的正式发现。这篇由沃森和克里克共同撰写的只有一张A4纸长短的论文，成为生物学的重要里程碑之一。为此，沃森、克里克与威尔金斯共同获得了1962年的诺贝尔生理学医学奖。1953年，沃森和克里克展示的DNA分子结构模型 DNA鉴定为什么长盛不衰,DNA鉴定为什么长盛不衰DNA鉴定技术从20世纪60年代至今，得到了充分的发展。除了我们之前提到的刑侦探案中罪犯的身份鉴定、侦破拐卖儿童的刑事案件之外，DNA鉴定也成了解决民事、经济纠纷的有力工具。江苏省人民医院曾经遇到了一起奇特的医疗纠纷案。一名患者在该院中被检查出患有食管癌，并接受了手术治疗。而术后他在其他医院进行复诊时，却发现体内并不存在恶性肿瘤细胞。难道是医院当初误诊了吗？院方复检了患者肿瘤组织切片，并利用DNA鉴定技术，将肿瘤组织与患者的基因进行比对，最终确认，当时这名患者的确患上了食管癌，因为发现早，治疗及时，术后复查时才没有再度检查出肿瘤细胞。DNA鉴定技术的应用避免了一场医疗纠纷。DNA鉴定在其他地方也发挥着重要的作用。在美国发生的“9·11”事件、东南亚海啸、东日本大地震这一系列灾难中都出现了它的身影，它能为因腐烂而无法辨认身份的尸体正名，能为漂流异乡的遇难者找到故土，能在短时间内帮助无名尸体找到亲人。“9·11”事件之后美国政府对大规模灾难后的尸体鉴定非常重视，美国司法部特别组织人员编写了《从“9·11”事件学到的教训：大规模灾难事件的DNA鉴定》一书，总结DNA鉴定应用中方方面面的经验。DNA鉴定用时短、准确性高，是物证检验科学、可靠和快捷的手段。但是这项技术也是一项“年轻”的技术，从创立到现在只不过几十年的时间，还远未经受时间的考验。至于它未来是否会继续称为亲子鉴定的“黄金标准”，还是由其他技术取而代之，我们不妨拭目以待。 DNA鉴定会出错吗,DNA鉴定会出错吗DNA鉴定技术通过对DNA多个遗传标记位点进行检测，以遗传标记的一致性鉴定，解决了困扰司法鉴定多年的、以生物检材进行人身同一认定的技术难题。但DNA鉴定技术本身却存在着一定的局限性。DNA鉴定的精度非常高，技术人员需要“全副武装”，防止样品被污染DNA鉴定最容易遇到的问题是样品的污染。由于DNA鉴定的灵敏度非常高，通常一根带毛囊的毛发，足以进行数百次检验，而为了不断地提高对犯罪现场痕量证据的鉴定能力，客观上还要求其检测敏感度进一步的提高。但是物极必反，过高的灵敏度使样本的污染物也很容易被检测出，以致与犯罪嫌疑人的发生混淆。样品的污染可能来自现场提取检材、实验室的环境、药品的污染以及技术人员操作过程中造成的交叉污染等，并最后导致错误的鉴定结论。同时，虽然在整个人群中，DNA多个遗传标记均相同的可能性极低，但是同卵双生子的DNA完全相同，他们的遗传标记也一模一样。因此在刑侦断案中，必须将沿用已久的物证分析与DNA鉴定技术共同使用，相互印证，这样才能避免冤假错案的产生，让DNA鉴定技术真正发挥其威力！ “二倍体”和“四倍体”,“二倍体”和“四倍体”我们身体里的细胞含有来自父亲的一份遗传物质和来自母亲的一份遗传物质，所以叫作“二倍体”。如果在胚胎只有2个细胞的阶段时对其进行电融合，这两个细胞就会融合成一个细胞，细胞里面的遗传物质即基因组也会加在一起了。因为每个体细胞都是含2个基因组的二倍体，那么2个二倍体相加就是四倍体了。四倍体的细胞也能分裂，但是这样形成的囊胚只能存活8～9天，不能发育成为完整的生物。不过，如果把“二倍体”的多能干细胞植入“四倍体”的囊胚，它们就可以相互“合作”，由“二倍体”干细胞发育成胚胎，“四倍体”囊胚形成胚胎外组织。 “人人各异”的SNP,“人人各异”的SNP科学家们通过对人类基因组的分析，发现虽然不同的人的基因组都有30亿对碱基，但在DNA链上每隔一定的距离就会有一个碱基出现差异，比如说甲的基因组上某个碱基是A，乙的基因组上同一位置却是C。那么碱基出现差异的距离是多长呢？现在掌握的证据表明，相隔距离不是绝对的，有长也有短，通常大约每隔1000对碱基就会有一个这样的碱基替换，由此可见，在不同人的基因组中，这种单碱基差异可多达300万个。基因组中单碱基的不同是生物界的普遍现象，单碱基不同是多种多样的，这种单碱基的差异称为单核苷酸多态性，英文缩写为SNP。 “六指”一定会遗传给下一代吗,“六指”一定会遗传给下一代吗1922年，一篇论文报告了一个奇特的现象：瑞典的一个六代人的大家系，每一代都出现拥有“六指”的人。手指的数目是人类的一个性状。普通人每只手都是5个手指，但有时也能见到有6个手指的人，叫作“多指”。小说《六指琴魔》中的王雪梅就是多指。被称为“六指琴魔”的她，能用6个手指在“天魔琴”上弹奏“天龙八音”。王雪梅的第6个手指长在第5指一侧，发育良好，这在文献上叫作“轴后型多指”，是最常见的多指。瑞典的一家人所拥有的也是这种类型的多指。多指是一种显性遗传性状，也就是说，决定轴后型多指的基因是显性基因。那么，像“六指”这样的显性遗传性状一定会遗传给下一代吗？一名患有多指趾畸形的27岁男性的左手虽然与隐性基因相比，显性基因决定的遗传性状常常会更多地在后代中出现。但是在整个人类群体中，决定异常性状的基因的数量很少，所以，多指个体的基因型一般都是杂合子。如以P代表决定轴后型多指的基因，多指个体的基因型通常是Pp，而手指数正常个体的基因型当然是隐性基因纯合子pp。多指个体和正常个体婚配的模式是Pp×pp。这种婚配模式在基因型上是和孟德尔做的测交试验一模一样的，其后代的两种基因型之比和表型之比都是1∶1。所以，如果父母中有一方是轴后型多指，子女有50%的可能也是轴后型多指，有50%的可能正常。这两只小鼠是同一窝出生的，它们都携带了隐性肾上腺皮质发育不良基因。不过左侧的小鼠为纯合子，获得了两个隐性基因，通常难以存活；右侧的小鼠为杂合子，拥有一个显性基因和一个隐性基因，并没有表现出症状 “干细胞”是“脱水干掉的细胞”吗,“干细胞”是“脱水干掉的细胞”吗干细胞这个名字，会使人联想到香脆的真空干燥水果片，方便面里的脱水蔬菜包，商店里那些栩栩如生的瓶装干花。那么干细胞是不是“脱水干掉的细胞”呢？不是，如果细胞脱水，轻则影响功能，重则死亡。其实，在“干细胞”这个名词中，“干”不是“干燥”的“干”，而是“树干”的“干”。“干细胞”就是这样一个能萌发出许许多多不同种类“细胞”枝干的“树干细胞”。人的身体里面有200多种细胞。有输送氧气的红细胞，有吸收养料的小肠绒毛上皮细胞，有用来观看世间万物的感光细胞，也有使心脏跳动的心肌细胞等。而所有这些不同类型的细胞，都是从受精卵这个最初的细胞分化而来的。就像一棵大树先有了主干，然后再长出枝叶花朵一样。由于受精卵能不断“分支”，形成人体内的各种细胞，我们就叫它“树干细胞”，简称为“干细胞”。由于受精卵能形成身体里面所有类型的细胞，因此得名“全能干细胞”。小肠绒毛上皮细胞的寿命只有两三天干细胞受精卵逐步发育成完整的生命，形成了多种组织的细胞。在多种组织中“驻扎”着一些“留守部队”，这些细胞虽然不能像受精卵那样变成身体里面所有类型的细胞，可却保持着形成多种或一种其他细胞的能力，因此“留守部队”细胞就像依然能分支的树干细胞。不过，它们不能称“全能干细胞”了，能形成多种细胞的就叫“多能干细胞”，能形成一种细胞的就叫“专能干细胞”。生命体中的许多细胞会不断死亡。比如人体皮肤最外面的上皮细胞，由于受到外界不断地磨损，每28天左右就得更换一次；吸收养料的小肠绒毛上皮细胞，由于一直浸泡在食物残渣和消化液内，又要和小肠内的大量细菌接触，还不断地受到小肠蠕动的揉搓，寿命极短，每两三天就得更新换代一次。这些“短命”的细胞就要靠“多能”或“专能”干细胞来替换。在细胞需要新老交替时，这些“多能”或“专能”干细胞就一面增殖，一面变化成所需要的新细胞，及时补充。但是，各个组织里的“多能”或“专能”干细胞数量有限，如果无法得到补充，岂不是用掉一个少一个，早晚会被用完的。幸好，干细胞还有一个“本事”，就是保留自己的“真身”。也就是说在干细胞分裂时，能产生2个不一样的细胞：一个用来产生替补细胞，它不断地增殖和变化，最后形成千千万万个用于替补的细胞；另一个却保持不变，和原来干细胞的“真身”一模一样。用这种“不对称分裂”的方式复制自己，既满足了补充死亡细胞的需求，又可以使干细胞“用之不竭”。帕金森病原发于中脑黑质，患者的神经元发生变性干细胞虽然有这些本事，但是它们只能在身体正常的时候发挥作用，而在一些疾病状态下，它们就“心有余而力不足”了。比如：患Ⅰ型糖尿病的人，胰脏中能生产胰岛素的细胞不够了，但是干细胞并不能完全补上它们；心肌梗死患者因缺血而死亡的大批心肌细胞常不能被完全替补；患帕金森病的人，脑中分泌多巴胺（一种传递神经信息的物质）的细胞有许多死亡了，但是患者大脑也不能有效地替补它们。如果我们能“激活”身体里的干细胞，或者从体外引入新的干细胞，也许就能治疗这些疾病。实际上，人们还不满足于只替换细胞，如许多眼睛失明的人需要角膜移植来恢复视力，肾衰竭患者需要换肾，肝坏死患者需要肝脏移植。但是这些组织和器官目前还只能来自其他人的捐赠，每年都有许多患者因为等不到器官而去世。既然干细胞能分化成所有类型的细胞，要是能用患者自己的干细胞在体外长成现成的角膜、皮肤、血管甚至是心脏，那就想换什么器官，可以换什么器官，还可以避免因为异体器官移植造成的组织排斥问题。这是多么诱人的前景啊！ “滴血认亲”符合科学吗,“滴血认亲”符合科学吗古代的官差断案常需要对人的身份进行判别：被害人是谁，凶手是谁？涉案的人彼此是什么关系？尤其在牵涉到直系亲属的案件中，由于古代缺乏有效的刑侦技术，无法直接鉴定现场遗留的毛发、唾液等证物的来源，因而通常采用“滴血认亲”方法来鉴定涉案者是否存在“亲子关系”。“滴血认亲”是当时鉴定亲子关系的主要方法，所使用的“滴血认亲”有两种：一种叫滴骨法，将活人的血滴在死人的骨头上，观察是否渗入，如能渗入则表示有直系血缘关系。这种方法早在三国时期就有实例记载。另一种叫合血法，将需要确定关系的两人的血滴在器皿内，看能否融为一体，如融为一体就说明存在亲缘关系。但是，这两种“认亲”的方法并不科学！滴骨法采用的?渗血入骨的方法，需要用到人的骸骨。可是埋藏于地下的骸骨，在微生物和氧气的作用下很容易腐蚀，表面会形成许多细小的空洞，不管是血还是其他液体都能滴进，因此无论是不是亲人的血，都可以渗入骨头。而合血法是看血滴是否融为一体，这也无法用于鉴别。如果两人真有亲子关系，他们的血液不一定能融合，而非亲子关系的两人的血液倒有可能融合。这是因为当两个人的血相遇时，是否融合与红细胞表面的凝集原（抗原）与血清内的凝集素（抗体）有关，用现在的观点来看也就是说与血型相关。血型相同的两滴血相遇后会汇成一滴；而血型不同的两滴血，例如含有A型凝集原的A型血与含有抗A凝集素的B型血相遇时，就不会融合。因此，按照“滴血认亲”的方法，一个A型的小孩跟任何一个A型血的成人合血，就会有许多个“爸爸”，而A型血的爸爸即使和他亲生的B型血儿子也会被判断成“非亲生”。不过，虽然“合血法”并不科学，但它开创了用血型鉴别血缘关系的先河。 “热岛效应”,“热岛效应”很多人都有这样的感觉，夏天城市似乎比郊区更加炎热。这不是错觉，科学家发现城市中心的平均温度要比郊区高出1℃左右，最高甚至高出6℃以上。科学家把这种现象称作“热岛效应”。这是由于城市中的水泥建筑、柏油马路的吸热能力强，加上工业生产中释放大量的热，使得城市的温度比郊区的高。而且由于汽车和工厂排放的大量废气覆盖在城市上空，使得热量难以散发。加上城市里植被被破坏，调节温度的能力越来越差，使得城市中心在地面温度图上成为一个高温区，就像一座突出海面的岛屿，被形象地称为“城市热岛”。 “螳螂捕蝉，黄雀在后”说明了什么,“螳螂捕蝉，黄雀在后”说明了什么盛夏的阳光下，一只蝉趴在树干上，一边吮吸着鲜美的树汁，一边愉快地唱着歌。在它的身后，一只螳螂正举着两把锋利的“大刀”悄悄地向它逼近，但蝉却毫无察觉。螳螂迅速地抓住蝉，正当它准备享用这顿“大餐”时，树丛中突然飞出一只黄雀，一口将螳螂吃掉。这就是“螳螂捕蝉，黄雀在后”的故事。其实，这个故事中，还包含着有趣的生态学知识。蝉靠吸取树木的汁液为生，螳螂靠捕蝉来填饱肚子，黄雀又以螳螂为食。树、蝉、螳螂和黄雀，它们之间存在着吃与被吃的关系，就好像一根链条那样一环扣一环。我们将生物之间的这种相互依存的关系称为食物链。海洋中的食物链交织成一张错综复杂的网在树—蝉—螳螂—黄雀这条食物链中，每种动物都有它的食物来源。那么，作为这条食物链源头的大树又“吃”什么呢？树木要想长大，需要“吃”很多东西，例如要“喝”水、“吸”空气，还要有充足的营养物质。但是在树木的食谱中，还有一样东西很重要，那就是太阳。万物生长靠太阳，植物“吃”太阳其实是利用太阳光中的能量。地球上所有的生物中，只有植物才能将阳光的能量直接“吃”进去，并且储存起来，这就是光合作用，而植物长出的叶片、树干、根系就储存了大量来自太阳的能量。我们将所有能够进行光合作用的植物称为“生产者”；而将其他不能直接利用太阳能的动物，如蝉、螳螂、黄雀，称为“消费者”。无论哪种消费者，它们的食物最终都来源于生产者。细菌、真菌等微生物是大自然的“清洁工”接下来还有一个问题。在我们提到的这个食物链中，蝉被螳螂吃掉，螳螂又被黄雀吃掉，那黄雀被谁吃呢？黄雀会被蛇吃掉，而蛇又可能被老鹰吃掉。老鹰是最凶猛的鸟类，什么动物可以吃掉老鹰呢？没有动物可以捕食老鹰，但是老鹰死后却会被小小的微生物，如细菌、真菌“吃掉”。这些微生物被称为“分解者”，它们像大自然的清洁工一样，将枯枝落叶、动物的尸体、粪便分解为无机的营养物质，供植物再次吸收利用。生产者、消费者和分解者在环境中分别执行着重要的任务，一个生态系统中必须有这三者才可以稳定地存在。 不同类型的指纹,不同类型的指纹每个人的手指指端，都有不同的花纹，这些由凹凸的皮肤所形成的纹路就是指纹。指纹会增加手在接触物品时产生的摩擦力，有了指纹我们可以从容地端起杯子、握笔写字、骑自行车。如果人触摸了门把、扶手，由于油脂和汗液的分泌，会遗留人眼难辨的指纹；若是不慎碰到了墨水、血迹等，手指会在物品上“印”上图案清晰的纹路；而触摸过类似橡皮泥等柔软的物品后，则会“按”下立体、凸凹的指纹。 二倍体生物,二倍体生物高等动物的性细胞核中所含有的全部DNA称为一个基因组，基因组也叫染色体组。生殖细胞中只有一个基因组。含有一个基因组的生殖细胞就称为单倍体细胞。由单倍体细胞发育而成的生物体称单倍体生物。因每个人都是由两个生殖细胞结合产生的，所以每个细胞中都有两个相同的基因组，这种体细胞中含有两个基因组的生物是二倍体生物。 传统的污水处理方法,传统的污水处理方法传统的污水处理方法有物理法和化学法两种。物理法是通过过滤、沉淀、离心等方法把水中的固体杂质分离，把漂浮在水面的油污层刮去等。化学法则是往水里加一些化学物质，让它与水体中的污染成分发生化学反应，将污染物转化为不溶解的物质进行沉淀，或者变成气体释放。 伴性遗传病,伴性遗传病位于性染色体上的基因是按“伴性遗传”的方式向后代传递的。如果这个基因是致病基因，它导致的疾病就叫作“性连锁遗传病”即“伴性遗传病”。由于人类X染色体上已知的致病基因相对于正常基因来说绝大多数是隐性基因，而Y染色体很小，上面装载的基因也很少，所以，通常说的伴性遗传病，实际上就是指X连锁的隐性遗传病。除了红绿色盲以外，血友病、鱼鳞癣等都是伴性遗传病。 出生缺陷和遗传病是一回事吗,出生缺陷和遗传病是一回事吗一个腭裂的菲律宾小孩，这是一种出生缺陷当刚刚出生的婴儿存在明显的出生缺陷，如宽眼距、外眦上斜、通贯手、人中变平、上唇变薄等，人们常常惊呼：这孩子有遗传病！那么，出生缺陷和遗传病是一回事吗？出生缺陷和遗传病是两个既有联系也有区别的概念。少数出生缺陷是由于单基因突变；而大部分出生缺陷，如常见的先天性心脏病和神经管缺陷，都属于多基因病或多因子复杂性疾病；还有一些出生缺陷的孩子是由于在胎儿期受到诸如病毒、酒精、化学药物的刺激或其他有害物质的侵袭而发育异常，从而在出生后某个时期出现症状，这些孩子的出生缺陷是由于环境致病因素所致。也就是说，出生缺陷不一定都是遗传病。反之，遗传病也不一定都表现为出生缺陷。有些遗传病可以经过几年、十几年甚至几十年后才出现明显症状，这在多基因控制的复杂性遗传病上表现得尤为明显，比如广泛性发育迟滞和神经发育异常。这类疾病受到许多基因的调控和环境致病因素的影响，患儿可能在出生时表现完全正常，但经过一段时间的发育，逐渐出现身高、运动能力、语言能力、智力发育和精神发育方面的种种问题，而不同的相关致病基因往往引发不同的病征表现。微博士：自闭症的遗传检测自闭症，又称孤独症，是一类由具有很强遗传基础的神经发育障碍引起的复杂性疾病，表现在语言交流和社交互动的意愿、方式、沟通能力上都出现不同程度的受损，行为兴趣和活动模式刻板、重复，严重的还伴有其他发育迟滞的表征，如语言能力倒退等。遗传学研究发现，23对染色体上均有基因变异的情况散发于自闭症患者中。已确认15%的遗传病因是基因组失衡，5%是单基因突变，约1%为携带染色体16p11.2基因组失衡。对这种重复发生率高的遗传变异开展临床基因诊断，并及时进行早期干预治疗，具有重要意义。 出生缺陷是怎么造成的,出生缺陷是怎么造成的20世纪60年代，成千上万名“海豹儿”相继出现在德国、英国等国家。这些新生儿四肢发育不全，手和脚像鳍一样连接在躯干上，形如海豹，因此得名“海豹儿”。进一步的研究发现，这是由于母亲们在妊娠期间呕吐难忍，服用过一种名为“反应停”的药物所导致的。由于“海豹儿”与正常儿童相比，出生后带有缺陷，因此称为出生缺陷。从受精卵开始直到分娩前的胎儿，如果受到外部不良条件的影响，都可能造成这种缺陷。“海豹儿”“海豹儿”在学习滑雪实际上，有许多遗传病是由于基因或染色体异常所产生的，都会导致出生缺陷。19世纪，英国维多利亚女王生下的一个男孩，稍有磕碰，皮肤立即青紫，皮肤一有破损，立即出血不止，他患的是血友病。维多利亚女王的X染色体上有一个隐性基因出现了异常，因而使她的儿子也带有那种隐性基因异常的X染色体，成了出生缺陷的王子，这种出生缺陷会传给后代，是遗传性的出生缺陷。而遗传性肾炎、抗维生素D佝偻病，则是由于X染色体上的显性基因异常引起的。除了一个基因异常造成的单基因缺陷外，还有一些遗传缺陷与多个基因异常有关，如无脑畸形、癫痫、先天性心脏病、高血压、糖尿病、精神分裂症等。多基因异常引起的缺陷容易受环境条件的影响，正是因为这个原因，高血压、糖尿病患者要注意平时的保养。切尔诺贝利核泄漏造成很多畸形儿的出生染色体异常也是造成出生缺陷的重要原因。染色体异常所造成的缺陷与基因异常所造成的缺陷相比，通常更为严重。这是由于每条染色体上几乎都有上千个基因，一旦出现异常，就会造成大量基因无法正常发挥作用，因此染色体异常经常会引起早产，孩子出生以后往往会表现出发育迟缓、智力低下、容易早夭等症状。如5P-综合征就是由于人的第5号染色体短臂少了一段所造成的，这种病又叫猫叫综合征，因为婴儿的哭声像猫的叫声而得名。性染色体结构变异与常染色体结构变异一样，也会引起出生缺陷，有一种称为X染色体脆性综合征的出生缺陷，就是因为X染色体长臂多了一段引起的，这段多出来的染色体，妨碍了胎儿期的神经发育，导致新生儿智力低下。细胞中的染色体数比正常情况下多了一条或少了一条，都属于染色体数目异常，都会引起出生缺陷。21-三体综合征也叫唐氏综合征，患者在儿童时期就表现出智力低下、两眼距离宽、斜视，并常伴有先天性心脏病。这种疾病就是由于染色体数异常引起的出生缺陷。所谓“三体”，是指常染色体中的任何一号染色体不是一对，而是3条，如21-三体、18-三体、13-三体，分别指的是在细胞中21号染色体、18号染色体、13号染色体比正常细胞多了一条，三体细胞中的染色体总数是47。唐氏综合征也是人类中发现的第一种染色体数目变异导致的出生缺陷。 发现端粒酶的“三剑客”,发现端粒酶的“三剑客”2009年，第100次诺贝尔生理学医学奖授予了三位美国人（其中两位是女性）：布莱克本、格雷德和绍斯塔克。他们在研究人体细胞中的染色体结构变化和端粒酶等方面取得了一系列成果。 变化中的生物群落,变化中的生物群落不同的物种在一定区域内共同生活，就构成了生物群落。生物群落并不是一成不变的，随着时间的推移会被其他的生物群落替代，称为演替。例如，经过足够长的时间，一个长满漂浮植物的湖泊会慢慢变浅，逐渐被长满芦苇的沼泽、湿地替代，最终会变成满目苍绿的森林。 地球上的生物永远不变吗,地球上的生物永远不变吗在今天的地球上，有150多万种动物，30多万种植物和20多万种微生物。可以说，从高山到平原，从沙漠到极地，从空中到海洋，到处都有生物的踪迹。当今的地球，真是一个瑰丽多彩的生物世界。但是，在30多亿年之前，地球上既无花草树木，也无人烟鸟兽，到处都是一片死寂荒凉。那么，生命是从哪里来的？关于这个问题，我国古代有人主张生命是神创造的，也有人主张是天创造的，更多西方人认为生命是上帝创造的。不管是“神创论”、“天创论”还是“上帝创造论”，都有一个共同点，那就是那些被创造出来的生物永远保持原样。事实果真如此吗？蝌蚪变青蛙，婴儿会长大，果树开花结果，这些都是大家公认的事实；非洲人、亚洲人、欧洲人，虽然同属人类，但由于地区不同，就出现了明显的差别，不同地区的同种生物，也会出现这样那样的差异。从蝌蚪长成青蛙，模样上会发生巨大的变化。蝌蚪会长出四条腿，长长的尾巴会逐渐蜕去不同地质年代留下来的生物遗体、遗迹和遗物称为化石，不同地质年代已存在且现在依然活着的生物称为活化石。由于活化石是经过大灾难后幸存的少数生物，因此又称为孑遗生物。距离今天最近的地质年代也有两三百万年了。化石记录表明，地球上有些存在过的生物现在没有了，而现在地球上有的生物之前从未出现过，这说明生物的种类是随着时间而变化的。此外，孑遗生物的前世今生，也会在形态、大小等方面出现变化，如南美洲的犰狳就今非昔比，在长度上出现了明显的不同。通过海岛和大陆同种生物的比较，同样可以看到生物的变化。例如，在距离南美洲西岸1000千米的地方，有一个名为加拉帕戈斯的群岛。群岛刚形成时，既无动物也无植物。后来南美大陆上的一部分生物迁徙到群岛上生活了，久而久之，有些在岛上传宗接代的生物与南美大陆上生活的同类相比，在体形、大小等方面不一样了，如群岛上的巨龟和地雀与大陆上的巨龟和地雀出现了明显的差别，巨龟的脖子长短和龟壳形状，地雀的大小、生活习性及鸟喙的长短、粗细等，有明显的不同。反过来讲，如果动物和植物永远不变，那么就不会有今天的家禽、家畜和农作物。因为后者是在人类的干涉下，由野生种变化而来的。今天的鸡就是由野生的原鸡进化而来的；今天的猪是野猪进化而来的；今天的稻就是外观与草差不多的野生稻变化而来的；今天的玉米的祖先就是野生的大刍草。家禽、家畜和作物的形成史就是一部人类巧妙利用飞禽走兽和野生植物变化的历史，要是动物和植物永远不变，人类再聪明也创造不出家禽、家畜和农作物。不仅生物的种群在变，生物个体在生命周期中也会变化。哺乳动物在出生前，要在母体内生活一段时间，人、兔、牛、猪等哺乳动物的胚胎都是从一个名为受精卵的细胞开始的。始祖马的个头和狗差不多，在进化过程中，马的体形发生了变化，脚趾的数量也减少了但是哺乳动物的胚胎在母体内的发育过程中，居然都出现了鳃裂、尾巴等相似的特征。这个现象表明，不同种类的哺乳动物如今虽然体貌、大小不一样，在远古时代曾经是亲戚，如果继续往前寻，将会找到共同的祖先。哺乳动物的受精卵变成完整的小动物，尽管变化极为复杂，可经历的时间并不算长，如人和牛，经过约10个月的时间，一个肉眼难见的受精卵就变成了体貌特征清楚的小生命。这说明，哺乳动物在母体内的这段时间变化很快。众多事实表明，不仅同一个生物体在变，地球上的生物种类也在变。那么生物是哪里来的呢？关于这个问题，至今尚无完满的答案。但我们确信，随着人类不断地进行科学探索，不仅生物变化的原因会大白于天下，就连生命是哪里来的这个谜也会最终被揭开。 城市中的昆虫和鸟儿都去哪儿了,城市中的昆虫和鸟儿都去哪儿了“留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼”，古人的诗句里描绘了无数的昆虫和鸟儿愉快生活的情景，十分令人向往。可是，在现代城市中，再也看不到夜间点点闪亮的萤火虫，看不到春天里衔泥筑巢的燕子……这些鸟儿和昆虫都去哪儿了呢？难道它们都藏起来了？科学家经过研究发现，鸟类和昆虫的数量的确是越来越少，有的种类甚至濒临灭绝或已经灭绝，永远地从地球上消失了。这究竟是什么原因呢？其中重要原因之一是剧毒农药的使用。它不仅使城市的昆虫和鸟儿少了，也使乡村的昆虫和鸟儿骤减。20世纪50年代末，美国有一位名叫雷切尔·卡森的科学家曾怀疑一种当时被大家推崇并广泛使用的农药DDT是杀死众多鸟类、鱼类的“罪魁祸首”。她为此阅读了数千篇研究报告，搜集了大量的资料，证明了这种杀虫剂能破坏从浮游生物到鱼类、鸟类直至人类的生物链，使动物和人患上各种不治之症。农药在杀灭害虫的同时，使许多昆虫成了牺牲品。不仅如此，像DDT这类不易被分解的农药还容易残留在昆虫体内。当鸟类捕食了体内含有农药的昆虫之后，这些有毒物质又会被鸟类吸收并富集。鸟类捕食越多的昆虫，就会有越多的农药在体内积累，最终使得鸟类体内的有毒物质比环境中高出成千上万倍！由于食物链的层层传递，科学家甚至在南极企鹅的体内都检测出了残留的农药。农药的滥用，使昆虫和鸟类的数量急剧下降，大自然失去了往日的生机。雷切尔·卡森为此出版了《寂静的春天》一书，一石激起千层浪，这本书引起了全世界的广泛关注，一些剧毒农药的使用才开始受到控制。大鱼吃小鱼，有毒的化学物质会随着食物链富集起来在城市中，还有其他许多原因导致鸟类和昆虫的数量减少。例如工业生产排放的污水、有毒气体、固体垃圾直接威胁到鸟类和昆虫的生存。而随着城市的发展和扩张，越来越多的森林被开发成工厂、商业区和居住区，原有的茂密树林变成了钢筋水泥的世界。动物们失去了家园，没有了足够的食物，被迫“背井离乡”，去远处寻找栖息地。为了使我们的环境充满生机，为了能够看到人与自然和谐共存的美好景象，每个人都有责任和义务来保护地球这个共同的家园。 城市，让生活更美好,城市，让生活更美好还记得2010年在上海举办的世界博览会吗？当时的主题是“城市，让生活更美好”。这一主题的灵感可是来源于2000多年前的古希腊哲学家亚里士多德，他曾经说过“人们来到城市是为了生活，人们居住在城市是为了生活得更好”。为了拥有美好的生活环境，我们每个人都有责任保护城市的空气、水体和土壤。 大肠杆菌有多大,大肠杆菌有多大1500个大肠杆菌连在一起的长度只相当于一粒芝麻长（3毫米），120个大肠杆菌肩并肩地排列在一起和一根头发丝一样宽（60微米），100亿个大肠杆菌的干重只相当于一粒芝麻的重量（2.7毫克）。 巴斯德,巴斯德巴斯德（1822—1895）是法国微生物学家和化学家。他首先致力于化学领域的研究，为建立立体化学体系提供了理论基础，后来致力于微生物的研究，奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础。巴斯德通过观察微生物在酿造及酿造产品变质过程中所起的作用，总结出了加温杀菌的防腐方法，为现代消毒防腐提供了科学依据。巴斯德用无可辩驳的实验，粉碎了根深蒂固的“自然发生说”谬误。在巴斯德细菌学说的启发下，外科医生开始认识到手术感染与细菌的关系，采用外科消毒法，使感染率大大下降。巴斯德研究了控制病毒蔓延的有效方法，制成了炭疽杆菌疫苗和狂犬病疫苗，开创了人工免疫治疗的先河，为实验免疫学奠定了基础。 干细胞治病的大门何时真正打开,干细胞治病的大门何时真正打开干细胞技术的临床应用已经取得了许多成果，比如干细胞在体外已经可以变成软骨细胞、肌肉细胞、肝细胞、毛囊细胞、神经细胞等多种细胞，可以用来治疗软骨和关节损伤、心肌坏死、肝损伤、秃发和神经系统的疾病，如脊髓损伤和帕金森病。科学家们还成功地用干细胞培养出精子和卵子，有希望让不孕的夫妇得到自己的宝宝。用干细胞还可以培养出听觉细胞和感光细胞，有希望使聋人听见声音，盲人恢复视力。研究人员取出患者冷冻的干细胞，准备用于治疗不仅如此，科学家们还在努力使干细胞长成成片的皮肤和角膜，形成新的血管，甚至长成更复杂的器官。这样，我们就有一个用之不竭、取之不尽的器官库，再也不用为器官的来源发愁。什么器官坏了，换一个就是了。所有这些可能性都是如此诱人。不过干细胞技术出现时间还不长，目前主要是在细胞水平上做一些修补，更多的还在研究试验阶段。器官水平的替换还是一个遥远的目标。如今，用干细胞治病的大门虽然已经打开，干细胞治疗的前景令人鼓舞，但是，除了考虑其治疗费用和安全性之外，更重要的是识别不实的宣传和炒作。 干细胞研究的前景,干细胞研究的前景现在提取和在体外培养干细胞的程序还很复杂，费用也很昂贵。干细胞转化成为我们所需要的特定细胞的效率也不是很高。在体外制造出的替补细胞或组织还必须保证安全性，不会在人体内产生肿瘤或引发其他病变。所以从科学研究到临床应用，还有许多困难和障碍需要克服。但是科学家相信，经过持续不断的努力，干细胞的潜能一定会被激发出来，造福人类。 干细胞能成为器官“仓库”吗,干细胞能成为器官“仓库”吗干细胞能不停地自我更新，还能变化成一种或者许许多多特定类型的细胞。从干细胞能变化成人体内所有类型细胞的“本事”来看，它们确实有希望成为替换人体组织和器官的源源不绝的“仓库”。要想知道为什么干细胞能有这种“千变万化”的本事，就要看看各种细胞之间的差别是什么。人体内有各式各样的细胞，比如大脑中的神经细胞，肝脏中的肝细胞，心脏中的心肌细胞，血液中的白细胞等。它们不但功能各异，外表形状也不同。如果“钻”到细胞里面去“看一看”，就会发现在不同的细胞内，蛋白质的种类是不同的。由于所有的生命活动都是由蛋白质来具体“执行”的，每种细胞内的蛋白质类型不但能决定这种细胞的结构，也能决定它的功能。如果把蛋白质比作是一份电报，那么DNA就是决定电报内容的密电码。既然不同的细胞内合成的蛋白质不同，那么，它们的DNA是不是也不同呢？答案也许出乎你的意料：所有不同类型的细胞里，DNA构成都一模一样，也就是说每个细胞都携带着全套完整的“密电码（遗传密码）”。既然每种细胞都具有所有类型蛋白质的遗传密码，为什么还会有这么多蛋白质种类不同的细胞呢？研究人员期待能让干细胞（中）变成更多种类的细胞放在针孔里的胚胎干细胞秘密就在于，没有一种细胞能使用所有密码，而是你使用这一部分密码，我使用另一部分密码。由于使用的密码不同，合成出来的蛋白质就不一样，含有这些蛋白质的细胞当然也就不一样了。所以在理论上，如果能够把两种细胞使用的密码对调，一种细胞就可以变为另一种细胞。与这些细胞相比，干细胞是一种处于“待命”状态的细胞。它们可以根据需要，变化成为指定类型的细胞。由同种细胞变成两种以上的细胞称为分化，如受精卵变成肝细胞、心肌细胞等就是分化。可以用一个形象的比喻说明它们之间的关系：细胞就像一个个餐馆，细胞里的蛋白质就像餐馆里做出来的一道道菜肴，而DNA就是菜谱。每种生物的每个细胞里都有做所有菜的菜谱，它们只是被做成了小部分的菜肴，还有大部分菜肴有待开发。干细胞就是可以根据需要，随时去制作成一道道新的菜肴。在人体内，干细胞只能在正常情况下替换受损或死亡的细胞，在许多疾病状况下就“缩手缩脚”，不能完全发挥其修补功能了。而且人体对细胞的分工有严格的规定，每种细胞只能干分配给它的活，不许“多管闲事”去干别的细胞的活。比如人的耳朵里只有几千个听觉细胞。它们中的一些受损时，虽然周围还有数以万计的其他细胞，但它们不能接替听觉细胞的工作，人的听力就会下降。干细胞技术就是要打破细胞间不能替代的限制，使干细胞成为能替代任何种类受损或死亡细胞的“全能运动员”。一个办法就是提取现成的干细胞，在人工培养条件下使它们增殖，再用各种培养条件把它们“诱导”成为我们所需要的细胞。现在人的干细胞已经可以从早期的胚胎、羊水、脐带血、骨髓、胸腺、皮肤、小肠、大脑、眼睛、胰脏、肝脏、脂肪、肌肉等地方得到。不过现成的干细胞数量毕竟有限，分离提取也较困难。为了克服这些困难，科学家们另辟蹊径，用已经分化的细胞来“制造”干细胞。2005年，日本京都大学再生医学研究所的山中伸弥，借助逆转录病毒，把4种基因运送到老鼠的皮肤细胞中，老鼠的皮肤细胞在得到外来基因后居然变成了多能干细胞。到2007年，山中伸弥和美国威斯康星大学的詹姆斯·汤姆森实验室的科研人员，又用转基因的办法使人的皮肤细胞变成了干细胞。山中伸弥也因此与格登一起荣获2012年诺贝尔生理学医学奖。 把宝宝的脐带血存起来,把宝宝的脐带血存起来当宝宝来到这个世界上时，除了成为父母的心肝宝贝外，还带来一件宝贵的“礼物”，那就是脐带血。它里面含有许多干细胞，除了可以留做宝宝日后自己使用以外，还可以比较容易地用在别人身上。因为这些干细胞被他人排斥的程度比较低，不像骨髓移植那样需要严格的类型配对。中国已经建立了脐带血的血库，如果可能，可以考虑把宝宝的脐带血存起来。 格雷戈尔·孟德尔,格雷戈尔·孟德尔1822年7月22日，孟德尔生于奥地利一户贫苦农民家庭。21岁时他进入布隆的奥古斯汀修道院，几年后担任神父一职。孟德尔曾经前往维也纳大学学习自然科学，并在一所中学兼课。从1856年开始，他进行了8年的豌豆杂交试验，并于1866年发表了论文《植物杂交的试验》。可惜，这篇论文不幸被尘封了34年不受人重视，直到1900年才被重新发现。1884年1月6日，孟德尔因肾炎并发高血压逝世。葬礼上，没有人知道死者是遗传学之父。关于他所做杂交试验的价值，孟德尔自己曾经深信不疑地对友人说过：“我的时代定将来临。”生命科学的迅猛发展印证了这句话，孟德尔是人类历史上最伟大的、影响最深远的科学家之一。 沉默的基因,沉默的基因在印记基因的上游部位，有一段名为“差异化甲基区”的DNA区段。在这段DNA内，G与C的碱基特别多，如果这一区段内的胞嘧啶（C）几乎全“戴上”了甲基后，即胞嘧啶甲基化后，那么正常结构的基因就不会表达了，也就是不起作用了。不起作用的基因，如同一个人戴上了一顶名为“甲基”的帽子后就沉默无语，于是因甲基化而不起作用但结构正常的基因，就得到一个“沉默基因”的新名字。 海拉细胞为什么长生不老,海拉细胞为什么长生不老人的寿命既然与细胞分裂增殖关系密切，如果细胞长生不老，人就能获得永生吗？听起来，这个办法似乎可行。可是，人体细胞是在生死交替中维持人的生命的，即使其中出现长生不老的细胞，那也是极少数。极少数长生不老的细胞会肆无忌惮地占领其他正常细胞的领地，夺取其他细胞的营养，置其他细胞于死地。此类细胞就是癌细胞，最终会夺走人的生命！1951年，美国一位31岁的女性的子宫中出现了长生不老的细胞。不过，这种细胞很快就夺走了她的性命，这些细胞被命名为海拉。60年后的今天，海拉细胞依然保持着24小时繁殖一代的速度，不断分裂增殖。全世界许多实验室都保存着海拉细胞，把它作为癌症研究的模式细胞，有助于人类去攻克癌症。海拉细胞正在分裂海拉细胞为什么会长生不老？现在这个谜已揭开了，秘密在于这种细胞的“生命钟”始终指在“原点”，也就是说，海拉细胞的分裂并不伴随“端粒”的缩短。为什么会出现这种情况呢？美国的布莱克本、格雷德和绍斯塔克三位科学家找到了答案。他们发现，海拉细胞长生不老得益于一种RNA和蛋白质的结合物，这种物质的正式名称叫“端粒酶”。海拉细胞分裂一次，端粒虽然也会丢失碱基而缩短一些，但是端粒酶会立即给予补充。由于端粒酶能自动维持端粒的长度，因此许多生物学家把端粒酶称作长生不老酶。 濒危的朱鹮为什么能“起死回生”,濒危的朱鹮为什么能“起死回生”在中国的关中平原和汉中平原之间有一条绿色巨龙，那就是著名的秦岭山脉。它是很多中国特有珍稀濒危野生动植物的庇护所，毛色金黄的川金丝猴、国宝大熊猫等珍稀物种都栖息在这里。秦岭还是鸟类的乐园，这里生活着朱鹮、红腹锦鸡等。朱鹮身披洁白如雪的羽毛，脸颊呈朱红色，身姿美丽优雅。历史上，朱鹮曾经分布于中国、日本、俄罗斯等地。由于环境恶化等因素，野生朱鹮的数量一度急剧下降，到20世纪70年代，朱鹮在自然界几乎已经消失殆尽。1981年5月，中国科学家在秦岭南坡幸运地发现了7只朱鹮。然而，它们面临的境况却十分险恶，糟糕的环境使它们随时都有可能灭绝。为了使这几只朱鹮能够生存延续，科学家在陕西洋县建立了世界上唯一的朱鹮野生种群保护站，进行精心保护，开展人工饲养、繁殖的研究，使得朱鹮在海拔800～1200米山高林密处筑巢。从1993—2000年，先后建立了13个保护地，总面积达4230公顷，朱鹮野生种群数量增加，总数已超过500只，濒危状态得到缓解。据近几年调查，朱鹮的活动范围逐年扩大到城固、勉县等地的3000平方千米地区。自然保护区不仅使濒临灭绝的朱鹮起死回生，更为它们的生存繁衍创造了一片新的乐园。自17世纪以来，很多生物类群都面临着灭顶之灾，尤其是哺乳动物和鸟类的处境更是岌岌可危。于是，一系列物种保护措施，如修建野生动植物保护区、动物园、植物园、水族馆、庇护所和湖泊便迫在眉睫。虽然与生物原本的野生生存环境相比，保护区对某个物种来说可能不是自然的，但这些是拯救已被人类摧残殆尽的生物多样性的重要措施，对于保护野生动物种群和维持生态系统的平衡发挥着重要作用。结合自然保护区的建立，还有多种保护极度濒危动物物种的方法：对保护区中物种的再安置可以增加种群繁殖的数量；对于最濒危的物种要先开展人工繁殖计划，以在短时间内增加物种数量，再将那些人工繁殖的物种引入自然栖息地，使它们更好地适应自然界的环境。对于最濒危的物种可以采用人工繁殖来增加个体数量，然后帮助它们重返大自然朱鹮 爱因斯坦能靠克隆技术复活吗,爱因斯坦能靠克隆技术复活吗科学家爱因斯坦去世以后，他的身体被火化，大脑被科研机构保存了下来。大脑中的细胞，无论是神经细胞还是胶质细胞，都是“体细胞”。如果这些细胞还完好无损，是不是能用这些体细胞制造全能干细胞，再用全能干细胞无性繁殖出一个爱因斯坦呢？这个爱因斯坦和一个多世纪以前出生的爱因斯坦是否一模一样呢？遗憾的是，以目前人类的科学和技术水平，这是做不到的。原因就在于，爱因斯坦之所以成为爱因斯坦，不仅有先天（遗传）的因素，也有后天的因素。我们能通过无性繁殖得到爱因斯坦的身体，但是却无法复制爱因斯坦的成长经历和由此带来的他的精神活动。遗传因素无疑是重要的，它能决定我们人体的性状，比如肤色、血型、容貌、身高，以及患各种病的概率等。那遗传因素会不会也影响人的精神活动的特性，如性格、脾气、反应速度，以及在某些方面（如音乐、运动、数学、绘画等）的天赋呢？答案应该是肯定的。人的精神活动是由几百亿个神经细胞彼此连成复杂的网络来实现的。这个网络的形成过程是由非常复杂的机制来控制的，涉及数百个基因的活性。由于每个人的遗传物质都是独一无二的，每个基因的活性也会有微小的差别，这些差别综合起来，就会使每个人在出生时脑中已经建立的神经联系彼此不同。但是遗传因素只能搭建一个精神活动的“最初平台”，它本身并不能提供任何外来的信息。这就像一台刚刚组装好的计算机，有了硬件和软件，但是还没有任何数据输入。不管计算机处理信息的能力有多强，如果没有信息可以“加工”，也生产不出任何“产品”，也就没有任何精神活动的产物。而在神经系统初步成形之后，即使胎儿还在妈妈肚子里，信号的接收也已开始了。这些信号（比如听觉信号）就会沿着预先“设定”好的通路进入，并且在与此相关的回路中进行“加工”。胎儿出生以后，接收到的各种信号大大增加，脑中的各种回路也就“忙碌”起来。40天的人类胚胎大脑中的神经细胞彼此连接，编织成一张巨大的“网”。突触是沟通神经细胞之间信息传递的重要部位所以当人降临到这个世界上，外部刺激和信号处理过程对大脑的“改造”就已揭开了序幕。而大脑一旦开始接收和处理外来信号，自身也会同时发生改变。人一生的精神活动，其实就是在不断改变脑中神经细胞之间的联系（信号传递的路线及其强度）。由于每个人每天的经历不同，输入的信号不同，脑中所建立的联系也不同，这就把人与人区别开来了。就算爱因斯坦的身体能够被“复制”，由于这个“替身”出生后的经历和原来的爱因斯坦不一样，即使他在逻辑思考方面有过人之处，也不一定会对物理学感兴趣。而且像思想、经验、知识、技能这些后天形成的东西，是以神经联系和回路的方式“储存”于脑子中的。它们既不能被“发送”到DNA中，也无法输入到另一个人的大脑中去。通过无性繁殖能够传递下去的，主要是DNA所携带的信息。所以爱因斯坦的兴趣爱好、思想观念、科学知识、研究计划，都随着他的去世而灰飞烟灭了。新的“替身”不可能在爱因斯坦“真身”的知识基础上继续进行研究。所以在精神活动方面，我们不能寄希望于已经逝去的“巨人”，而只能依靠现在活着的人，那就是我们自己的努力。 爱德华·威尔逊,爱德华·威尔逊20世纪初，美国生态学家爱德华·威尔逊（1929—）出生在美国东海岸的亚拉巴马州。少年时，他对自然科学非常感兴趣，喜爱在海滩、溪流、草丛、树林中玩耍，在大自然里，他发现了许多动物的奥秘，尤其对蚂蚁的研究，达到了出神入化的地步。在野外考察中，他发现一些过去十分常见的物种变得数量越来越少，有些已经完全消失。于是，他倡导发起了生物多样性与保护生物学的研究，并于1992年出版了《生命多样性》一书，善意而郑重地提醒人们：是包括昆虫在内的大量微小的生物，维持着地球的健康运转，人类活动会引发环境危机，进而造成物种灭绝。 病毒可以人工培养吗,病毒可以人工培养吗人类已经成功地驯养了各种不同的动物和植物，如猫、狗、牛、羊等动物，水稻、小麦等植物，它们已成为人们生活中不可缺少的伴侣。那么作为介于生命与非生命之间的病毒，可否被人类驯养呢？要驯养病毒可不容易。病毒的个子极其微小，在电子显微镜出现以前，人类甚至无法直接观测到它们。细菌、酵母只要有了营养物就可以生存，而病毒则非常“挑剔”，必须依赖合适的活宿主或者细胞才能进行复制，这使得人类想要像培养细菌和酵母一样培养病毒，成为非常艰难的任务。科学家现在培养基里培养病毒的宿主大肠杆菌，再在大肠杆菌里“种”病毒想要在人工环境下培养病毒，就要为它们创造出适合的生存环境。病毒的复制需要依赖宿主细胞才能完成，因此在培养病毒时首先需要培养适合病毒的宿主细胞。如果需要培养喜爱侵染细菌的噬菌体病毒，就要准备细菌培养基，培养出适合的细菌以后，再在细菌里“种植”病毒；如果需要培养动物病毒，则需要先饲养适合的动物；同样，培养植物病毒也需要在活的植物体上进行接种。这种使宿主受到相应的病毒感染的技术就是接种，而病毒通过接种的手段在宿主上获得复制、扩增的技术就是培养了。以上的思路虽然简洁明了，但是在面对一大类特殊的病毒时则遇到了难题，那就是人类病毒，即使最疯狂的科学家也不敢把活人当作病毒的培养基。在进行人类病毒的研究时，科学家需要其他有效而且安全的替代方法来进行病毒培养。最常用的培养病毒的方法是使用鸡胚培养。鸡胚是在鸡蛋之内处于发育状态中的胚胎，用于病毒培养成本低，容易获得，操作也简便，可以有效地使种植的病毒获得大量扩增。但并不是每一种人类病毒都可以在鸡胚上进行培养的，遇到必须在人体细胞上才能复制的病毒，科学家另有办法。他们从人体取一些组织标本，如人肾细胞、皮肤细胞，甚至肿瘤细胞，在体外的环境培养这些人体细胞，再将病毒接种到这些细胞上，避免了直接接种人体的危险。 病毒是洪水猛兽吗,病毒是洪水猛兽吗近年来，小小的病毒已被人们视为洪水猛兽。因为很多疾病如艾滋病、传染性非典型肺炎、禽流感、天花、乙脑等，都是它们惹的祸。然而，对病毒的深入研究已使相当一部分科学家改弦易辙，另眼看待这些介于生命与非生命之间的物质。这究竟是怎么回事呢？原来，步入21世纪后，人们在研究病毒的过程中获得了一系列崭新的发现。法国病毒学家阿里·萨伊布等人认为，生命在我们这个星球上诞生之前，也许病毒就已存在了，它们可能是现代细胞的始祖。病毒也可能参与了生命进化的一些重要阶段，也就是说，我们能进化到今天的阶段，病毒功不可没。在很短的时间里，流感病毒能够在人群中迅速传播，感染大量人群研究表明，病毒存在于人体组织中已有数百万年的历史，然而我们的健康却没有因此而受到损害。2006年年底，法国病毒学家蒂埃里·埃德曼教授复原了500万年前的一种古老病毒。这种复活的病毒仍然保持着会传染的本性，但已无用武之地了，因为现今的人体细胞已能有效地抵御它。这一研究重现了为塑造人类细胞做出过贡献的病毒，起到了“认祖归宗”的作用。另一位法国病毒学家皮埃尔·索尼戈教授进而认为：“病毒是我们人类基因组和人类历史的重要组成部分。它们参与了为数众多的生理过程，在胚胎发育和免疫反应中发挥着必不可少的作用。”真核生物细胞（上）、原核生物细胞（下左）和病毒（下右）在实验室里，病毒成了攻克科研和医学难题的金钥匙。病毒个子小，基因组简单，早在20世纪80年代就在遗传学研究中崭露头角，时至今日，这种价值丝毫未减。已经知道，地球上的病毒洋洋大观，“有名有姓”的就有4000余种。萨伊布告诫人们：病毒是人类对抗某些疾病的可贵盟友，如果只关注它们有害的一面，只聚焦于致病的200多种常见病毒，那就是管中窥豹，失之偏颇了。有些微生物学家更是大声疾呼：病毒功大于过，改变对它们的成见刻不容缓。它们与周围生态系统融为一体，借助于不断进化来努力适应环境。病毒绝非洪水猛兽。 短指,短指与轴后型多指的遗传方式相同的还有短指，最常见的是A1型短指，它的特征是指节缩短或指节数减少。1903年，美国哈佛大学博士生法拉比在他的博士论文中报告了这种性状，是最早报告的人类孟德尔显性遗传性状。他报告的家系是一位短指女性的后代，在第2代至第5代中，短指个体36人，正常个体33人，短指与正常之比接近1∶1。 蛋白质的分类,蛋白质的分类蛋白质可以按组成成分分类，也可以按照形态或功能分类。由于分类标准不同就出现了不同名称的蛋白质。如平时说的纯蛋白和结合蛋白就是按组成成分分类的。所谓纯蛋白就是蛋白质分子中除氨基酸外没有其他成分，而在结合蛋白中，除氨基酸外还有另一类成分，这类成分统称辅基。辅基可以是有机分子也可以是无机物。辅基是糖的就称糖蛋白，辅基是脂的就是脂蛋白，辅基是核酸的就是核蛋白，其他如铜蛋白、转铁蛋白等的辅基就是金属离子了。生物体中的蛋白质大多数都是结合蛋白。球蛋白、纤维蛋白是按蛋白质形状分类的，而结构蛋白、转运蛋白、抗体蛋白和催化蛋白则是依功能分类的。 被人追捧的病毒——郁金香碎色病毒,被人追捧的病毒——郁金香碎色病毒郁金香碎色病毒可以使郁金香花瓣上留下令人迷醉的条状或火焰状花纹。在17世纪的荷兰，因病毒感染而带有独特花纹的郁金香曾经引起荷兰人的狂热追捧。投机者疯狂炒作郁金香球茎，使球茎的价格节节飙升，形成泡沫经济。一个名贵品种的郁金香球茎甚至能抵得上一座豪宅。在1637年年初，市场的泡沫终于破灭，郁金香球茎的价格一夜之间缩水到原来的1%，这可能是世界历史上第一次泡沫经济破灭事件。 达尔文,达尔文达尔文（1809—1882），英国博物学家，出生于医生家庭，从小喜欢搜集矿物和化石，采集动植物标本。1831年，达尔文毕业于剑桥大学之后，便以博物学家的身份搭乘“贝格尔号”开始了环球航行。在为期5年的环球航行中，达尔文积累了极其丰富的生物标本﹑生物化石和实际资料，亲眼目睹了各种各样的生物。1836年，结束环球航行回到英国后，他在整理标本和日记的基础上，经过反复推敲，终于摒弃了上帝创造万物的说教。1859年，他的《物种起源》一书出版了，书中首次提出了以自然选择、适者生存为基础的生物进化学说。 除男女之外，人类还有其他的性别吗,除男女之外，人类还有其他的性别吗性染色体的存在，使人类自受精卵形成起就决定了一生的性别。除了男性和女性，人类还会有其他的性别吗？有一种女性，她们身高常常不超过152厘米，卵巢发育不全，有35%伴有心血管病，主动脉狭窄也是她们常见的症状，这是由于她们的染色体组成是22Ⅱ+X0，缺少了一条X染色体。还有一种女性，她们外表看起来正常，却被认为“超雌”。大约有2/3的“超雌”人智力稍低，并患有精神病倾向，“超雌”人的性功能和生育能力以及外表特征都是正常的。她们的染色体组成为22Ⅱ+XXX，比正常女性多了一条X染色体。男性中也存在着由于性染色体失去平衡所引起的疾病。染色体组成为22Ⅱ+XXY的男子，因为多了一条X染色体，睾丸很小，没有精子，有25%的人乳房发达，外形像中国封建社会中的太监。Y染色体过多也不行，22Ⅱ+XYY的男子就是如此，他们被称为“超雄”，这种男子身材高大，智力较高，性情刚愎，常会因脾气暴戾和反社会行为而被投入监狱。他们的生殖器发育不良，睾丸不下降，尿道下裂，生殖能力减弱。还有一种男性，没有X染色体，却有两条Y染色体，形成了22Ⅱ+YY的染色体组，他们虽然身材高大，但生殖器发育不全，智力发育受阻。 非编码RNA（ncRNA）,非编码RNA（ncRNA）ncRNA是指不编码蛋白质的一大类RNA，不同于人们认识相对较早、负责编码蛋白质的mRNA。近年来，ncRNA的作用和重要性才被人们逐步发现。按照分子大小，ncRNA可分为小、中、大3类。目前研究较多的是50～200核苷酸的中等ncRNA，它们参与基本的生命活动，广泛地表达于各种组织中。而长度在50核苷酸以下的小分子ncRNA，对转录或转录后沉默基因的表达起着调节作用，miRNA、siRNA、piRNA均属于这一类。长度在200核苷酸以上的lncRNA参与蛋白质编码基因表达的表遗传学调控，目前对这一类RNA的认识尚属初步，关于lncRNA的研究可望成为RNA组学研究领域里最具吸引力的方向之一。 举世瞩目的表遗传学,举世瞩目的表遗传学DNA序列的改变会影响到遗传性状的改变，这是经典遗传学得出的科学结论。除此之外，染色质重塑、DNA甲基化、组蛋白乙酰化等虽不影响DNA序列的变化，但照样会影响到遗传性状的改变，这是由于表达的基因不同所造成的结果。这种专门研究可遗传的基因表达改变的科学，就称为表遗传学。表遗传学是一门新兴的科学，虽然许多问题还有待进一步研究，但事实表明，表遗传学与人体的正常发育、人体与环境保持和谐的关系十分密切，并会对人类的健康长寿产生重大影响。 你在妈妈体内怎么长大,你在妈妈体内怎么长大吹灭一次生日蜡烛，你又长大了一岁。可是你知道吗？其实，你真正的“诞辰”是你呱呱坠地前9个月的某一天。在那天，父亲的精子和母亲的卵子合二为一，形成“受精卵”，这个比句号还要小的“受精卵”才是生命之旅的真正起点。在独立面对世界之前，你在妈妈体内大约逗留了266天。妈妈专门为你建造了一个成长的“宫殿”——子宫。这期间，你从一个只有针尖般大小的受精卵变成了约3.5千克重，拥有\(10^{12}\)个细胞的胎儿。如果用翻天覆地来形容你在子宫里的变化，一点也不过分。让我们乘坐“时光机器”，重新看看你在妈妈子宫里的这段时光吧。在受精卵形成前，爸爸慷慨大方地把上亿个精子送进妈妈体内，而妈妈早已做好了准备：自己的一个卵子已恭候在输卵管中了。当浩浩荡荡的精子大军抵达输卵管时，领先的那个精子受到了卵子的邀请，进入了卵子内部，其他精子则失去了与卵子结合的机会。就这样，卵子接受精子后就成了最初的你——受精卵。浩浩荡荡的精子大军正冲向卵子受精卵产生伊始，便一刻不停地开始了自我复制。1个变2个，2个变4个……一边成倍地增加细胞数量，一边从输卵管向子宫缓缓移动。4天之后，原先的那个受精卵，已经变成了一个由上百个细胞构成的、中间空空的“肉球”，科学家们给了它一个形象的名字——胚泡。胚泡中间是一个大空腔，称为胚泡腔。胚泡的周围是一层细胞，称为滋养层。此外，胚泡的一边还有一团细胞与滋养层相连，这团细胞称为内细胞团。胚泡刚形成时，找不到自己的落脚之处，像流浪的孩子一样在输卵管里“漂泊”。大约两天后，它开始逐渐向子宫内膜靠近，最终就像一粒种子落入了肥沃的土壤，干脆埋进了子宫内膜中，这个过程叫作着床。胚泡从靠近子宫内膜到全部植入结束，大约需要1周。此时的胚泡已经安安稳稳地落在子宫内膜里，可以更好地得到母体提供的营养和保护了。这时，除了细胞的数量通过分裂进行增加以外，细胞的种类也通过分化变得多样了。原来肉球状的胚泡开始变得不再那么圆滚滚的了，它向内生长，形成新的隔膜，里面的叫作羊膜，外面的一层与子宫内膜隔膜形成胎盘。在胎盘中，母体和胚胎的血管彼此靠近但不连通，保证母体和胚胎之间，能够交换营养物质与废物、氧气与二氧化碳，同时彼此的血液独立而不混合。这时的“胚泡”正式改名为“胚胎”。当生命旅程进入到第5周时，胚胎发育成为三层，你身体上的所有器官，都将由这三胚层逐渐分化而生。外胚层将形成神经系统和脊椎，中胚层形成心脏和循环系统，而内胚层则形成肺、肠、胃、消化道、甲状腺、肝脏和胰脏。此时的你，虽然仅有芝麻粒大小，但已经有了初具雏形的大脑、脊髓和心脏。一条连接你和母亲身体的脐带正在出现，可以更好地协助胚胎发育。现在，摸摸你的肚脐，它就是连接你和母亲之间那条脐带的“遗迹”。第7周的胚胎到第8周末，人体各器官的雏形已粗具规模。此时，你的头很大，几乎占了全身的一半，虽然有了眼、耳、鼻和口，但是鼻子是扁的，两只眼睛也离得很远。这个模样尽管难看些，可看起来已像“人”了，曾经短暂存在的尾巴也没有了。大约在第9周，你已经长到核桃那么大了，头和身子已经能够区分开，肾脏、肝脏、大脑和肺都开始发挥各自的功能，手指和脚趾开始分化，外生殖器形成。这时的你，因为外形已经明确无疑地显示出人样，就不能再模棱两可地叫胚胎了，所以从第9周起，你就叫“胎儿”了，这也是你在母体内的最后一个名字。到第15周，你的重量和一只鸡蛋差不多，你的眼皮尽管还粘在一起，但视网膜已经能感觉到光线。而你的外形已经和出生照上的自己很相像了。你的骨骼与肌肉进一步强壮起来，你越来越剧烈的肢体运动也为怀孕中的母亲带来越来越清晰的生命律动。第6个月末时，你长到了20厘米，体重接近700克。在母亲子宫里的时光只剩下3个月时，你的大脑表面出现沟回和突起，肺部发育完善，眼皮可以打开，身高则比3个月前多了一倍，体重达到了3千克以上。接着，你可以张眼闭眼，皮下脂肪越积越多，身体越长越大，四肢变圆，皮肤渐渐变成粉红色，经常会用力撞撞妈妈的肚皮——你已经迫不及待地想出来看看这个世界了。终于到了母亲分娩的时刻，医护人员剪断了你和母体之间连接的脐带，你呱呱落地，开始独立面对这个精彩的世界。 你知道细菌的新发现吗,你知道细菌的新发现吗我们看不到微生物，它们却时刻与我们“亲密接触”：一张流通的纸币上有30万～3700万个微生物，简直就像一个微生物“王国”；我们随手抓起一把泥土，里面熙熙攘攘，至少有几百种微生物……在庞大的微生物世界中，细菌是大名鼎鼎的。截至2000年，这个家族的成员约有5000种。它们个体微小，形态简单。近年来微生物学家发现，简简单单的细菌中也有一些不简单的地方。（1）细菌也有大个子。即便你对细菌不甚了解，也应该知道，这类生物非常小，小到人的肉眼难以看到。比如，生活在人体肠道中的大肠杆菌只有0.002毫米长。不过，有少数细菌却与众不同。1985年，第一类庞然大菌——费氏刺骨鱼菌，被揭开了神秘的面纱：这是一种杆状细菌，栖息于红海的刺尾鱼的肠道里。令人惊讶的是，这类细菌竟然长达0.7毫米。2002年，又一类巨型细菌——硫细菌被发现了，它们长约0.5毫米，人眼也能看得比较清楚。一张普通的流通中的纸币上隐藏着大量的细菌一群费氏刺骨鱼菌聚集在大头针的针尾上（2）细菌也有“骨架”。长期以来，人们一直认为，细菌周围包裹着一层厚实的细胞壁，无需“脚手架”之类的配件。然而，最近的研究揭示，许多细菌拥有骨架蛋白质，能帮助细菌维持一定的形状。（3）细菌也有细胞器。人们常常以为，只有复杂的细胞才有线粒体、叶绿体等细胞器。但新的研究成果表明，25%的细菌体内有原始的细胞器。在那里，反应物被浓缩，反应被加速，毒副产品及时被排出。（4）细菌的DNA也有被膜包裹。大多数细菌是没有细胞核的，DNA在细胞内游荡。1991年澳大利亚两位生物学家意外地发现，一种叫隐球出芽菌的细菌，似乎有被膜包裹的DNA。（5）细菌也会吞咽。像阿米巴和白细胞这样的复杂细胞，能够吞噬大的颗粒。最初人们认为，细菌只能借助细胞膜的通道接收一些小颗粒。但是，2010年隐球出芽菌又给人们带来了新的惊喜：这种细菌也能吞咽较大的颗粒。 免疫系统功能失调会怎样,免疫系统功能失调会怎样免疫系统能精确识别自己和非己物质，以维持机体的相对稳定性，但是当免疫系统的功能失调时，会对自身的细胞做出反应，引发自身免疫性疾病。风湿性关节炎、风湿性心脏病等都是免疫系统失调引发的疾病。如果人体的免疫功能降低，不仅会导致人体对外源性的细菌、病毒抵抗力下降，还会使肿瘤有了可乘之机。 减数分裂,减数分裂二倍体生物在形成生殖细胞时，由原来二倍体的细胞形成染色体组减半的生殖细胞，这种细胞分裂方式称为减数分裂。 减毒活疫苗,减毒活疫苗科学家研究接种和培养病毒的方法，除了作为科学研究的样本，还有实际的用途。感染人体的病毒在经过体外培养的过程以后，致病能力有时会大大下降，因此可以通过病毒培养的方法来制备毒力减低但仍具有刺激免疫系统功能的病毒。这样培养出来的病毒可以作为疫苗，称为减毒活疫苗。脊髓灰质炎糖丸就属于减毒活疫苗。 哪些国家拥有丰富的物种资源,哪些国家拥有丰富的物种资源位于或部分位于热带的少数国家拥有全世界最高比例的生物多样性，称为生物多样性巨丰国家。它们包括巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、民主刚果、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚和马来西亚，共12个国家，拥有全世界60%～70%，甚至更高的生物多样性。中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一，从已定名的物种数来看，中国的哺乳动物为394种，居世界第五位；鸟类1195种，居第十位；两栖动物265种，居第六位；凤蝶100种，居第二位；种子植物27000种，居第三位。 基因为什么会突变,基因为什么会突变一群红眼果蝇中突然出现了一只白眼果蝇，菊花丛中一枝半黄半粉双色菊花分外醒目，美丽的蓝色螯虾与众不同……这些奇特的动植物都是基因突变造成的。那么，基因为什么会突变？我们知道，基因决定了蛋白质分子中的氨基酸密码，而蛋白质分子中的每个氨基酸都有自己特定的密码子，每个密码子由A、T、G、C这4种碱基中的3个组成。要是一个密码子中某个碱基换成了其他碱基或者一个基因中因某个密码子中丢失或多了一个碱基，都会引起基因发生改变。基因的变化是突然发生的，因此基因变化都称为“突变”。红眼果蝇中突然出现了一只白眼果蝇，就是因为红眼基因突然变成了白眼基因的结果。基因突变如果是在自然条件下发生的，属于自发突变，如果是在人为条件下引起的，那就称诱发突变或诱变。基因突变属于“突发事件”，它能否被预测呢？不管是自发突变还是诱发突变，突变都是随机的，或者说基因会发生什么性质的突变，哪个基因会发生突变都是无法预知的。而且，任何基因突变都可以在生物体一生中的任何时期发生，但是发生突变的时间段对生物体的影响差异很大。如果是受精卵中的基因发生了突变，那么由这种受精卵发育而来的生物体中的所有细胞都存在着这种基因的突变；如果是某个皮肤细胞中的基因发生了突变，那么当这个皮肤细胞死亡后，突变也就随即消失了。有哪些因素会引发基因突变呢？在生物通常的生存环境下，基因突变是很少发生的，但是许多射线，如α射线、β射线、γ射线、X射线等，都会大幅增加基因突变的概率。此外，许多化学品也会成百倍地增加基因突变，还会引起染色体畸变。水泡眼金鱼在人工筛选下出现了许多不同的品种对于生物体来说，基因突变弊大于利。例如人类的某些疾病：色盲、血友病等，就是基因突变的结果。不过，人类也会为了某种需要而利用其他生物的基因突变。如水泡眼金鱼是基因突变的结果，眼睛长了个大水泡对金鱼来说百无一用，绝对是个累赘，但水泡眼却满足了人们的观赏需要，因此这个品种的金鱼得以大量繁殖。又如短腿羊也是基因突变的结果，短腿的羊在草原上由于跑不过长腿羊，常常会因为吃不到草而饿肚子，可对牧羊人来说，短腿羊的活动范围比长腿羊小，更容易管理，于是短腿羊也被人类保留下来了。 基因工程能为人类带来什么好处,基因工程能为人类带来什么好处基因工程打破了物种之间原本难以跨越的界限，可以使来自动物、植物、微生物等不同种类生物之间的基因进行重新洗牌和重组。20世纪70年代，科学家们将人工合成的胰岛素基因装在质粒上，再把经过改造的质粒运送进大肠杆菌中，得到了能产生人胰岛素的大肠杆菌。1981年，这种由大肠杆菌产生的人胰岛素在美国正式得到批准，生产上市。人工合成的人胰岛素是现在临床最常使用的胰岛素在胰岛素发现之前，人类面对糖尿病束手无策。早期的药用胰岛素要从动物胰脏中提取，产量很低由“基因工程”创造的微生物给人类带来的好处，使许多从事植物抗病研究的生物学家也跃跃欲试，它们期待能通过基因工程创造抗病植物。烟草花叶病毒是一种常见的植物病毒，感染了这种病毒的烟草植株会变得萎靡不振、生长迟缓，叶片上还会出现斑驳的纹路。美国科学家皮奇突发奇想：如果把烟草花叶病毒的蛋白基因放到烟草体内，能不能生产出抗病毒的烟草呢？于是，他把烟草花叶病毒的外壳蛋白基因，在生物体外与经过改造、不会使植物产生肿瘤的Ti质粒重新组装，得到了重组Ti质粒，并将Ti质粒送进了烟草细胞。得到拥有烟草花叶病毒外壳蛋白基因的烟草细胞，在人工精心培养下发育成为烟草植株，这种基因工程烟草真的再也不怕烟草花叶病毒的危害。就这样，由基因工程创造出的第一种抗病植物问世了。第一种抗病毒烟草由基因工程创造成功后，在全世界引起了轰动，科学家们相信基因工程是能创造新植物的，是能够赋予植物对人类有益性状的。自基因工程创造的抗病毒烟草在田间大量种植后，抗虫棉、耐储藏的番茄、蓝色玫瑰等多种植物正在陆续登场，基因工程领域进入了飞速发展阶段。抗虫棉 基因治疗的效果能遗传吗,基因治疗的效果能遗传吗如果经基因治疗的是病人的体细胞，由于体细胞中的基因不能传给后代，所以体细胞基因治疗的效果只表现在病人本身，传给子女的仍是有缺陷的基因。与体细胞基因治疗相对应的，是生殖细胞的基因治疗。在治疗中，要将正常的基因运送到有基因突变的精细胞或卵细胞中，经过正常基因纠正过的精、卵细胞相结合，就能得到正常的孩子。 基因治疗的首选靶细胞,基因治疗的首选靶细胞基因治疗中，靶细胞的选择至关重要。骨髓细胞是最被重视和最常用的靶细胞，这是因为骨髓细胞容易接受多种处理，多年来在骨髓移植方面积累了丰富的经验，而且许多遗传病或多或少涉及骨髓细胞。基因治疗中必须用骨髓干细胞，这种细胞仅占骨髓细胞的0.1％。如果是与骨髓细胞完全无关的遗传病，那么必须选用其他细胞作为靶细胞，如以肝细胞为靶细胞能治疗家族性高胆固醇血症，以中枢神经系统细胞为靶细胞可治疗帕金森病等。 基因的表示法,基因的表示法基因通常用拉丁字母作为符号。决定显性性状的基因叫作“显性基因”，用大写字母表示，比如文中提到的红花基因“C”；决定隐性性状的基因叫作“隐性基因”，用小写字母表示，比如文中白花基因“c”。CC和cc基因型是由两个同是显性基因或两个同是隐性基因结合而成的合子，叫作“纯合子”；Cc基因型是由一个显性基因和一个隐性基因结合而成的合子，叫作“杂合子”。 基因破案,基因破案2011年3月，复旦大学人类学重点实验室与南通市公安局合作，开展了建立“可疑犯罪人群数据库”的重大项目，在90天内完成近7万余份血液DNA样本的基因分型，通过数据库直接比对，锁定犯罪嫌疑人723人，直接破获盗窃、抢劫、强奸等各类案件811起，是基因破案实例中最具代表性的案例之一。 基因诊断有什么好处,基因诊断有什么好处色盲、白化病、血友病……迄今为止，人们已经知道，约有5000种疾病是由某个正常基因的突变引起的。除此之外，很多与遗传有关的常见疾病，如高血压、糖尿病、精神病和先天性心脏病等则与多个正常基因的突变有关。与生了病才来医院诊断的传统方式相比，基因诊断的优点是“早”，能提早发现病况，预测疾病严重性并及时采取措施。镰状细胞贫血是第一个被确定为“分子病”的疾病，属于常染色体隐性遗传病。患者的血红蛋白的β珠蛋白基因与正常人的不一样，若患者这对等位基因都是异常基因的话，会导致严重的后果，往往难以存活到成年。如果患者的杂合子只是具有镰状细胞性状，仅仅出现轻微的贫血症状，可是，同时带有此类杂合子的两个人结婚后将会有1/4机会怀上一个镰状细胞血红蛋白的患儿。此时，基因诊断就显示出极大好处，它不仅能在胎儿早期确定其镰状细胞是杂合子还是纯合子，而且在确定杂合子后还能跟踪该子代是否继承了这个“坏”基因。从新生儿的脚后跟取几滴血，能够通过格思里检测筛查鼠尿症鼠尿症也是一种单基因病，其症状是小便会散发老鼠尿的味道，引起该病的原因是患者体内缺少一种名为“苯丙氨酸羟化酶”的蛋白质。患有这种疾病的婴儿出生时与正常婴儿没有什么不同，可是母乳喂养了6个月后，幼儿就会出现呕吐、出湿疹（奶癣）、摇头、爬行困难等症状，近半数患者会出现癫痫，而且智力通常低于正常人。利用基因诊断能及早发现与这种蛋白质相对应的异常基因，帮助医生对症下药，提示孕妇少食或不食用苯丙氨酸含量高的食物，给婴儿服用不含苯丙氨酸的配方奶粉，孩子在10岁前应食用苯丙氨酸含量少的食物。这样的话，患者即使有异常基因，也不会出现病症。镰状细胞贫血遗传规律 孟德尔怎样从豌豆中发现遗传的秘密,孟德尔怎样从豌豆中发现遗传的秘密生物的遗传与变异是一种普遍现象，子女与父母之间、同胞兄弟姐妹之间，既会有长得相似的地方，也会有长得不一样的地方。生物所表现出来的特征也称为性状，像血型、身高、脸型等都是性状。性状的相似就叫遗传，性状的差异就叫变异，遗传与变异是同时存在的。生物为什么会发生遗传和变异？导致遗传和变异的原因是什么？它们之间有什么规律？其实，很早就有人关心这类问题了，可始终得不到正确的结论。从1856—1863年，在奥地利布隆市（现属捷克）的一座修道院里，有一位戴着金丝边眼镜的青年神父格雷戈尔·孟德尔，他用市场上买来的几种不同品种的豌豆，在一块约220平方米的园地里进行了8年的杂交试验，终于揭开了遗传的奥秘。格雷戈尔·孟德尔孟德尔博物馆的模型孟德尔研究用的显微镜实验的第一步是根据豌豆的不同颜色和形状，挑选出一一对应的性状，例如有的豌豆品种开红花，有的开白花，红花和白花是一对相对性状；有的豌豆种子的形状是圆形的，有的是皱形的，圆形种子和皱形种子也是一对相对性状；还有，豌豆种子有黄色和绿色之分，它们又是一对相对性状。孟德尔首先观察了豌豆的红花和白花这一对相对性状，发现了一个奇妙的现象：红花豌豆与白花豌豆杂交后，所得后代（子一代）既不像人们想象中的开粉红色花，也没有开白色花，绽放的都是红色花朵。奇怪！红花和白花的后代中，为什么看不到白色花呢？孟德尔给这两个性状起了一对形象的名字：在子一代显露出来的性状——红花，叫作“显性性状”；子一代中隐藏起来的性状——白花，叫作“隐性性状”。孟德尔很好奇，决定把实验继续下去。这次他用子一代作为实验对象，用人工方法将同一株上的花粉传到这株豌豆的雌花柱头上，实行自交。经过自交后，一共得到929粒种子，这在遗传学中叫作子二代。孟德尔又把929粒种子播种下去，等到929粒豌豆萌发成株开花后，孟德尔惊异地发现，它们中既有开红花的，也有开白花的，而且红花与白花的数量之比大约为3∶1。这些现象究竟说明了什么？孟德尔继续对豌豆的其他6对相对性状分别进行实验，在子二代中，显性性状和隐性性状之比也都是3∶1左右。奇怪！在子二代中，为什么隐性性状又出现了呢？为什么显性性状与隐性性状之比总是大约3∶1呢？孟德尔苦苦思索着，终于找到了合理的答案。他认为，双亲传递给子代的不是开红花或者白花这些性状本身，而是决定性状发育的因子。1909年，丹麦遗传学家约翰森创造了“gene”一词来称呼这种因子。1936年，中国遗传学家谈家桢把它的中文译名定为“基因”。约翰森还用“基因型”一词表示生物体的基因组成，用“表型”一词表示生物体表现的性状。孟德尔推测，基因在生物体内是成对存在的。在产生生殖细胞（配子）时，成对的基因发生分离，分别进入配子，这就是分离定律。如果用基因符号来表示基因型，用作杂交试验亲本的开红花豌豆，其基因型是CC，形成的配子含有基因C，它决定显性性状（红花），叫作显性基因；用作杂交试验亲本的开白花豌豆，其基因型是cc，形成的配子含有基因c，它决定隐性性状（白花），叫作隐性基因。受精后的合子发育成子一代植株，其基因型是Cc。因为C对c是显性，所以基因型是Cc的子一代植株都开红花。而开了红花的子一代在产生配子时，基因C和基因c分离，形成两种数目相等的配子，一种含基因C，一种含基因c。两种配子数目之比是1∶1。雌雄配子受精结合而成的合子中，1/4的基因型是CC，表型是红；2/4的基因型是Cc，表型也是红；1/4的基因型是cc，表型是白。所以，子二代的基因型（CC∶Cc∶cc）之比是1∶2∶1，表型（红花∶白花）之比正是孟德尔所看到的3∶1。 孟德尔是怎样发现自由组合定律的,孟德尔是怎样发现自由组合定律的孟德尔在完成了一对相对性状的遗传研究之后，并没有满足已有的成果，而是马不停蹄地开始了第二项工作。他想知道，要是观察豌豆的两对相对性状的遗传规律，会得出什么样的结果呢？豌豆种子形状有一对相对性状—圆和皱，豌豆种子颜色有一对相对性状—黄和绿。孟德尔发现，把圆形黄色种子的豌豆品种（以下简称“圆黄”）与皱形绿色种子的豌豆品种（以下简称“皱绿”）杂交，所得后代（子一代）全是圆黄。这说明，圆对皱是显性，黄对绿是显性。子一代圆黄自交，所有的15株植株结了556粒种子，其中，圆黄315粒，皱黄101粒，圆绿108粒，皱绿32粒，比例是9∶3∶3∶1。孟德尔观察其他两对相对性状的遗传，结果都与此相似。更奇怪了！为什么子二代中，除圆黄和皱绿这2种与亲本相同的性状组合之外，还出现了皱黄和圆绿2种新的性状组合呢？为什么子二代的4种表型之比是9∶3∶3∶1呢？孟德尔对这些“为什么”提出假设，认为杂合子的不同对基因在形成配子时是自由组合的，这就是自由组合定律。假如设定亲本圆黄的基因型是RRYY，皱绿是rryy，那么，它们各自形成配子应该是RY和ry，受精后发育成子一代的基因型是RrYy，所表现出来的外部特征都应该为圆黄。但是，子一代杂合子在配子形成时产生了不同对的基因自由组合，于是就形成数目相等的4种配子：RY、rY、Ry、ry，比例是1∶1∶1∶1，受精后发育成子二代的基因型，就必然会出现皱黄和圆绿两种新的性状组合，以及4种表型之比必然是9∶3∶3∶1。与基因的分离定律普遍适用不同，基因自由组合定律在应用中有不少例外。发现这些例外的不是孟德尔，而是美国遗传学家摩尔根。 家庭酸奶制作,家庭酸奶制作（1）选用不加抗生素、不加防腐剂的新鲜牛奶，按鲜奶5％～10％的比例加白糖，煮沸3分钟或85～90℃加热15分钟后过滤。再将过滤的牛奶快速降温至40℃左右，在无菌状态下接种10%的乳酸菌，在32～38℃保温4～6小时，再移到2～6℃的冰箱中冷却，使其后熟。次日即可食用。（2）选用市售瓶装鲜奶和原味酸奶，直接按9∶1比例混合均匀，分装在已消毒的牛奶瓶内，及时封口，在32～38℃保温4～6小时，再移到2～6℃的冰箱中冷却，使其后熟。次日即可食用。 尼科莱·瓦维洛夫与“种子银行”,尼科莱·瓦维洛夫与“种子银行”20世纪20年代，俄罗斯科学家尼科莱·瓦维洛夫率先提出了建立“种子银行”的设想。他的这个想法是为应对“世界末日”做准备，因为如果发生毁灭性的灾难，地球上的生物可能毁于一旦。有了“种子银行”，人类的幸存者就可以取出存放在种子银行的种子，重新耕种。于是他走遍五大洲，致力于收集罕见粮食品种和野生谷类的种子，并保存在圣彼得堡他所领导的一家研究机构中，后来这里就成了世界上第一家种子银行。 库鲁病和朊病毒,库鲁病和朊病毒美国科学家卡尔顿·盖达塞克在巴布亚新几内亚对“库鲁病”进行了长期研究，最终表明，“库鲁病”是由一种比许多病毒还小的“朊病毒”引起的。人和黑猩猩如果感染上朊病毒，那么经过12～14个月后，就会出现肌肉乱抖、四肢抽搐的症状，继续发展还会丧失记忆、精神错乱，在死亡到来前会发出痛苦的狂笑。卡尔顿·盖达塞克进一步发现，库鲁病与人群中的克罗伊茨费尔特—雅各布症（CJD）是同一类疾病。朊病毒究竟是什么？1982年，美国的另一位科学家斯坦利·B·普鲁西纳用实验查明，朊病毒纯粹是一种蛋白质，“朊病毒”也叫“朊粒”，可“朊病毒”只是一种感染性蛋白质，蛋白质本身是不具有生命的。由于在研究“库鲁病”和“朊病毒”方面所取得的杰出成就，他俩分别于1976年和1997年荣获诺贝尔生理学医学奖。 康拉德·沃丁顿,康拉德·沃丁顿康拉德·沃丁顿(1905—1975)是英国著名的发育生物学家、遗传学家、古生物学家和哲学家，是他奠定了系统生物学的基础。在20世纪40年代初期，为了说明发育中遗传性状的形成，他创建了两个新词：表遗传学和表遗传景观。这些领域在半个世纪后取得重大突破，并日益受到关注，目前已发展成为一门新兴学科，也使遗传学成为一门更完整的学科。同时，康拉德·沃丁顿的兴趣广泛，爱好诗歌和绘画。他的大量著作保存在英国爱丁堡大学图书馆。 怀孕期间戒烟酒，别乱吃药,怀孕期间戒烟酒，别乱吃药胎盘是胎儿与母体之间交换物质的桥梁，孕妇若吸烟、喝酒、服药，其中的尼古丁、酒精或某些药物成分可以通过胎盘的传递，进入胎儿体内，对正在旺盛发育中的娇弱的新生命产生极大的影响，可能会形成怪胎或死胎。 患白化病的父母一定会生出白化子女吗,患白化病的父母一定会生出白化子女吗白化病是一种隐性遗传病。如果以a代表白化病的致病基因，只有当基因型是aa时才会表现出白化病的症状。患者基因型中的aa分别来自父亲和母亲，所以，患者双亲如果是正常的黑发，那么他们的基因型应该都是Aa杂合子。由于在人群中某一种遗传病的致病基因的出现非常罕见，白化病患者配偶的基因型通常都是AA，婚配模式是AA×aa，后代的表型都不是白化。所以，在一般情况下，患白化病的父亲或母亲不会生出白化子女，但他们的后代都是致病基因的携带者。白化病是一种隐形遗传病，病患的全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素 憨态可掬的唐氏综合征患儿哪里出了错,憨态可掬的唐氏综合征患儿哪里出了错1956年1月，蒋有兴关于人染色体数是46条的论文发表后，轰动了医学界，欧洲各国纷纷请他作学术报告。一次，在丹麦哥本哈根作报告时，听众中一位法国儿科医师勒琼突发奇想：唐氏综合征的病因会不会是染色体出了差错？唐氏综合征又叫先天愚型，会造成严重的智力低下。这种先天性的疾病患儿往往表现出憨态可掬、天性乐观、待人和蔼、温柔可亲的行为。勒琼为了证实自己的突发奇想，决定开始检查他所诊治患儿的染色体。可是，要检查染色体谈何容易，他的实验室没有自来水，要到邻屋小厨房里取水。他没有显微镜，只能向细菌实验室借用一台报废的显微镜，显微镜的齿条已经滑丝，他只好用包装糖果的锡纸塞进齿条才能上下调节显微镜的镜筒。他与病理科人员约定，每周用他们的照相设备2小时。1958年，勒琼在如此艰难的条件下，连续检查了9名患儿的染色体，非常惊讶地发现患儿的体细胞染色体数都是47条，即现今编号为第21号的染色体不是1对而是3条，即21-三体。1959年，勒琼发现21-三体的研究论文发表后，很快就有一些实验室陆续报告了13-三体、18－三体等各种各样的染色体异常及其所关联的疾病，并由此而开创了一个新的医学领域。 林德曼,林德曼在发现“1/10定律”之前，林德曼对赛达伯格湖进行了3年的研究，积累了大量的数据，就是没有理出一个科学的头绪。无意中一位中国同学说了一句最普通的谚语——“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃稀泥”，这使他茅塞顿开，于是从食物链的角度揭开了生态系统的奥秘。 林耐,林耐林耐（1707—1778）是瑞典植物学家，也是动、植物分类学和双名法的创始人。在分类学上，林耐采用阶梯分类法，将自然界分为“三界”：动物界、植物界和矿物界。界以下依次是纲、目、属、种。在林耐的《植物种志》和《自然系统》第10版书中，他初步建立了用于生物命名的“双名制命名法”，这使得以往命名混乱、随意的现象得以终结，实现了分类范畴的统一，推动了生物进化领域研究的开展。 没有种子的香蕉怎样繁殖后代,没有种子的香蕉怎样繁殖后代三倍体香蕉由于染色体的配对发生紊乱，不能产生种子，因此要想传宗接代，只能通过无性繁殖的方式。传统的无性繁殖是通过地下球茎中的不定芽培育成苗，待蕉苗长至40～50厘米高时即可移栽。另一方法是通过吸芽分株繁殖，即让不定芽长成40～50厘米长的吸芽后，再将吸芽与母株割离后移栽。栽培香蕉无籽，果肉香甜 科学家如何玩转基因,科学家如何玩转基因人是怎样把基因传递给子女的？答案很清楚，是通过精细胞和卵细胞相互融合即受精作用，把基因传递给了下一代，这就是一种基因转移现象。除了精细胞和卵细胞能通过受精作用转移基因外，基因转移还有其他途径吗？答案是肯定的，细菌病毒就能转移基因。噬菌体是一种能“吃”大肠杆菌的病毒，它能将已经“吃掉”的有鞭毛大肠杆菌中的基因转移到新的宿主中，使原本没有鞭毛的新宿主大肠杆菌长出鞭毛。基因转移是一种极具吸引力的自然现象，能不能借人之手操纵基因呢？很多科学家虽早已进行探索，试图从多个方面积极寻找转移基因的条件，却都以失败而告终。直到1967年和1968年，科学家发现了“DNA连接酶”和“限制性核酸内切酶”，人为转移基因才曙光初露。这两种酶是能够用来“拆卸”和“安装”DNA的工具酶。所谓DNA连接酶就是能把DNA的片断相互连接起来的蛋白质，而限制性核酸内切酶是一种能在DNA分子内部的一定区段把DNA切割开来的蛋白质。细菌通过性菌毛相连接，传递DNA有了这两种酶后，渴望进行转移基因的科学家们，迫不及待地开始对DNA“动手术”了。其中最早公布结果的是美国斯坦福大学的伯格，他在1972年就依靠这两种酶把两种病毒“重新组装”成了一种“重组病毒”。他所用的一种病毒是使猿猴生肿瘤的病毒，名叫SV40；另一种是“吃”大肠杆菌的病毒，名为λ噬菌体。当他把“重组病毒”的结果公之于世后，立即遭到质疑。科学家们担心，这种重组病毒一旦进入人的肠道，是否会引起人生肿瘤？伯格在质疑声中无言以对，只能放弃。不过，伯格的校友科恩却在质疑声中开始了自己的试验。他的试验材料是两种大肠杆菌的质粒。一种名为R6-5，另一种名为PSC101，在R6-5上有一个卡那霉素的抗性基因，而在PSC101上存在着四环素的抗性基因。科恩用限制性核酸内切酶从R6-5上切下了卡那霉素抗性基因，利用DNA连接酶将它“重新组装”在PSC101质粒上。当科恩得到的重组质粒进入大肠杆菌后，由于重组质粒拥有两种抗生素的抗性基因，因此大肠杆菌在加有卡那霉素和四环素的培养基上照样能顺利地生长和传代。这个实验的成功大大鼓舞了科恩，他立即与美国的另一位科学家博耶联手，用限制性核酸内切酶从非洲爪蟾的基因组中切下了rRNA（核糖体RNA）基因，同时用限制性核酸内切酶在细菌质粒上切了一个切口，然后用DNA连接酶使rRNA基因与细菌质粒组装在一起，在生物体外得到了“重组质粒”。当他们把重组质粒与大肠杆菌放在一起培养时，重组质粒居然进入了大肠杆菌，大肠杆菌也因得到重组质粒而能产生非洲爪蟾的rRNA了。这是按照科恩与博耶事先设计的目的，人为地把动物的基因转送到细菌中而取得成功的尝试，自此为生命科学开启了一个新的领域——“基因工程”。人类可以像工程领域中一样，通过“规划”和“设计”，使符合设计目的的基因（目的基因）在生物体外与基因的运载体（载体）重新组装，重组DNA在进入生物体（受体）以后，目的基因在受体内正常地发挥作用，这一系列过程就是基因工程。 穆利斯,穆利斯穆利斯（1944—?）生于美国，年仅39岁时，他就发明了能大量克隆DNA分子的“聚合酶链式反应”，即PCR技术。美国的西特斯公司根据他的创意，制造出了PCR仪。从此以后，即使是极微量的DNA，如琥珀中的一丁点DNA，也可大量产出相同的DNA。由于他的这项贡献，穆利斯获得了1993年诺贝尔化学奖。 米勒实验,米勒实验1953年，美国尤里实验室的研究生米勒在他的导师尤里的指导下进行化学进化实验。他在密闭容器里装进了原始大气中存在的甲烷、氢、水蒸气、氨等气体，然后进行反复多次的火花放电，一周后，在产生的溶液中发现了多种氨基酸。这一成功的实验，证实了自然界中的有机分子是由无机物转化来的这一推论，为化学进化的第一阶段提供了实验依据。 精子和卵子是怎么形成的,精子和卵子是怎么形成的男孩长到十二三岁时，睾丸和阴囊迅速增大，这是进入青春期的标志。当男性进入青春期后，睾丸中的一种名叫精原细胞的体细胞，就开始进行一分为二的细胞分裂。当1个细胞分裂一次得到2个细胞时，在分裂前后的细胞中，都有2个基因组。就这样每个精原细胞连续分裂6次，由1个细胞分裂形成了64个细胞，这64个细胞全部称为初级精母细胞。接下来，每个初级精母细胞进行减数分裂，最终产生4个精细胞。由此可知，每个精原细胞经过6次有丝分裂和1次减数分裂之后就能得到256个精细胞。精细胞要经过大约64个日日夜夜之后，才能成为有头、有体、有尾巴的精子。老鼠的细精管中，精子正在产生与男性不同，女性在胚胎时期就已经存在卵原细胞了。到女婴出生时，未成熟的卵巢中，卵原细胞已变成了初级卵母细胞，其中的每个染色体都已复制，每对同源染色体也已配对。可是同源染色体配对之后，细胞却并不分裂，一直要到10～14岁女孩的卵巢发育成熟后，初级卵母细胞才会一分为二，经过减数分裂变成2个细胞。这2个细胞的大小明显不同，大的那个细胞称为次级卵母细胞，小的那个叫第一极体。次级卵母细胞在输卵管中，如果能迎接到一个精子，那么当精子进入后，它就能一分为二进行减数分裂，同时每个染色体中的姐妹染色单体也各自分开，进入不同的细胞。由次级卵母细胞分裂成的2个细胞依然是一大一小，大的就是卵细胞，成熟以后就是卵子，小的那个称为第二极体。女性的生殖期大约为45年，每月只排卵一次，即每月只有1个初级卵母细胞会分裂成为次级卵母细胞和极体。在女性出生时，拥有大约1?000?000个初级卵母细胞，但在女性的生殖时期内能幸运地成为次级卵母细胞的只有400～500个，绝大多数初级卵母细胞很早就自然萎缩，或者说退化了。初级卵母细胞一分为二，极体正在脱离次级卵母细胞 罗伯特·爱德华兹,罗伯特·爱德华兹罗伯特·爱德华兹（1925—2013）生于英国曼彻斯特，第二次世界大战结束后先后在英国威尔士大学和爱丁堡大学学习生物学，1955年获博士学位。1958年，爱德华兹开始研究人体生育进程。1963年，他在剑桥大学任教，与同事帕特里克·斯特普托创立全球第一个试管受精研究中心—英国剑桥大学伯恩霍尔生殖医学中心；1968年，他们的研究取得突破性进展；1977年，他与帕特里克·斯特普托等人为莱斯利·布朗进行体外受精手术取得成功，这是人类精子和卵子首次在试管内成功受精；1978年世界上首例试管婴儿诞生，随后，他和同伴们不断完善试管婴儿技术，并和全球共享研究成果。 罗宾·沃伦与巴里·马歇尔,罗宾·沃伦与巴里·马歇尔罗宾·沃伦（1937—），澳大利亚病理学家，研究员，1968年至今一直任职于珀斯皇家医院；巴里·马歇尔（1951—），澳大利亚珀斯皇家医院医生，后赴美国进行研究和任大学教授，1997年回到西澳大利亚大学，2003年后任该校幽门螺杆菌实验室首席研究员。两人因确证幽门螺杆菌的病理机制而双双获得2005年度诺贝尔生理学医学奖。 能不能人工复制DNA,能不能人工复制DNA自从DNA的复制过程被阐明后，人工复制DNA已成为许多科学家孜孜不倦的探索目标。这是因为，能从生物体中提取到的DNA数量实在太少了。如果直接用这些DNA作为样品，很难保证实验结果的准确性。比如，想要依靠基因诊断来检测人的遗传病，会因为样品数量的不足而产生误诊。同样，犯罪现场所遗留的血液或其他样品的数量往往也非常少，要是仅凭这些样品来进行DNA分析，根本没办法精确锁定犯罪嫌疑人。在一个个迷你试管里，PCR反应即将进行在思考人工复制DNA的科学家中，最突出的要数美国生物化学家穆利斯了。1983年4月的一个傍晚，这位39岁的生物化学家，正独自驾车徘徊在美国北加利福尼亚的山间公路上。他无暇顾及四周的美景，对山间清新的空气也提不起兴趣，在他脑海中翻腾的净是DNA复制的过程和复制所需要的条件。他认为，要想人工复制DNA，一定要模仿生物体中DNA复制的过程。由于只要加热到一定的温度，双链DNA就会一分为二，变成两条独立的单链。当温度逐渐降低到一定温度时，两条独立的单链又会恢复成一个双链DNA分子。因此，形成独立的单链成为DNA复制的第一步。想要在体外复制DNA，就要借着DNA分子分开成两条独立单链的时机，让携带着A、T、G、C这4种碱基的脱氧核糖核苷酸作为“原材料”与单链结合，形成一条新的单链。这样，两个一模一样的DNA分子就会形成。一轮反应后，还可以继续循环这个过程，让DNA持续复制，使DNA数量扩增成千上万倍……研究人员在实验室中使用PCR仪一台PCR仪上可以同时进行成百上千个PCR反应有了这个念头，穆利斯非常激动，但人工复制DNA还面临一个难题，谁有能力把“原材料”组装成新的单链，还要能耐受反应中的高温？经过反复测试比较，穆利斯把目标集中在Taq酶上。Taq酶是一种从水生栖热菌中分离出来的蛋白质，既能够耐热，又能以已有的DNA单链为模板按A配T、G配C的原则组装出新的单链。一切准备就绪，穆利斯为这种反应起名为聚合酶链式反应（PCR）。当穆利斯对人工复制DNA成竹在胸时，他将自己的想法告诉了美国的西特斯公司。西特斯公司立即按照穆利斯的思路，制造出了一台能够调控温度的机器。在这种仪器中，只要加进所需要复制的DNA片段、Taq酶、一些短的DNA单链以及4种原材料后，在加温、降温开关的控制下，就能使DNA片段成倍复制了！随着反应的进行，DNA的数量迅速1个变2个，2个变4个，4个变8个……呈现出指数级增长。PCR技术彻底解决了样品数量奇缺这一难题。现在这项技术已经成为生命科学领域应用范围最为广泛的一项实验技术，成为推动生命科学发展的有力工具。 能利用混合细胞实现“长生不老”的梦想吗,能利用混合细胞实现“长生不老”的梦想吗“多利”引起世界轰动的主要原因，并不在于科学家洋洋洒洒的评论。公众对“多利”的兴趣，也不是人工制造全能干细胞有什么科学价值。民众最关心的莫过于人类自身，能制造羊的全能干细胞了，岂不是也能制造出人的全能干细胞？如果能，那么那些失去子女的夫妻，就能利用小孩的体细胞制造全能干细胞，使死去的孩子“再生”。另外，如果人工制造某人的全能干细胞，待发育成幼胚后冷冻起来，一旦此人的某个器官坏了，就可以利用从这个胚胎得到的器官安装在人身上，人的长寿似乎变得更容易实现了。可是，提到制造人的全能干细胞，一些伦理学家和国家政要便忧心忡忡起来。如果人的全能干细胞也像羊那样是通过混合细胞产生的，那么，由于全能干细胞发育成的人基本上与供应细胞核的个体相似，这些全能干细胞繁殖成的人与供应核的个体之间又该是什么关系呢？亲子，还是同卵多胞胎？似乎都不完全是。因为细胞质并不相同，即使承认他们勉强算作同卵多胞胎，那也存在同代间的年龄差距，给伦理道德出了一个难题。这样繁殖出来的人不仅使世代概念混淆了，法律上的继承关系也无法定论。其次，这一技术可能会被某些科学狂人滥用，借机掀起新的优生运动，试图利用全能干细胞来繁殖“天才人物”。也可能会有人进一步将人体细胞和猴或猪的卵细胞混合，妄图培养人猴或人猪杂种，这些都将对人类社会造成沉重的打击。所以，想通过制造混合细胞做到“长生不老”的梦想是无法实现了，我们应当善用这一技术，为人类的科学发展做出贡献。 能跟细菌“聊天”吗,能跟细菌“聊天”吗已经发现，作恶多端的病菌在人体内并非是散兵游勇，进行单个作战的，因为孤军奋战的细菌是很容易被人体的免疫系统消灭的。一些细菌在开始某种生命活动前需要达到一定的数量，科学家把它们这种对个体数量的感应，称为“群体感应”。细菌只有在感受到周围有相当数量的同伙以后，才会做出“蠢蠢欲动”的决定。比如沙门菌一定要到集结成群后才兴风作浪：释放毒素，把“魔爪”伸向宿主。霍乱弧菌那么，细菌是如何感应这种状态并相互沟通的呢？原来，这种貌不惊人的小家伙，也有自己的“语言信号”，其中有些“语言信号”已被科学家成功破译。例如，每个霍乱弧菌的表面都有受体蛋白，能感受到同伙释放的一种小分子物质。当这种小分子物质达到一定水平时，霍乱弧菌便感知它们已拥有足够的“数量”，于是它们就在人体内横行肆虐了。有趣的是，细菌还有一些特殊的“语言信号”。比如，在生存压力增大时，惶惶不可终日的大肠杆菌，会分泌一种叫作“胞外死亡因子（EDF）”的物质，这种物质会使细菌纷纷自杀身亡。细菌这种特殊的交流方式，给科学家提供了宝贵的启示：设法与细菌“聊天”，让它们俯首帖耳，“服从命令听指挥”。既然细菌需要感知一定数量的同伙后才会采取行动，那么切断它们之间的联络，使之无法沟通，或者降低它们所释放的化学物质的浓度，就可以使病菌无法作恶了。此外，还可以采用特殊的“语言信号”向病菌“发号施令”，例如用EDF向病菌下达“自杀”指令，使之自尽而亡。 获得永生的可怕细胞——海拉细胞#,获得永生的可怕细胞——海拉细胞#人的寿命既然与细胞分裂增殖关系密切，那么细胞长生不老人就能获得永生吗？听起来，这个办法似乎可行。可是，人体中的细胞是在更新换代中维持人的生命的，一旦人体中有极少数细胞长生不老了，那就会肆无忌惮地占领其他正常细胞的领地，夺取其他细胞的营养，置其他细胞于死地。这种长生不老的细胞就是癌细胞，最终会要了人的命！1951年，美国一位31岁的女性的子宫中出现了长生不老的细胞。不过，这种细胞很快就夺走了她的生命，这些细胞也享用了她的名字——“海拉”。60年后的今天，“海拉”细胞依然保持着24小时繁殖一代的速度，不断分裂增殖。全世界许多实验室都保存着“海拉”细胞。作为癌症研究的模式细胞，海拉细胞为人类抗击癌症立下了汗马功劳。“海拉”细胞为什么会长生不老？现在这个谜已揭开了。“海拉”细胞不死的秘密在于这种细胞的“生命钟”始终指在“原点”，也就是说，“海拉”细胞的分裂并不伴随“端粒”的缩短。为什么会出现这种情况呢？美国的三位科学家找到了答案，他们是布莱克本、格鲁德和绍斯坦克。他们发现，“海拉”细胞长生不老得益于一种RNA和蛋白质的结合物，这种物质的正式名称叫“端粒酶”。“海拉”细胞分裂一次，端粒虽然也会缩短一些，但是端粒丢失的碱基对，端粒酶立即会给端粒补充上去。正是因为端粒酶能自动维持端粒的长度，才使得海拉细胞长生不老一代又一代地分裂下去。正在分裂的海拉细胞 菌如其名的“酵母”,菌如其名的“酵母”顾名思义，“酵母”是“发酵之母”的意思。这种单细胞微生物，只有在显微镜下放大到几百倍以上，才显露它的真面目。酵母菌在食品、酿造、医药等工业上占有重要的地位。早在4000多年前古埃及人便开始利用它制作面包，中国的殷商时代人们就用它酿酒。酵母菌可作食用、药用和饲料用，又是提取核苷酸、辅酶、细胞色素C、谷胱甘肽、腺苷三磷酸等多种生化产品的原料。酵母菌种类繁多，其中也有少数“坏蛋”，但大多数酵母菌是人类的好朋友。 黄石国家公园,黄石国家公园美国黄石国家公园是世界上第一个自然保护区，建成于1872年，面积达8983平方千米，在1978年被列为世界自然保护遗产。在这里，有着数以千计的温泉和喷泉，野牛、狼、熊、鹿等野生动物在这片乐土比邻而居。 世博会中国馆里的稻田,世博会中国馆里的稻田在上海世博会中国馆里，有一片面积不足10平方米的水稻田，一眼望去，由谷穗组成的金黄稻浪仿佛正在轻舞，一片丰收的景象迎面扑来。仔细一看，这可是真正的水稻，它们是鼎鼎大名的“节水抗旱稻”。水稻稻如其名，在生长期中需要大量的水，施在水稻田里的肥料往往会随水流入江河，造成环境污染。而“节水抗旱稻”是由具有强抗旱能力的旱稻和具有优良特性的水稻进行杂交育种所获得的，并通过现代分子育种技术进行抗旱性筛选。它们比传统水稻节约用水50％，增产20％以上。科学家在提高水稻产量和改善稻米品质道路上的探索还将继续，必将培育出更加优异的水稻品种。 世界上的转基因动物,世界上的转基因动物1974年，科学家将兔的精子与猴体内的一种病毒DNA放在一起培养，然后用这些精子和兔的卵子体外受精获得转基因兔。这是人类第一次培育出转基因动物。同年，科学家又将病毒DNA在显微镜下注射到小鼠胚胎中，获得携带“目的基因”的小鼠。从此世界开始出现了转基因动物。转基因动物的出现，激发了科学家们对转基因实验的热情，经过不断尝试和探索，转基因的鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙、鱼等动物相继问世。科学家们还发展出了多种生产转基因动物的技术，大大提高了转基因动物研制的效率。 世界上第一个细胞是怎么产生的,世界上第一个细胞是怎么产生的2012年4月28日，美国探索新闻网站披露了挪威奥斯陆大学科学家的一项崭新的研究成果：他们发现了10亿年前的单细胞生物。这种迄今为止所知道的最古老的生物是在奥斯陆以南30千米的阿斯湖淤泥中被发现的，它体长30～50微米，借助四条尾巴状的鞭毛移动身躯。这是当时世界上独一无二的单细胞生物，因为它既非动物，也非植物，更不是真菌和藻类。不过，根据生命起源的研究，这种生物还算不上世界上最早的细胞，因为根据测定和计算，地球已经有46亿年的历史，细胞在地球上出现至少也有36亿年了。世界上第一个细胞是怎么产生的？这是一个古老的难题。今天，对这个问题的最好解释是化学进化假说。科学家们推断，在地球形成的过程中，地球内部剧烈变化产生的大量气体，随着频繁活动的火山，冲破地壳，喷向空间，形成了地壳上空的大气层。在刚形成的大气层中，充满甲烷、氨、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等，唯独没有氧气和氮气。在宇宙线、地球上的放射性物质、太阳紫外线、雷电闪光等共同作用下，大气中的无机分子逐渐形成了氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、卟啉等有机小分子，这就是化学进化的第一阶段。地球形成的早期，火山运动非常活跃，地球上随处可见沸水池和滚烫的岩浆有机小分子经过亿万年的合成和积累，越积越多。在此过程中，地球表面温度逐渐降低，水蒸气逐渐凝成了水，大气中的有机小分子随着雨水汇集到原始海洋，原始海洋中的有机小分子越来越丰富。那时候由于生命还没有出现，没有能分解有机物的微生物，所以有机分子不会发霉变质，整个海洋就像一锅既营养丰富又温热清洁的“原生汤”。在“原生汤”中，氨基酸、核苷酸等有机分子在长期的相互作用下，通过脱水、结合等“聚缩”反应，就由小分子变成了蛋白质、核酸这样的有机大分子，这就是化学进化的第二阶段。当原始海洋中的有机大分子浓度不断加大时，在某种外部条件的作用下，这些有机大分子就从海洋中浓缩分离出来，相互作用汇集成小滴。这时的有机大分子就可避免因海水不断“挤”进分子内部而解体。这种有机大分子聚集成的小滴外面还包有界膜，使小滴与海洋环境分开，这层界膜是类脂和蛋白质的结合体，具有“哨兵”和“泵”的双重作用。有了这层膜，外面的有害物质就不能进入小滴内部，而营养物质正相反，哪怕浓度极低，也会“泵”进小滴内部。这样的独立小滴就是多分子体系，这种独立的多分子体系已能与外界环境进行某种物质交换，这是化学进化的第三阶段。多分子体系演变为最初的细胞就是化学进化的第四阶段，这也是最复杂、最有决定意义的阶段。在这个阶段，多分子体系内部的核酸、蛋白质等大分子“各就各位”，核酸位于多分子体系中央，蛋白质位于多分子体系四周。中央部位称核区，四周部位为质区，核、质分区后的多分子体系就是“原核细胞”了。历经几十年的发展，现代的细胞膜结构已经非常复杂和精密，磷脂双分子层构成了一道坚固的城墙，使细胞内的环境与外界隔绝开，细胞膜上还镶嵌着许许多多的蛋白，它们肩负着物质交换、能量转换和信号传递等重任 亲本印记,亲本印记一对正常的等位基因，在后代中只能表达来自父亲或母亲中的一个，出现了父源和母源的差别。一对等位基因在后代中的表达出现这种差异的现象，就称为基因组印记或亲本印记。 人为什么会衰老#,人为什么会衰老#古代皇帝痴迷于服用“仙丹”，现代社会有各式各样宣称能“延长寿命、恢复青春”的药物，“长生不老”是人类几千年来的愿望。随着医疗水平的进步，生活条件的改善，人的寿命越来越长。2009年的统计数据表明，中国人的平均寿命已经达到73岁，其中男性71.3岁，女性74.8岁。看看我们周围，八九十岁的老寿星随处可见，有关百岁老人的消息也时有所闻。但是，迄今为止，世界上活得最长的人寿命也只有120多岁，为什么我们不能长生不老，为什么人会衰老呢？身体：一台精密而复杂的机器关于生物体的衰老，最简单的回答就是生物体（比如人体）就像一架非常复杂而精密的机器。机器用的时间长了，总会造成磨损，暴露出各种各样的毛病。人也一样，无论是器官，还是细胞，里面的分子逐渐受损，废物也不断堆积，最后总有丧失功能的时候。这个说法最容易被人接受，但是具体的机制是什么呢？人们不得而知。细胞里的“脱氧核糖核酸”（英文缩写为DNA），携带着每个人身体的遗传信息，会在我们的一生中不断受到化学物质和射线（比如紫外线）的破坏。虽然细胞里面有一整套机制来修复受到破坏的DNA，但是一旦这种修复机制自身受到损害，细胞和人体就会加速衰老，比如“维尔纳综合征”患者身上那些“加速衰老”的现象告诉我们，DNA完整性的破坏是衰老的机制之一。氧气：生命活动的一把双刃剑我们的身体一刻也不能离开氧气。只有它才能使我们把食物里的“燃料”充分“燃烧”，供给身体能量。可是氧是一种非常活泼的分子，在体外能使铁生锈，使食用油变“哈喇”。在我们的身体里面，它也会和许多分子“争夺”电子，破坏它们的结构。这些化学反应中常见的“破坏性物质”就是由氧形成的“游离基”（又叫“自由基”）。随着人的年龄增大，被氧“游离基”破坏的分子越来越多，细胞和身体也逐渐老化。为了对付这些氧“游离基”，我们身体里面有一些蛋白质，能把一部分这类有害物质分解掉，使它们变为无害。其中的一种这样的蛋白质就叫做“超氧化物歧化酶”，英文缩写是SOD。动物实验表明，如果人为地把生物体中的SOD基因“敲除”掉，这些生物的寿命就会缩短。而如果提高身体里面SOD的水平，这些生物的寿命就会延长一些。但是增加SOD并不会使生物体“永生”，说明衰老还有其他机制。每天有大量的氧气进入肺部，并被运输到人体的各个部位细胞：“吃饱喝足”就能无限分裂吗1961年，美国科学家海弗里克做出了一项有趣的研究。他先从胎儿的肺中取得“成纤维细胞”，并且将这些细胞在体外给予充足的营养进行培养。一开始这些细胞都正常分裂，看起来一个个充满生机，仿佛能无限增殖下去。但是等分裂了大约50次以后，细胞就不再分裂，进入“老年”期。胎儿和成人的细胞寿命会一样吗？为了弄清这个问题，他又从成年人的肺中取得“成纤维细胞”，发现这些细胞在体外只分裂大约20次后就停止了。这说明细胞的分裂次数与供给细胞的身体的寿命有关。海弗里克和其他科学家还比较了不同动物胚胎“成纤维细胞”的分裂次数，发现寿命越长的生物，“成纤维细胞”能分裂的次数也越多。比如一种能活175岁的乌龟，胚胎成纤维细胞能分裂90~120次；而能活2~3岁的小鼠，胚胎成纤维细胞只能分裂8~11次。“维尔纳综合征”患者的成纤维细胞只能分裂2~4次。这说明细胞能分裂的次数与提供细胞的动物的平均寿命密切相关。那又是什么机制在决定细胞的分裂次数呢？端粒：生命的计时器原来，一种叫做“端粒”的结构正是操纵细胞分裂的幕后之手。它位于染色体末端，就像鞋带头上那些金属包皮做成的“鞋带头”一样，防止染色体中的DNA双螺旋松开，维护DNA结构的稳定。对于身体里面的许多细胞来说，每分裂一次，染色体都要复制一次，“鞋带头”就缩短一些。到“鞋带头”几乎“用完”的时候，DNA就像没有“鞋带头”的鞋带一样，变得松散且不稳定了，细胞也就接近死亡。所以“端粒”就像细胞生命的“时钟”，“滴答滴答”地“告诉”细胞还有多少寿命。上面列举的只是引起衰老的几个机制。它们彼此不同，却协同起作用。目前人类对生物衰老机制的认识还远远不够，还需要科学家们继续努力，为我们揭开衰老的真相。端粒位于染色体的末端 人体内有“生命钟”吗,人体内有“生命钟”吗“生命钟”在这里指的是记录每个人寿限的“计时器”，是生命不断走向终点的“指示器”。它真的存在吗？它在哪里呢？这个问题一直困扰着人们。根据科学家多年的研究，终于找到了“生命钟”。“生命钟”的正式名字是“端粒”。“端粒”就是染色体的末端，每个染色体都有两个末端，因此也就有两个“端粒”。有人把染色体比作鞋带，端粒就是鞋带头，尽管鞋带头与鞋带的其他部分的成分一样，但鞋带头更结实，这说明鞋带头的结构与鞋带在某些部位还是有些差别。事实确实如此，染色体最重要的组成成分是DNA，DNA分子是由携带着A、T、G、C这4种碱基的脱氧核糖核苷酸按照A-T、G-C配对原则配成的双链分子。端粒部位的DNA结构除了双链外还有单链，另外端粒部位的DNA结构基本上是按TTAGGG组合成的单位不断重复构成的，端粒DNA包含500～5000个这样的重复单位。端粒位于染色体的末端科学家们发现，人体内的细胞分裂时，总是伴随着端粒的缩短，或者说细胞每分裂一次，端粒的DNA总要丢掉一些碱基对。中国学者童坦君等研究发现，人的成纤维细胞在人工培养时，每分裂一次，端粒就短了一点，其中的DNA大约要丢失49个碱基对。若按照海夫利克确定的分裂极限推算，人体内细胞分裂次数为50次，而细胞经过一次分裂会丢掉49个碱基对，当端粒丢掉49×50=2450个碱基对时，成纤维细胞就不会再分裂增殖了。不能分裂增殖的细胞就意味着衰老和死亡。由此可知，成纤维细胞中的“生命钟”有50格，每格相距49个碱基对，当端粒丢失2450个碱基对后，“生命钟”就成了即将敲响的“丧钟”。由于人体的正常活动需要细胞的分裂和增殖，一旦人体中的那些分裂增殖细胞都敲响丧钟时，人的寿命也就自然到了极限，那时候人真的寿终正寝了。 人体内的细胞都千篇一律吗,人体内的细胞都千篇一律吗人体是个细胞的大世界，这些细胞可不是“千篇一律”的。据统计，人体内有200多种细胞，这些细胞大军各司其职，兢兢业业地履行着各自的使命。在血液里游走的红细胞呈双凹圆盘形，像一艘装备精良的潜艇一样，携带着生命活动必需的氧气，把它们输送给机体的每个细胞。白细胞俨然是机体防御大军的忠诚卫士，它的表面那些章鱼般的触手随时待命，准备缠住外来入侵的敌人，并大吃特吃把它们吞噬消灭。骨骼肌细胞喜欢附着在躯干骨和四肢骨上，它们大大小小、长长短短，像藤蔓一般相互缠绕、能伸能缩，组成了骨骼肌纤维，赋予了人体强大的力量。如果一个人全身3亿多根肌肉纤维朝着一个方向同时收缩，一起发力，产生的力量，抵得上一部起重机！ 人体内都有癌基因吗,人体内都有癌基因吗在正常人体内，细胞在不断分裂和凋亡，如同地球上人口的新老交替，这种动态平衡保证了生物体基本的生理状态。如果细胞只分裂不凋亡，那么就会有越来越多的细胞堆积在一起。如果它们仍在一个包膜内，不会扩散，则形成良性肿瘤；但如果瘤细胞进一步演化，获得更多的恶性特征，如转移能力，癌细胞将向全身重要器官扩散，最终会导致生物死亡。癌细胞正在分裂癌的遗传性表现为癌细胞的恶性特征可在癌细胞世代之间传递。癌症的形成与两类基因有关，一类是癌基因，另一类是抑癌基因。当它们发生突变，作用偏离了正常轨道，便引发了癌。癌基因由原癌基因变化而来，人体内都有原癌基因，平时它在正常“工作”，不会引发癌。譬如，C-Myc就是一种原癌基因，它的工作是负责合成一定量的转录因子。转录因子是DNA转录成RNA所必需的一种蛋白质。如果转录因子的数量合适，既能让细胞正常地分裂，也能让细胞在存活一定时间后“寿终正寝”。但是，当原癌基因C-Myc突变成癌基因后，它会源源不断地合成这类转录因子，过量的转录因子就让细胞分裂失去控制。癌基因是由原癌基因变化而成，会影响细胞的分裂和凋亡抑癌基因是一种控制细胞寿命、不让细胞存活过久的基因。它们的存在能避免细胞癌变，如果它们因为突变失活了，那么细胞就只分裂不凋亡，不受任何约束的细胞不断增殖，其结果就可能形成癌。例如有一种儿童高发的恶性肿瘤名为视网膜母细胞瘤，就是因为名字叫RB1的抑癌基因失活而引起的，这种失活的RB1基因通常来自父母遗传。RB1基因失活的原因有两个：一是它的结构变了，发生了突变，这是遗传学变异；二是它的结构不变，只是负责转录起始的序列（启动子）甲基化了，这是表遗传变异。两类变异都会引起视网膜母细胞瘤，因此，癌既是遗传病，也是表遗传病。我们全面研究癌的遗传学和表遗传学才是完整的科学研究，只有这样，才能真正掌握癌变的原因，找到根治癌症的措施。 人到底能活多少岁,人到底能活多少岁在中华人民共和国成立前夕，中国人的平均寿命为35岁，而进入21世纪，中国人的平均寿命已超过70岁。20世纪初，曾把50岁作为老年人的标准。随着生活水平的提高和医疗条件的改善，“老年人”的年龄标准一再向后推移。按照世界卫生组织的规定，55～64岁是中年，65～74岁是青年老年人，75～89岁才算老年人，90～120岁是高龄老人。那么，人到底能活多少岁呢？在生物学上，对于哺乳动物的“生理寿命”有一个计算标准：生理寿命的长度应为生长期的5～7倍。例如狗，生长期是2年，寿命就是10～14年；牛的生长期是4年，寿命就是20～28年；马的生长期是5年，寿命就是25～35年。人的生长期是用最后一颗牙齿长出来的时间计算的，20～25岁是大多数人长最后一颗牙的年龄，因此人的寿命最短为100岁，最长为175岁。人的成纤维细胞除此之外，还有另外一种计算方法。人体每天有许多细胞在衰老、死亡，如一个体重70千克的成人，每天衰老、死亡的细胞约为2×\(10^{11}\)个，这些细胞就需要适时更新。在人体中，那些能分裂增殖的细胞分裂次数是有限的，平均为50次。这一现象是由美国生物学家海夫利克在1961年发现的，这种细胞分裂的极限现在已被称为“海夫利克极限”。海夫利克认为，人体中能分裂增殖的细胞数量很多，这些能增殖的细胞平均每2.4年分裂一次就足够更新死去的细胞了。因此，只要人体中的细胞能不断更新，人就能活着。他根据人体中增殖细胞的分裂次数和分裂间隔时间推算，人的正常寿命应该是50×2.4年=120岁。 人和白菜是怎么被分类的,"人和白菜是怎么被分类的 界 门 纲 目科 属 种 人 动物界 脊索动物门 哺乳纲 灵长目 人科 人属 人 白菜 植物界 种子植物门 双子叶植物纲 十字花目 十字花科 芸薹属 白菜" 人有多少条染色体,人有多少条染色体人体细胞里有几条染色体？中学生物学教科书写得很清楚：46条。可是，从1923—1955年，教科书里写的却是另一个数字：48条。为什么一个简简单单的计数问题错了32年才得到纠正呢？这是因为受到过去用来观察人体细胞染色体的实验技术的限制。早在1879—1921年，人们就开始用“切片法”来观察染色体了，这种方法像切面包片一样把标本切成薄片，再放在显微镜下观察细胞里的染色体。可是，染色体在细胞里的存在是立体的，靠着这样的切法，在一个切面上，有的染色体可能根本没有被切到，有的染色体可能被多次切到，很难弄清准确的染色体数目。在当时的观察报告上，数据五花八门，从8条至50条以上，什么样的数目都有。这场混战在1923年被平息下来，美国细胞学家佩因特靠着1921年发明的“压片法”，在显微镜下检查男性细胞时，边观察边画下细胞里的染色体，经过计数，他宣称人体细胞里有48条染色体。由于他是细胞学的国际权威学者，他提出的数字无人怀疑。佩因特手绘的人染色体图染色体是遗传物质DNA的载体错误的数据在科学界一直用了29年。1952年年初，华裔遗传学家徐道觉在美国得克萨斯大学做博士后，由于还没有什么研究任务，百无聊赖之中，随意选了一些胎儿脾脏组织做体外培养。按常规，他先用平衡盐溶液漂洗培养物，然后固定、染色。这次，他非常意外地在显微镜下看到了清楚而美丽的染色体。徐道觉惊呆了，连忙进行重复试验，可是那次的结果却如同昙花一现，在以后的实验中，奇迹再也没有出现过。徐道觉不肯放弃，他又花了3个月的时间寻找原因。终于，当他试着在平衡盐溶液中加入蒸馏水来降低浓度和渗透压后，美丽的染色体又一次“绽放”在他的眼前了。原来，3个月前的那次试验纯属“意外”，一位实验技术员在配制平衡盐溶液时配错了浓度，使溶液中的盐浓度低于细胞内的浓度，导致溶液中的水分子向细胞内渗透，细胞胀大，从而使原本在显微镜下看起来挤成一堆的染色体分散开来，成为一条条清晰可数的染色体。徐道觉立即撰写论文，报告了这一观察染色体的新方法。1955年12月22日，瑞典隆德大学华裔遗传学家蒋有兴在圣诞节度假期间，按惯例依然到实验室工作。当天，他用徐道觉的方法观察胎儿的肺细胞，终于确定了人体细胞里是46条染色体，即23对染色体。他后来回忆说：“46这一数目完全是一个意外的发现，我就好像是意外发掘出珍宝一样地好运。” 人的染色体都一样吗,人的染色体都一样吗人的23对染色体中，有22对常染色体，每对常染色体的2条染色体形状相同，但各对染色体之间大小不一、形态各异，按大小排序编号，由1号到22号；另有1对性染色体，女性为XX，男性为XY。X染色体在人染色体中属于中等大小，Y染色体属于最小型。 人类会灭亡吗,人类会灭亡吗人类的发展前景如何？这是大家都关心的问题。历史上，所谓“世界末日”的预言一直此起彼伏、绵延不绝。其实，在生物进化史上，曾多次出现过大范围的生物灭绝事件，其中，距今2.5亿年和6500万年的两次生物灭绝特别严重。澳大利亚国立大学地球科学研究所的研究员坎贝尔研究表明，2.5亿年前，西伯利亚曾发生过迄今为止地球上规模最大的熔岩爆发，导致95％的动植物毁灭，而6500万年前，一颗直径超过10千米的近地小行星撞击过地球，这次撞击直接导致了恐龙的灭绝。美国普林斯顿大学天体物理学家戈特三世1993年5月27日曾在英国《自然》杂志上发表文章，题为《哥白尼原理对于我们展望未来的含义》。他根据概率论提出了下列方程式：(1/39)×过去的时间 人类基因组计划在测什么,人类基因组计划在测什么“基因组”一词，最早出现在1922年的遗传学文献中，指的是单倍体细胞中含有的整套染色体。随着分子生物学研究的不断深入，染色体结构的核心部分被证实是一个DNA分子后，基因组就明确为存在于单倍体细胞中，整套染色体所含有的全部DNA分子。人类的基因组有23条染色体，而由于X和Y这两条性染色体不是完全同源的，因此人类基因组就包括24条染色体中的全部DNA分子，即22条常染色体和X、Y性染色体中的DNA分子。人类基因组计划所用的DNA样品，保存在-80°C的低温中科学研究表明，每个DNA分子都是由A-T、T-A、C-G和G-C这四种碱基对排列而成的线条状分子，24个DNA分子中大约有30亿个碱基对。人类基因组计划的主要任务就是要搞清楚30亿个碱基对在24个DNA分子中的排列顺序，这就是我们身体中的一份遗传密码。如果我们把四种碱基对比作是四种不同颜色的砖块，如A-T是红色砖块，G-C是黑色砖块，并把DNA分子比作是一条由砖块砌成的小道，那么人类的24个DNA分子就相当于24条含有不同数目4种颜色砖块的小道。如果每块砖的大小相当于一个5号字体的中文字，那么碱基对（砖块）一个紧接一个排列，60个碱基对的长度大约是10厘米。按此计算，30亿个碱基对排在一起的总长度，相当于加拿大蒙特利尔到英国伦敦的距离。由此可见，要把排列在24个DNA分子上的30亿个碱基对的顺序全部搞清楚，其难度可想而知。但是，只要搞清楚这30亿个碱基对在24个DNA分子上的排列顺序，那么对了解和认识人类的起源、个体间差异的原因、疾病产生的原因、长寿和衰老等生命现象，都会有极为重大的意义。 人类基因组计划有什么用,人类基因组计划有什么用人类基因组计划：绘制人体内这份神秘的“生命图纸”，已经大功告成。分布在这24个DNA分子上，包含着30亿个碱基对的序列图如同一份天书，我们要如何阅读它呢？从这些碱基对的排列中，科学家们会知道哪些碱基对是基因，是什么基因，有什么作用等，生命之谜将会随着对这些碱基对排列的深入研究而被逐步揭开。除此之外，这项研究对于人类起源于哪里，族群是如何分流与迁移的，也会提供可靠的证据。如我们中华民族是由56个民族组成的大家庭，对56个民族的基因组研究，可以对照其中的同一性和不同点，以便确定各民族的形成时期与发展足迹。人类基因组计划也为科学家们提出了许多新的“考题”：虽然30亿对碱基的排列顺序已经确定，但它们中到底有多少基因并没有明确的答案；在长长的DNA分子上，有大量区段的碱基对并不直接参与蛋白质的合成，那么，这些区段的碱基对究竟有什么作用，至今依然是个谜。再有，所有生物体，包括我们人类，从生到死，要经历许多不同的生理过程，这些过程都是由多种物质相互配合、互相作用才能完成的，如果基因组中那些承担着重要任务的碱基对排列区域出了问题，将会对生命活动产生怎样的影响，至今依然知之甚少。生命现象是如此复杂和神奇，要想完全探明生命的奥秘，今后要走的路还很长。 人类如何消灭天花,人类如何消灭天花天花是由天花病毒感染引起的烈性传染病，通过吸入或直接接触传播。通常受感染者在接触到病毒后第2天即可出现分布于全身的丘疹。随后丘疹内开始充斥大量清亮或乳白色的液体，好似一粒一粒的小豆子，痘疹逐渐变为脓疱，最后在第16～20天痊愈，并在感染者全身留下终身无法消退的疤痕。事实上，能带着疤痕度过一生已属侥幸，天花的死亡率高达30%，在小于1岁的患者中，死亡率更是达到40%～50%。天花病毒科研人员在防护服的保护之下研究天花病毒这种恶性疾病困扰了人类数千年，目前已知人类最早感染天花的证据来自3000～4000年前古埃及的木乃伊。自有史料记载以来，天花曾经夺走无数人的生命，但人类从未坐以待毙。天花虽然是一种死亡率高、难以治愈的疾病，但是通过种痘的方法可以防御这种传染病。据史料记载，人类最早的种痘尝试可能来自约3000年前的古印度。而在约500年前的中国明朝，种痘的方法就已经在民间使用。人们通过收集天花患者痘疱里的疱液和痘皮，将其晾干并磨成粉，随后种在未感染过的人的鼻腔里。不过这种将具有强烈致病活性的天花病毒接种到人体内的方法是极其危险的，有部分接种者在接种以后会出现全身的皮疹，相当于经历了一次完整的天花病程，更有甚者会导致死亡，这也使得种痘的方法在推广时受到了很多的限制。是终身恐惧天花感染还是选择危险的接种？这种两难的选择直到200多年前才得以改观。当时英国一位名为琴纳的医生偶然发现：接种奶牛身上的牛痘病毒可以起到预防天花的作用，而且不良反应极小，这种方法的安全性是直接接种天花病毒所无法比拟的。随后这一改进的种牛痘的方法在世界范围迅速普及开来。1958年，世界卫生组织（WHO）决定将在世界范围内消灭天花提上议事日程，到了1980年，短短20多年，世界卫生组织即宣布，天花已经在世界范围内被消灭。天花病毒是人类彻底灭绝的第一种病毒，天花也是迄今为止唯一一种被完全消灭的人类疾病。琴纳为儿童接种天花疫苗为什么种痘以后人就能获得对天花的免疫力呢？这要从人类免疫系统工作的方式说起。在漫长的演化进程中，人体发展出了一套对抗病毒感染的方法。当天花病毒第一次入侵人体时，人体的免疫系统并不认识入侵者，往往需要花费时间识别病原体，并调动各种免疫机制来抵抗病毒入侵。整个机体的免疫系统需要至少约1周的时间才能充分被调动。而当受感染者痊愈以后，免疫系统就会“长记性”，记住天花病毒的一些特征（通常是病毒表面的蛋白质等，这些可以引起免疫系统应答的成分通常被称为“抗原”）。当同样的病毒再次入侵时，免疫系统通过识别病毒的特征，可以快速地回忆起过往的经历，并迅速调动各种免疫机制来对抗入侵，防止再次发病。 人类是怎样进化而来的,人类是怎样进化而来的头骨隆起、脸部向前突出的猿是如何变成现代人的？这个问题争论了几百年，直到今天还没有一个令人信服的完美答案。但是绝大多数科学家都认同达尔文的进化论，认为生物都是由它们的祖先逐渐演变来的，现代人的祖先就是南方古猿。美国《科学》杂志评选的2011年十大科学进展中，有一项就是多国科学家研究南方古猿的新发现，认为这是人属祖先的最佳物种。人是最高形式的动物，能直立行走、拥有大脑袋、会利用语言交流、能制造工具、拥有意识和社会性。根据化石资料，科学家们认为：约400万年前古猿进化为南方古猿，250万年前出现了能人，200万～25万年前是直立人（猿人），25万年前是智人，直到10多万年前才出现了现代人。早期智人除了头骨和脸型与现代人有明显的差别外，颅容量已经非常接近了，平均都在1440毫升左右，到了10多万年前，晚期智人与现代人已经难以区分了。雌性南方古猿黑猩猩、南方古猿、能人、现代人的头盖骨。在进化过程中，从猿到人在头盖骨上的差异越来越大，使得颅容量也越来越大进化生物学家迈尔和动物学家金登的假说认为，在700万～500万年前，由于气候干燥、树木枯死，地球上的森林面积不断缩小，祖祖辈辈以森林为家的古猿面临着家园破碎的险境。为了种族的繁衍，这些能在森林中灵活攀援和觅食的古猿，不得不另谋出路。除了森林，草原也是较为理想的安息地。可是，古猿初来乍到，只是草原上的外来客，原来栖息在那儿的象、野牛等大型动物并不欢迎这些不速之客。一旦狭路相逢，古猿只能逃跑，逃跑不及的，非死即伤。草原上除了象与野牛，还有狮、虎、豹、狼等凶猛的肉食动物，它们见到这群陌生的森林来客，就会张开血盆大口狂扑过来。古猿在顷刻间就会命丧黄泉，除了留下一摊血迹外，骨与肉都成了猛兽的美餐。就在这险象环生﹑时刻都有生命危险的大草原上，古猿如果能直立起来、眺望四周，观察敌情，早做逃生准备，就能在险境中求生。于是，在这生死存亡的环境条件下，生存下来的当然是那些能直立眺望的古猿，它们的前肢一定比后肢短。这些古猿不断繁衍，成为一支直立行走的种群，这就是南方古猿。直立行走的南方古猿走路不用四肢着地了，手就被解放了，空出来的手除了掠食和自卫外就是照顾婴幼儿，遇到天敌还可以抱着孩子逃跑。根据对人脑和猿脑发育的研究可以知道，人脑和猿脑在颅容量上相差较大，人脑大于猿脑，因此人比猿聪明。可是猿脑的发育明显快于人脑，刚出生的幼猿大脑已基本发育完全，要不然幼猿无法主动求生，也无法主动抓住母体。而刚离开母体的婴儿，除了会呱呱啼哭外，就毫无求生的本领了，如果得不到照顾，就只有死路一条。直立行走的南方古猿能主动用空出来的手照顾后代，有利于繁衍，从而进化为颅容量更大的能人和直立人（猿人）。 人类的食谱,人类的食谱从单细胞的细菌（如酸奶中的双歧杆菌和腌菜中的乳酸菌）、真菌（如酵母、蘑菇、木耳），到五花八门的植物，包括低等的藻类植物（如海带、紫菜）、蕨类植物（如毛蕨、菜蕨、水蕨）、裸子植物（如松子、银杏）、被子植物（包括各种蔬菜、水果、种子、根茎，甚至花朵），到几乎所有门类的动物，包括腔肠动物（如海蜇）、软体动物（如蜗牛、蚌）、甲壳动物（如虾、螃蟹）、昆虫（蚕蛹、蝗虫、蝎子、蚂蚁），到脊椎动物，包括鱼类、两栖类（如牛蛙）、爬行类（如蛇）、哺乳类（如牛、羊、猪）、鸟类（如鸡、鸭、鹅）。可以毫不夸张地说，几乎没有什么门类的生物是人类不能吃的。 什么是亲子鉴定,什么是亲子鉴定亲子鉴定，就是要确认孩子是不是父亲和母亲亲生的。亲子鉴定在中国古代就已有之，如滴骨认亲、滴血认亲等，但这些方法并不科学。现代的亲子鉴定方法，主要有血型测试、染色体多态性鉴定以及DNA鉴定等。棉签上蘸取着样品，用于亲子鉴定目前使用最为广泛的亲子鉴定，是利用DNA分型法鉴定。我们每个人有23对（46条）染色体，每条染色体上都携带许多基因，同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因。孩子的等位基因一个来自父亲，一个来自母亲。因而检测DNA某个标记位点时，理应一个与母亲相同，一个与父亲相同。利用DNA进行亲子鉴定，需要选择DNA上十几至几十个位点进行测试，如果检测结果符合上述规律，就可以确定亲子关系；如果有一两个位点不同，可能是由于基因突变所导致，应该对其他位点再次进行检测；但如果有3个以上的位点不同，则可排除亲子关系。亲子鉴定的准确率高达99.99%，同时，人的血液、唾液都可提取DNA，样本获得非常方便。因此，DNA鉴定技术，成为亲子鉴定的“黄金标准”。用DNA进行亲子鉴定不仅在打击拐卖儿童犯罪、帮助被拐儿童找回亲人中起到了重要作用，而且在经济诉讼案中，特别是继承权归属的问题上也具有不可取代的功能。由于中国法律给予了非婚生子女和婚生子女同样平等的法律保护，所以必须采用这种准确度接近100%的鉴定技术判别出“真假子女”，才能保护死者及其后代的权益。至今，全世界已经有120多个国家和地区采用DNA技术直接作为判定亲子关系的依据。一份亲子鉴定结果。M、C、F分别代表母亲、孩子和父亲。虽然每个人的DNA标记位点都不同，但是一些DNA条带在亲子代间是共有的 什么是人类基因组计划,什么是人类基因组计划1986年3月7日，诺贝尔奖获得者、美国生物学家雷纳托·杜尔贝科在《科学》杂志上发表了题为《癌症研究的转折点——人类基因组全序列分析》的文章。在文中，他回顾了20世纪70年代以来，癌症研究的进展，使人们认识到包括癌症在内的人类疾病的发生，都与基因直接或间接有关。而从那时起，生物学家已能从生物的基因组中分离出DNA片段，并能分析DNA片段中的碱基对排列顺序。他在文中指出，人类对疾病的研究有两种选择：要么各自独立寻找自己感兴趣的基因，或者说“零敲碎打”地研究；要么大家齐心协力，从整体上研究和分析人类的整个基因组，并测定基因组中碱基对的排列顺序。杜尔贝科更赞成要投入大量的财力、人力，全面测定人类基因组中的碱基对排列顺序。研究人员在紫外线照射下，观察DNA杜尔贝科的文章发表以后，许多科学家认为他提出了一个大胆而又富有吸引力的计划，但也有人担忧，以当时的技术水平难以实现这一计划，而计划的实施必将消耗大量的财力、人力，将会影响到整个生命科学的研究水平。争议持续了5年左右，美国国会终于正式批准美国的“人类基因组计划”于1990年10月1日启动，总体计划为15年，至少投资30亿美元资助该项目计划的实施。除了美国，杜尔贝科的文章在全世界也引起了极大的反响，多个国家积极投入到这项计划中。这一项目共有美国、英国、法国、德国、日本和中国相继参与其中。世界各国科学家经过共同努力，通过绘制“遗传图”“物理图”“转录图”等途径，终于在2000年6月26日，绘制出了人类基因组“工作框架图”。这张图纸相当于人类基因组的草图，上面画出了人类24个DNA分子上90％以上核苷酸的排列顺序，这是人类基因组计划实施中取得的一个里程碑式的成果。当时的美国总统克林顿在白宫表示，2000年6月26日将是“流芳百世的一天”。到2003年4月15日，国际人类基因组合作组织正式宣布，人类基因组计划全部完成。 什么是克隆,什么是克隆克隆是英文“clone”的音译。1903年，赫伯特·韦伯创造了“clone”这个词，他指出，同一个生物体通过无性繁殖所产生的一群生物体就是克隆，也就是无性繁殖系。随着细胞生物学和分子生物学的发展，克隆的意义也延伸了，核苷酸序列完全相同的基因、DNA分子的多份拷贝、基因组完全相同的细胞都叫克隆，即基因克隆、DNA克隆以及细胞克隆。现在，把分离出单个分子或单个细胞，或把一个基因或一个DNA序列插入载体分子的操作过程也称为克隆。如克隆细胞就是从一群细胞中分离出单个细胞并加以增殖。 什么是生命,什么是生命生命的范围可大了！例如：大树与小草，一个高一个矮；以丛林为家的象和水域栖生的鲸，体形都很大，但象有长鼻子、大耳朵和四条粗壮的腿，而鲸不仅没有腿，也没有耳朵和鼻子，硕大的头上有一或两个孔，就是鲸的鼻；还有，活蹦乱跳的猴子、肉眼难见的细菌，它们都是生物，虽然大小悬殊、寿命不同，但统统是具有生命的物体。怎么知道生物是具有生命的物体呢？只要看看它们之间的相同点就可得出结论了。凡是有生命的物体，都有细胞结构，一个细菌只有一个细胞，而一个人有\(10^{12}\)～\(10^{14}\)个细胞。凡是有生命的物体，都会把食物中的养料转变为自身的组成物，并在物质转化中贮存能量，这个过程叫同化；有生命的物体也在自身的生长、发育过程中，分解自身的组成物，同时释放出能量，这个过程称为异化；同化和异化合称新陈代谢。凡有生命的物体，在正常情况下，都能产生后代，这叫繁殖。凡有生命的物体，在上下两代之间除有许多相似之处外，还存在不同。黑牛可以生白犊，花狗可以生白崽，也可生黑崽，这种上代与下代间相同的情况就称为遗传，上下代间出现的差异就是变异。凡具有生命的物体，都与环境相互协调，不同环境中生活着不同的生物，如果生物跟不上环境变化的节拍，只有死路一条，或者说，生物体在生存环境里，都处在“适者生存，不适者淘汰”的竞争中。生物都能繁殖后代从生物体的共同点中，我们可以这样来理解生命，那就是拥有细胞结构，具有新陈代谢、传宗接代、遗传变异和适应环境的现象。生命是自然界中最令人惊讶而最富魅力的一种自然现象，人们对生命的了解，都是从对具体的有生命的物体（即生物）开始的。今天，不同的生物学家对动物、植物、微生物的研究已相当详尽，有关生命活动的资料也相当丰富。但是由于生物体是自然界中最复杂的系统，而生命又具有不确定性、限制性和有限性，因此研究生命虽然是最有意义的事情，可是以人们目前所掌握的知识，离真正了解生命的本质还有相当差距，至今依然难以给生命下一个一致公认的确切定义。细胞如同构成生命的“积木”，而细胞里面是什么样的，让人们困惑了很久 什么是生物分类系统,什么是生物分类系统早在18世纪，瑞典植物学家林耐和其他博物学家就在寻找地球上所有生物之间的亲缘关系了。根据生物性状的异同，他们将生物的从属关系确立了一个阶梯系统，这个阶梯系统包括界、门、纲、目、科、属、种七个阶梯。现在公认，生物从属关系的这七个阶梯就是生物分类系统。在生物分类系统中，最基本的是种，种是自然界客观存在的生物实体。由于世界各国的语言文字各不相同，如果各自命名，种的名称一定会五花八门、大相径庭。为了便于国际交流并克服同种异名、异种同名所带来的混乱，在种的命名上，统一采用了林耐所确立的双名法，作为国际上统一的学名。双名法规定，任何物种的学名都由两个拉丁文或拉丁化文字组成，书写时要用斜体，第一个拉丁文是属名，用名词形式的拉丁文，开头第一个字母一定要大写，第二个拉丁文是种名，用形容词形式，第一个字母不用大写。如人种的拉丁文学名就是Homosapiens，虎的学名是Felistigris。在正规分类学文献上，在学名后面还要写上命名人的姓氏或姓氏的缩写。如白菜的学名就是BrassicachinensisL.，这里的L.就是命名人林耐拉丁字Linn的缩写，表明白菜这个种是由林耐命名的。有的时候，在种以下还分亚种，那就在种的学名后再附加上亚种的名称，这就是三名法了。如现代人的学名是Homosapienssapiens，后面一个sapiens是亚种的名称，意思是智人的智人亚种，这样有别于早期的尼安德特人的学名Homosapiensneanderthalensis。不过，在植物学中种以下的分类单位不称亚种而称变种，为了区分变种，在种的学名后面加上变种缩写var.，通常用正体，然后再写上变种的名称，这也是三名法。如花椰菜和卷心菜都是甘蓝的变种，甘蓝的学名是Brassicaoleracea，那么花椰菜和卷心菜的变种就应该写成Brassicaoleraceavar.botrytis和Brassicaoleraceavar.capitata。在分类中，有时还会遇到不能确定的种，碰到这种情况就在属的后面加上种的缩写sp.，用正体表示。如猴的某个种可写为Macacasp.。相似的种归为同一属，相似的属归为同一科，相似的科归为同一目，相似的目归为同一纲，相似的纲归为同一门。因此，在分类的等级中，最高一级的阶梯就是“界”。从本质上讲，界就是生物进化过程中最早期的分化。用于生物分类的主要等级为：界、门、纲、目、科、属、种 什么是细胞凋亡,什么是细胞凋亡生物体内的细胞都会经历由产生、衰老到死亡的过程。如果细胞没有受到任何外力损伤，由生到死是一种正常现象。这种自然死亡称为凋亡，与凋亡有关的酶或者蛋白质都是由相应的基因决定的。细胞的正常死亡也称为“程序性细胞死亡（PCD）”。蝌蚪变蛙前丢掉了尾巴，秋天树叶发黄脱落等，都是细胞凋亡的结果。正常白细胞（上）与凋亡白细胞（下）细胞凋亡虽是一种正常现象，但是如果人体中某种细胞过度凋亡，那将引起严重的后果。例如，令人生畏的艾滋病就是免疫系统的细胞过度凋亡的结果。神经细胞过度凋亡同样会引发病变，如柬埔寨前首相宾努亲王所患的帕金森病，美国前总统里根所患的阿尔茨海默病，英国理论物理学家霍金所患的卢伽雷病，都是神经细胞过度凋亡所引发的疾病。 什么样的DNA才称得上是基因,什么样的DNA才称得上是基因要回答这个问题，先要明白什么是基因。现在对基因的研究正在不断深入，我们可以把细胞中的基因理解为控制生物体生长发育的遗传单位。它位于染色体上，是编写蛋白质或RNA分子信息的一段DNA。因为一个DNA分子包含若干段DNA片段，有的DNA片段不含编写蛋白质等功能物质的密码，因此就不是基因。根据编码功能物质的不同，大致把基因分为三类：编码蛋白质的基因、编码RNA的基因、假基因。编码蛋白质的基因是一段DNA。在这段DNA中，除了包含着一个蛋白质的所有信息，还有一些与形成蛋白质无直接关系的成分，这两种成分交替存在。与蛋白质无关部分的DNA称为内含子，有关部分称为外显子。一个基因中的全部外显子的总和称为一个开放阅读框。由于编码蛋白质的基因是由外显子和内含子相隔而成的，因此这种基因就称为隔裂基因。编码RNA的基因同样也是一段DNA，在这段DNA中，有的是与编写RNA有关的DNA片段，有的是与编写RNA无直接关系的DNA，无直接关系的DNA片段夹在编写RNA的DNA片段之间，它们常是重复序列。RNA根据功能不同可以分为tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)，因此编码RNA的基因也有tRNA基因和rRNA基因的区别。所谓假基因是指原本用来编码蛋白质的那一段DNA发生了一点变化，使编写出来的蛋白质符号出现差错，最终按这种错误符号形成的蛋白质失去了应有的功能，成了废物。这段编写无用蛋白质的DNA就是一个常规假基因。 千奇百怪的病毒,千奇百怪的病毒用“千奇百怪”来形容病毒的长相，是一点也不过分的。它们来无影去无踪，大多呈球形，或近似球形，也有的像一根细长的棍子。痘病毒宛如一块块砖头，有一类专门吃细菌的病毒——噬菌体简直像一个个小蝌蚪。我们并不陌生的一些疾病的病原病毒，也显得多姿多彩。例如，普通感冒病毒形如足球，流感病毒的形状仿佛古罗马皇帝手中权杖的柄首，而白血病病毒就像一个球形的桑葚。 取一些有固体肉汤培养基的培养皿（消毒）……,取一些有固体肉汤培养基的培养皿（消毒）……取一些有固体肉汤培养基的培养皿（消毒），用干净的棉签蘸少许无菌水后，分别在你自己的脸部、手臂、腋下、口腔等部位涂抹采集菌样，然后涂到培养基的表面。室内保温避光放置1～2天，观察各培养皿中细菌生长的情况。 天花病毒——几乎已被人类消灭的病原体,天花病毒——几乎已被人类消灭的病原体天花是一种严重的烈性传染病。不过，天花虽然可怕，但天花病毒只会在人与人之间传播，不会通过动物传染给人类，而且人类可以借助接种牛痘有效预防。因此，随着防疫措施的推广，这种病毒逐渐销声匿迹了。1980年5月8日，世界卫生组织正式宣布“地球上的人类已免于天花疾病”。目前，这种病毒仅在少数几个实验室中作为特殊的物种保存起来，供人类进行深入的科学研究。 如何看到病毒,如何看到病毒病毒的直径通常在20～300纳米，而可见光波长则在400～700纳米。病毒的直径比波长最短的紫光还要短。因此，我们肉眼看不到病毒，即使用光学显微镜也无法看到病毒。正是由于这个限制，虽然科学家们早在19世纪末就已经掌握分离提纯甚至培养病毒的技术，但是他们始终没有发现病毒的存在。直到20世纪30年代，一项特殊发明才使局面发生彻底改变。电子显微镜这个伟大的发明就是电子显微镜。光学显微镜通过可见光“击打”标本来显示影像，其分辨率受到可见光波长的限制，因此光学显微镜分辨率的极限是200纳米，这对于观察极其微小的病毒显然是远远不够的。而电子显微镜则是用高速电子来“击打”标本，再利用特殊的接收器来显示和观察影像。其分辨率可以达到0.2纳米，用于观察病毒绰绰有余。电子显微镜下的病毒世界是一个黑白的世界。绝大多数病毒的尺寸都比可见光波长要短，因此它们无法反射可见光。电子显微镜固然可以将它们显示出来，却也不是它们真正的颜色，而只是用黑白色勾勒出的轮廓而已。严格意义上来说，人类的肉眼是不可能看到病毒的，但是通过电子显微镜技术，我们可以用间接的方法观察病毒的轮廓。虽然只是黑白色勾勒的轮廓，却已经让科学家们心满意足地用于发现和研究病毒的形态和结构了。 如何辨别螺的左旋和右旋,如何辨别螺的左旋和右旋手拿着一个贝壳，将贝壳的尖头向上，贝壳的开口面向自己：开口在你的右边，就是右旋的贝壳（上图右）；开口在你的左边，就是左旋的贝壳（上图左）。 如何预防出生缺陷,如何预防出生缺陷出生缺陷中有遗传因素造成的，也有非遗传的外界环境造成的。一旦孩子有了缺陷，对家庭、对缺陷者本人都会造成相当大的痛苦甚至是不幸，因此如何避免出生缺陷是人们迫切需要解决的问题。避免外因所造成的出生缺陷的发生，首先要预防畸形胎的形成。科学证明，受精后的头8周是胚胎发育最敏感阶段，这个时期内的各种内外不良因素，都会直接或间接影响胚胎的正常发育，从而导致缺陷。怀孕头3个月内，孕妇感染风疹、流感病毒，接受过量射线（如X射线、紫外线等）照射，服用致畸药物，接触铅、苯、汞等有机农药，一氧化碳中毒，孕期酗酒，过度吸烟，误食有毒食品等都会引起出生缺陷。因此妇女怀孕后，应该处于安全良好的环境，注意身体健康，饮食安全，不要滥用药物。除此之外，为避免遗传因素所造成的出生缺陷，青年男女应进行婚前咨询，还可应用遗传筛查基因诊断、高危人群监测等方法来预测和预防出生缺陷，查明婚后是否适宜养育后代，避免给孩子带来出生缺陷和给家庭带来不幸。在怀孕期间也可以进行产前诊断，尽早明确胎儿的发育是否正常。 朊粒,朊粒朊粒的活性非常难以被消除，普通的加热处理或用消毒剂都很难彻底消灭朊粒。因此即使吃煮熟的牛肉，也无法完全排除感染新型克雅病的可能。当出现疯牛病疫情的时候，只有将怀疑已感染的病牛彻底焚烧、填埋，才能尽量消除疫情带来的影响。除了吃被污染的牛肉，接触新型克雅病患者的体液、血液也有可能被朊粒感染。因此对罹患新型克雅病的患者，必须完全隔离，并且予以密切监控，以防健康人接触他们的体液而被感染。 染色体在细胞核里的领地,染色体在细胞核里的领地人们曾经以为，染色体是“杂乱无章”地聚集在细胞核里的，但美国癌症研究中心的最新发现表明，人类的每条染色体在细胞核中都有各自的“领地”。这一发现打破了以往固有的观点。科研人员借助能够给每条染色体添加上不同荧光标记的“染色体涂色”方法，观察到染色体能根据它们要参与的功能，在精确的时间迁移到细胞核中的不同位置。细胞核的边缘区域似乎会使染色体更沉默，而细胞核的中心区域则能使染色体上的基因更活跃。这一发现对于疾病检测、癌症预防具有积极作用。 染色体异常,染色体异常染色体是在细胞分裂时，由染色质浓缩、折叠而成的。染色体异常包括结构异常和数目异常。正常的染色体如果丢失了一段会形成缺失异常，而多出一段则会造成重复异常。除此之外，同一染色体也可能发生左右位置的颠倒，即倒位；不同染色体之间，染色体上的区段如果变换了位置，则称为易位，这些都是染色体结构所发生的异常。 染色质,染色质染色质是细胞核内能被碱性染料着色的物质。细胞不分裂时，染色质的形态为细丝缠绕成的网状；细胞分裂时，染色质高度卷曲和螺旋化成为染色体。不同的生物具有不同形态和数目的染色体，每个染色体都有一个DNA分子贯穿其中，正因为细胞核中的DNA贮存着生物体的全部遗传信息，并且每个DNA分子能进行精确的自我复制，因而保证了遗传信息的世代传递。另一方面，DNA中的基因通过信使RNA的转录而间接地指导着蛋白质的合成，进而控制着整个细胞的活动。 沙皇等人的尸骨是如何被证实的,沙皇等人的尸骨是如何被证实的1991年7月，在俄罗斯西伯利亚的科普提亚奇森林里，一群侦探、法医专家和警察聚集在泥泞不堪的空地周围。他们急匆匆地将从墓穴中掘出的1000多块尸骨，送往莫斯科停尸所。这些尸骨是谁埋藏在这里的，又隐藏着什么秘密呢？据史料记载，1918年7月，包括俄国沙皇尼古拉二世夫妇、皇太子、沙皇的4个女儿以及4名随从在内的11具尸体，被匆匆埋葬于此。令工作人员惊讶的是，尸骨的重组结果显示，这座墓穴里只埋了9个人：5名女性和4名男性。从骨骸的形态来看，缺少的是当时年仅14岁的皇太子阿列克谢和年仅17岁的公主安娜斯塔西娅的遗骸。俄国沙皇尼古拉二世及家人然而，这只是口口相传的故事。这些尸骨到底是谁的呢？1992年9月，俄罗斯遗传学家伊万诺夫将9具尸骨带到了英国法医科学中心，吉尔博士和实验室的其他研究人员从骨骸样本中取出细胞核DNA及线粒体DNA，然后进行DNA指纹检测。分析结果证明，这些尸体中有5具有亲缘关系，其中3具是姐妹。通过与爱丁堡公爵菲利普亲王（皇后的侄孙）线粒体DNA指纹比对，吉尔发现：其中一具尸体很可能是亚历山德拉皇后的。这些尸体里面是否也有沙皇的遗骸呢？伊万诺夫找到了当时仍在世的沙皇的两位母系亲属进行线粒体DNA比对，发现墓穴中的一具骸骨与这两位当年沙皇亲属的线粒体DNA指纹几乎完全相同，只有一个位置上的碱基不同，即这具尸体的该位置DNA两条链的碱基是T和C，而沙皇的两位亲戚都是T和T。在一个人DNA两条链的相同位置包含不同碱基的情况被称为“碱基突变”，线粒体DNA的碱基突变通常可以作为进化和亲缘关系的标志。此后俄罗斯政府同意将罗曼诺夫大公（沙皇的弟弟）的组织样本提供给伊万诺夫比对鉴定，结果显示这位大公的线粒体DNA该位置也同样有T和C的碱基突变，与森林墓穴挖出的这具尸体一样。毫无疑问这足以证明墓穴中的尸骸是沙皇的！古DNA技术向世人还原历史的真相，给死者以应有的尊严。1998年根据当时俄罗斯总统叶利钦的命令，沙皇一家的遗体被隆重安葬在圣彼得堡的彼得—保罗要塞教堂中。那么皇太子和公主的命运到底如何呢？他们真的与沙皇同时遇害了吗？由于阿列克谢和安娜斯塔西娅的遗骸一直下落不明，人们一度相信他们可能生还并逃到其他国家，其间还有不少人冒充是罗曼诺夫家族的后代。直到2007年，在叶卡捷琳堡附近的乌拉尔山脉的森林中发现的一些遗骸，才为人们揭示了历史真相。这些珍贵的样品被送往俄罗斯、奥地利和美国的实验室进行DNA检测。2008年6月，俄罗斯官方检测证明，这些最新找到的遗骸正是沙皇子女的遗骸。至此，沙皇家族的历史悬案终于画上一个句号。 甜酒酿制作,甜酒酿制作糯米用水浸透→蒸熟→冷却至30℃→接种甜酒药（一包酒药接种于1.5～2.0千克糯米中）并搅匀→装入洁净容器后压实→25℃下培养2～4天→（低温后熟保存）成品。其基本原理是根霉在米饭基质中长出大量菌丝体，并分泌出淀粉糖化酶，这种酶能逐步将大米淀粉水解成寡糖、双糖、单糖和葡萄糖。接着，由根霉和酵母菌共同参与酿造，将其中一部分葡萄糖转化为乙醇。优质的甜酒酿是糖类和酒精的混合产物，酒味清淡，甜味浓郁，香气宜人。 生物的进化方向是怎样决定的,生物的进化方向是怎样决定的地球上没有完全相同的生物，也不会有完全相同的个体，就算是同卵双胞胎，也会有这样那样的差异。可是，科学家却断定，生活在地球上的这些形形色色的生物，祖先只有一个。各不相同的生物，就像同一棵树上的不同枝条，它们形态各异，大小不一，却有着一个共同的根。那么，地球上的生物都是同根生的依据是什么呢？无论是个头极小、结构简单的细菌，还是体形硕大的象和鲸，它们的身体无一例外都由细胞组成，它们的生命活动都在细胞中进行，它们的传宗接代也都由细胞来完成。此外，所有生物的生命活动都离不开蛋白质，它们的性状传递离不开DNA。正是生物之间的这些同一性，使生物学家做出了所有生物都有共同祖先这一结论。比较解剖学和比较胚胎学的研究，同样也支持生物都有共同的根这一结论。可是，共同的祖先怎么会产生面目全非、多种多样的后代呢？很久以前这个问题就困扰着人类，虽然有不同的答案，但最令人信服的只有一个，那就是五花八门的生物都是由共同的祖先不断变化发展而成的。生物的变化发展也叫生物的演化，就是我们所说的“生物进化”。地质学家对化石的研究证明了“生物进化”这一观点的正确性。地球形成于46亿年前，地质学家和古生物学家在36亿年前的地层中发现了细菌化石，在36亿年以后的地层中陆续发现了不同种类的化石。科学家们发现，最早出现的动物化石是生活在水中的无脊椎动物，以后依次出现的是鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类；最早出现的植物化石是水生藻类，随后依次是蕨类、裸子植物、被子植物。结合化石出现的年代先后和化石种类，科学家们看到了生物发展变化的趋势，那就是地球上的生物是沿着简单到复杂、水生到陆生、低等到高等的方向变化发展的。硅藻是一种单细胞藻类，它们形态美丽，有“海洋宝石”之称菊石是一类已经灭绝的无脊椎动物，它们也是指示地层年代的重要标志化石那么，是什么推动了生物的进化呢？英国科学家达尔文的回答最令人信服，他认为生物进化的原因是“自然选择”或者“适者生存”。达尔文从马尔萨斯著的《人口论》中看到人口增长快于生活资料增长的论述，并赞同这种观点。他认为，任何生物只要每个个体留下两个后代，随着它们后代数量的增加，生物总数的增长必然快于生活资料的增长，解决这个矛盾的唯一途径就是彼此之间要进行生活资源的争夺，为了生存所进行的生活资源争夺称为“生存竞争”，也叫“生存斗争”。在“生存斗争”中，必然是“勇”者胜。就像狼和兔的关系，狼群中跑得快的就容易逮住兔，得以生存下来，而兔群中跑得快的容易保住性命。狼与狼、兔与兔、狼与兔之间都在为生存而展开竞争，竞争胜利者就被大自然保留下来。由此可知，是大自然选择了生存竞争中的胜利者，简称“自然选择”。当然也可以认为，“生存竞争”中的胜利者是适合大自然的，所以“自然选择”也叫“适者生存”。从狼与兔的例子中，我们可以看到，虽然同为狼，其中也有跑得快的和跑得慢的之分，同种生物中的不同个体就是变异个体。达尔文曾历经5年的环球航行，他见到生物之间广泛存在着变异，虽然不知道变异的具体原因，但他清楚地知道，正是各种生物都存在着遗传变异，才造成了个体的不同，才会发生生存竞争，也正是因为有了生存竞争，才会引起自然选择，正是由于适合大自然的变异个体得到了生存，生物才会发展“进化”。 让悬棺古尸“自报家门”,让悬棺古尸“自报家门”在全世界不少地方的悬崖峭壁上，悬挂着一些让人匪夷所思的棺椁，有单棺，有群棺；有的似木船，有的似风箱……这些悬棺的主人是谁，很多年来成了中外考古界的一大谜题。一位复旦大学的学生绕开了一般考古的人文考证法，对举世闻名的长江三峡和四川巫山大宁河小三峡上的三峡悬棺进行了科学考证。通过提取棺椁中尸体牙齿等骨骼上的古DNA进行鉴定，分析线粒体里的7个遗传标记位点并与现代人的DNA互相验证，证实了位于湖北恩施的悬棺主人是古百越人。这名大学生的独辟蹊径终于让悬棺古尸“自报家门”！ 试管婴儿技术安全吗,试管婴儿技术安全吗试管婴儿给众多不孕不育夫妇带来了新生命的希望，但还是有许多科学家指出，试管婴儿没有经过严格的安全性试验和评价就直接进入了临床。由于不孕不育人群对新生命的渴求异常迫切，自1978年第一例试管婴儿路易丝·布朗出生后不久，这一技术就迅速而大规模地进入临床了。在过去未见异常的试管婴儿，等到步入成年后，他们的智力水平和社会能力是否有异常？试管婴儿年老后罹患各种疾病的风险是否比正常生育的儿童更大？这至今仍是未解之谜。有些医学专家指出，试管婴儿与自然受孕存在着许多细节上的差异。如自然受孕过程中，20亿个精子相互竞争，只有2000个精子进入子宫，200个精子进入输卵管，最后只有最强最快的一个精子才能和卵细胞受精。而试管婴儿技术在选取精子时，一般只是通过观察精子的外部形态特征来进行筛选，精子只要形体完整就可以被选用。自然选择与人工选择两者间的巨大差异，在胚胎形成、生长发育中会产生怎样的影响，应该做进一步研究。除精子遴选外，试管婴儿的受精卵还需要在试管或培养皿中度过2～3天，接触的氧气比子宫中的多，而且受精卵是在培养液中生活的。试管或培养皿的环境与子宫内环境显然有差别，会对试管婴儿的基因表达产生影响，这些影响给试管婴儿带来的是福还是祸？这也是今天难以回答的问题。有科学家指出，试管鼠与普通鼠在“闯迷宫”实验中的表现也存在差别，普通鼠走过几次就能记住迷宫的出入路线，而试管鼠则较为迟钝，这显示两种鼠在学习和记忆方面的差异。据说，美国科学家也在试验中发现，试管婴儿与普通人之间约有10％的基因表达出现差异。根据这些现象，有部分专家建议，面对日益普遍的试管婴儿技术，亟须给试管婴儿建立规范的回访机制，同时要对已经出生的试管婴儿进行跟踪研究，研究他们出生后不同年龄段的发育状况、生长水平，综合分析他们成长中的学习成绩、成年后的社会角色，全面评价他们进入老年后的患病风险等。只有建立大规模真实有效的试管婴儿数据库，试管婴儿技术的安全性评价才能得到完善。 请按以下婚配模式分析子女可能出现的血型和不可能出现的血型：,请按以下婚配模式分析子女可能出现的血型和不可能出现的血型：请按以下婚配模式分析子女可能出现的血型和不可能出现的血型：（1）父母双方的血型都是A型；（2）父母双方的血型都是B型；（3）父母双方的血型都是AB型；（4）父母双方的血型都是O型；（5）父母一方的血型是A型，另一方是B型；（6）父母一方的血型是AB型，另一方是A型；（7）父母一方的血型是AB型，另一方是B型；（8）父母一方的血型是A型，另一方是O型；（9）父母一方的血型是B型，另一方是O型。 谁是人类基因组计划中的“测试样品”,谁是人类基因组计划中的“测试样品”人类基因组计划所用的基因组样本不是来自某个人，而是几个人的基因组的混合物。国际基因组联盟所用的样本来自两男两女4名捐献者所提供的血液。这4名捐献者是从40名捐献者（男女各20名）中随机选出的。除官方资助的计划，一家名为塞雷拉基因组的美国私营公司也在1998年开始了它的人类基因组计划。塞雷拉公司所采用的样本来自5名捐献者，这5人是从21名捐献者中随机选出。塞雷拉公司的首席科学家克莱格·文特尔是这21名捐献者中的1人。他也是唯一一名公开身份的捐献者。 谁是第一例“试管婴儿”,谁是第一例“试管婴儿”自古以来，人类作为一种胎生动物，其种族的繁衍，一直都是通过两性结合，男性的精子和女性的卵子在母体内结合成受精卵后，经过十月怀胎一朝分娩，迎来新的生命。然而，当历史的时针指在1977年11月10日那一天时，人类生殖模式的新纪元开启了。英国曼彻斯特郊外的奥尔德姆总医院里，妇科大夫帕特里克·斯特普托和剑桥大学生理学家罗伯特·爱德华兹等人，正在为30岁的女性莱斯利·布朗进行手术取卵。在成功地取出卵子后，他们立即将卵子放进事先准备好的试管中，然后再把取自莱斯利丈夫的、经过处理的精子放入同一试管中。在试管里，精、卵结合成了受精卵，受精卵在与体温相同的特制营养液中开始分裂，一分为二，二分为四，四分为八。就在分裂到8个细胞时，医生们立即把这小小的胚胎移植到莱斯利·布朗的子宫内，胚胎顺利地与子宫结合（着床）了，并在子宫内一帆风顺地完成了发育的全过程。1978年7月25日晚上11时47分，奥尔德姆总医院的产房里传出了一个女婴的哭声，这哭声划破夜空，震撼了世界。这个重2.6千克、经剖宫产问世的女婴就是世界上第一例“试管婴儿”。因输卵管堵塞无法正常怀孕的莱斯利·布朗和她的火车司机丈夫在看到自己的女儿是那样健康活泼时，两人的脸上都充满了幸福的欢笑。他俩的女儿路易丝·布朗，一时间轰动全球。但也有许多人担心，第一个试管婴儿会不会是一个“科学怪物”。春去春又回，路易丝·布朗童心如常，性格开朗，她的健康状况与同龄人相比也无异样。10多年过去了，试管婴儿逐渐被人们接受。许多因输卵管堵塞无法正常孕育自己孩子的家庭纷纷求助当地的医疗机构，请医生们给他们一个试管婴儿，在世界范围内掀起了试管婴儿研究的高潮。全球第一例“试管婴儿”路易丝·布朗（左）。路易丝布朗和父母（右）2006年，路易丝·布朗结婚生子了。至今全世界的试管婴儿数量已有500万。诺贝尔评奖委员会秘书长戈兰·汉松在瑞典卡罗林斯卡医学院的“诺贝尔大厅”宣布，2010年诺贝尔生理学医学奖授予英国生理学家罗伯特·爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性成果。 谁首先提出细胞是生物体的基本单位,谁首先提出细胞是生物体的基本单位地球上栖息着种类繁多的飞禽走兽、鱼鸟虫藻、树木花草，真是色彩缤纷，斑驳陆离。它们中大的如象、鲸，小的如蚊蝇、细菌，大小悬殊，形态各异。表面看来，不同生物相互之间没有任何相似之处。可是在1838年的一天，德国植物学家施莱登和他的同胞、动物学家施旺在同一家餐馆就餐，他们漫不经心地闲聊，在交流对植物细胞和动物细胞的研究进展时不谋而合，一致认为，对植物和动物的研究结果都显示它们的基本结构单位是细胞。两个人茅塞顿开！在随后的岁月里，他们的思路越来越清晰，最终形成了系统的观点：每个细胞是相对独立的有生命的单位，也是生物体的基本结构单位；细胞是动物、植物等所有生物体发挥功能的最小单位，即生物体的新陈代谢都在细胞内进行；细胞能产生细胞，细胞的增多靠细胞，生物体的传宗接代也靠细胞，即细胞是任何生物体的繁殖单位。这三方面的内容后来被称为细胞学说。虽然个头相差很大，但是象的体细胞和蚊子的体细胞大小却没那么大差别细胞学说的建立开启了一个崭新而宽广的领域，极大地帮助人类认识自己和发现自然。恩格斯更是把细胞学说、能量转化与守恒定律，以及进化论并称为19世纪自然科学的“三大发现”。 谈家桢,谈家桢谈家桢（1909—2008）是国际著名的遗传学家，中国科学院院士，青年时代就发现了瓢虫色斑镶嵌的分离和自由组合定律，在果蝇基因连锁与染色体遗传图方面有重要的贡献，是中国遗传学领域的领军人物。“基因”这个名词就是谈家桢在1936年武汉大学的一次学术会议上提出的，他建议把英文中的“gene”按音与意同时译成“基因”，得到了与会者的一致赞同。 身体里产生的“废物”到哪里去了,身体里产生的“废物”到哪里去了生物体里面的细胞和分子都要不断地更新，在更新过程中产生的“废物”就必须被排出体外。动物有“排泄系统”来处理这件事。比如分解氨基酸时要产生氨（\(NH_3\)）。氨是有毒的分子，不能让它在身体内积存。人的肝脏能让它和二氧化碳结合，生成尿素，通过尿液排出体外。DNA被分解时会产生尿酸，然后通过尿液和粪便排出体外。尿酸在体内浓度过高就会引发“痛风”。 青霉素也与基因突变有关吗,青霉素也与基因突变有关吗许多动植物的新品种都是基因突变的结果，不过到目前为止，利用基因突变造福人类的最大成果首推工业微生物中的菌种选育，而青霉素菌种就是其中之一。青霉菌在青霉素问世之前，对那些置人于死地的细菌，医生们几乎无计可施。美国在南北战争期间，南军有18.6万人死于疾病，是战死人员的2倍，仅痢疾就夺走了4.5万条人命。第一次世界大战初期的6个月，伤寒夺走了15万名塞尔维亚士兵的生命，到第一次世界大战结束时，俄国有300万人死于伤寒……面对细菌的侵害，当时仅有的防护手段就是喷洒化学药剂、在碳酸溶液里浸泡绷带，很显然，这些都不能有效地抵御细菌侵袭。自从英国细菌学家亚历山大·弗莱明发现青霉素能有效地抑制细菌生长后，他就开始潜心研究青霉素了。但是，他遇到了一个棘手的问题：青霉素无法大批量生产。后来美国政府把青霉素的开发列入战时国家重点开发项目，成百上千的研究人员投入了青霉素的开发研究，当研究团队尝试用诱发基因突变的方法来提高青霉素产量时，青霉素的生产终于进入了“快车道”。青霉素的工业化生产现在世界各国生产的青霉素所用的菌种，都可追溯到1943年一只发霉的黄金瓜上的青霉菌。这种青霉菌产生的青霉素非常少，每毫升只有250单位。从1944年起，美国的研究人员开始利用X射线照射这种名为B25的菌株，使青霉素产量提升到每毫升500单位，接着又采用紫外线处理菌株，在1945年选育出的突变菌株产量已达到每毫升900单位。不过，人们发现这种青霉素制品中总混杂着一种黄色素，黄色素在医疗上有不良的副作用，因此，培育一种不产黄色素的青霉菌菌种就刻不容缓。自1947年开始的10年间，研究人员先后采用了紫外线照射、寻找天然突变菌株和氮芥子气处理的方法，获得了产量达到每毫升3000单位的菌株，而且成功地去掉了黄色素。科学家们并没有满足于此，继续利用乙烯亚胺和紫外线交替处理的办法，得到了新的菌种，使青霉素产量高达每毫升5000单位。 食物中的化学能是从哪里来的,食物中的化学能是从哪里来的地球上的所有生物体以及和生物体相互作用的外部环境，如水、空气、泥土等构成了一个生物圈。太阳能通过植物细胞中的叶绿体转变成化学能，叶绿体是光能转变成化学能的能量转换站，化学能被贮藏在淀粉中。 食盐对人体有什么作用,食盐对人体有什么作用我们做菜时，在多数情况下都要放盐。淡而无味的食物，谁也不愿意吃。不仅是人，其他的动物，如猴子、马、象，也喜欢吃盐。植物也离不开盐，泡在蒸馏水里面的植物不久就会死亡。就是培养细菌的营养液，里面也含有盐。植物和细菌没有“舌头”来“尝味道”，但是也“喜欢”盐，说明盐对于生物的意义不仅是“味道”，它是生物的存活所必需的。食盐的化学名称叫氯化钠，其实食盐还有一个“兄弟”氯化钾，它也是咸的，对人的生命同样重要。只是因为钾在水果、蔬菜中的含量远比钠高，我们从食物中常常就可以得到足够的钾。食盐由钠离子和氯离子组成，氯化钾则是由钾离子和氯离子组成，它们在人的身体内的分布情况是不同的。钾离子主要在细胞内，钠离子主要在细胞外，这是因为细胞膜上有“离子泵”，不断地把钠离子泵到细胞外面去，同时把钾离子泵到细胞内。身处两地的钠离子和钾离子就像一对“兄弟”，彼此配合，在生命活动中起着非常重要的作用。它们的一个重要作用，就是维持细胞的“渗透压”。细胞里不光是水，里面溶解了蛋白质、氨基酸，以及各式各样的小分子和各种盐类。在适当的盐浓度下，蛋白质才能正常地发挥作用。细胞内的这个盐浓度主要靠钾离子来维持，可是，因为离子浓度差异，细胞内外就会产生压力差，我们管它叫“渗透压”。千万别小瞧这个压力差，人类细胞的渗透压是人体正常血压中收缩压的40～50倍。这么大的压力对细胞来说是个严酷的考验。因为动物的细胞没有细胞壁，所以一到纯水里就会被撑破。比如把红细胞放到纯水中，它就会胀破，也就是医学上常说的“溶血”。那么动物细胞用什么办法使自己不被撑破呢？那就需要使细胞内外维持同样的渗透压。这主要是通过钾离子的兄弟——身处细胞外的高浓度钠离子来实现的。细胞外的液体和血液是相通的，所以血液的渗透压也和细胞的渗透压相同。由于U形管右侧的液体含有溶质，右侧水的分子数少于左侧。这导致左侧的水进入右侧，使右侧水面上升，压力增大细胞膜就像一道坚固的城墙，保护着细胞内的环境，不过细胞膜并不是密不透风的，上面有许多由蛋白质组成的“离子泵”，它们如同一道道城门，帮助离子跨膜运输除了维持渗透压，细胞外面高浓度的钠离子还“另有妙用”。如果说细胞膜相当于“水坝”，细胞外的钠离子就像被蓄到高位的水，一有机会就会向“坝”的另一边流。借着钠离子流，一些平时自己不能通过细胞膜的分子也就“搭”这个“顺风车”，被钠离子裹挟着进入细胞。比如食物中的蛋白质在消化道中被分解成分子量更小的氨基酸，但是氨基酸还是不能自由通过小肠细胞的细胞膜。为了吸收这些氨基酸，小肠细胞上有一种转运蛋白质，在结合了钠离子后就能结合氨基酸，并且把氨基酸和钠离子一起转运到细胞内。细胞外高浓度的钠离子在神经细胞发出电脉冲的过程中也起关键的作用。神经细胞收到外界的刺激信号时，细胞外的钠离子就会突然从刺激点进入细胞。由于钠离子是带正电的，它的进入会改变神经细胞膜两边的电位差，触发电脉冲。 为什么20种氨基酸能构成人体中种类繁多的蛋白质,为什么20种氨基酸能构成人体中种类繁多的蛋白质自然界中的蛋白质有100多亿种，我们人体内就有10多万种，它们占人体干重的45%，肌肉、皮肤、内脏甚至毛发都是由蛋白质构成的。蛋白质变化多端，有些柔软，有些坚韧挺拔，有的甚至可以运动。蛋白质合成地球上的生物多样性，究其原因是蛋白质具备多样性，而所有蛋白质最基本的结构单位都是氨基酸。人体中构成蛋白质的氨基酸总共只有20种，怎么能构成种类繁多的蛋白质呢？要知道，一个蛋白质分子就是氨基酸与氨基酸头尾相连而成的长链。两个氨基酸连在一起称二肽，3个以上的氨基酸相连则称多肽。一个蛋白质分子就是由氨基酸连成的多肽链，多肽链经过折叠盘曲就形成了具有特定形态和空间构型的蛋白质分子。这就像英语中的26个字母，可以拼成数以万计的单词那样。一般情况下，一个蛋白质分子中有几十或几千个氨基酸，有人曾计算过，如果每个蛋白质中包含1000个氨基酸，那么20种氨基酸大约可组成101300种不同的蛋白质。人体中的蛋白质，除了作为肌肉、内脏的组成部分外，它们还有许多特殊功能，比如参与人体的各种代谢活动。细胞中有一种重要的蛋白质叫作酶，酶能促进细胞中的化学反应，所以也被称作催化剂。正因为细胞中有多种多样的酶，生物体才能正常生长、发育。人体中还有能调节生长发育的激素和具有免疫功能的抗体等，其主要成分也是蛋白质。可以说，没有蛋白质就没有生命。 为什么DNA复制对生物体那么重要,为什么DNA复制对生物体那么重要不小心摔了一跤，伤口处的细胞就会面临死亡；我们的胃承担着日复一日磨损自己、消化食物的重任，在极酸的环境里，胃部细胞只能存活2天。像这样，每天人体都有大量“旧”细胞退下“火线”，同时需要相等数量的“新”细胞及时补充到第一线。新细胞的制造，要靠有丝分裂，而作为生物体的遗传物质，DNA必须先经过复制，再平均分配给每个新细胞。DNA分子由两条单链相互盘旋而成，从外观来看，就像一座高高的楼梯。楼梯的每一级阶梯，都是由一对碱基相互连接形成的。人的基因组有30亿对碱基。不过，这些碱基却只有4种类型：A、T、G、C。并且只有两种连接方式：A只能与T相连，G只能与C相连，它们犹如两组揿钮，把DNA中的两条单链牢牢扣在一起，这也保证了DNA结构的稳定性。DNA复制的第一步，先要一一打开这些揿钮，把双链拆成独立的两条单链；第二步是严格按照A配T、G配C的原则，使两条单链各自形成新的双链。就这样，一个DNA分子在双链变单链，单链再变双链的过程中完成了复制。复制完成后，细胞中已经准备好双份的遗传物质，紧接着，细胞会沿着有丝分裂的过程，一个变两个进行繁殖。新细胞的诞生加速了人体日常损伤的痊愈，也把各种器官修复一新。DNA正在复制，A只能和T配对，G只能和C配对 为什么DNA鉴定可以破案,为什么DNA鉴定可以破案2009年，中国湖北警方破获了一起连环盗窃案。这个窃贼从2006年起共作案30多起，却一直逍遥法外，除了作案手法利落外，一个根本原因是案犯一直没有留下指纹，因而给破案带来了极大困难。谁知如此嚣张的窃贼最后却栽在了一个小小的烟头上。原来，这个盗贼烟瘾很大，每次作案时都忍不住要吸上两支，甚至有时还忍不住喝上两口好酒，因而在多个案发现场都留下了烟头和酒瓶。警方就从留在烟头和酒瓶上的唾液等生物样品中提取了DNA进行鉴定。同时该盗贼每次在现场停留时间较长，据此警方推断，他心理素质好，应有作案前科。于是，便将烟头上获得的DNA指纹信息在犯罪嫌疑人数据库中进行比对，最终确定了这个胆大包天的窃贼的身份，并将其绳之以法。在DNA应用于司法鉴定之前，指纹、相貌、走路步态等很多线索一直作为重要的断案证据，而这些线索在应用过程中存在着明显的局限性：独一无二的指纹很容易被抹掉，戴手套作案可以防止在犯罪现场留下指纹；走路步态、外貌等均可以通过刻意模仿而改变，这就对断案人员的经验要求很高，否则很容易出现误判的现象。那么，有没有既独一无二又十分稳定的线索，可以作为司法鉴定的重要依据呢？科学家们想到了DNA。DNA是人类的遗传物质，每个人具有一套独一无二的DNA，人与人之间的DNA千差万别。与血液和指纹相比，DNA样本非常容易获得，杯子上残留的唾液及口腔黏膜细胞、一滴已经干涸的血液、一根残留的发丝甚至只是细如尘埃的头皮屑，都是可以获得DNA的原材料。另外，DNA的稳定性非常好，即便是已经降解的DNA样本其特征也与原来毫无二致，并且DNA具有多种不同的遗传学标记，可以作为标记物进行检测，这些特点都预示着DNA是非常好的司法鉴定材料。杯子上残留的指纹和唾液是重要的证物随着科学技术的不断进步，曾经只是纸上谈兵的DNA司法鉴定技术已成了活生生的现实。通过聚合酶链式反应（PCR）技术对DNA样本的特定基因序列进行扩增，可以将痕量的证据放大；而用凝胶电泳技术或荧光标记技术将结果呈现在众人面前，通过图像或信号的比对与分析，就可以判断犯罪嫌疑人是否有罪。DNA鉴定技术改变了过去对生物物证的检验只能“否定”不能“认定”的历史。神奇的DNA就像一个无处不在的隐形侦探，默默地将法网编织得疏而不漏！可以说，广泛存在于人体各种细胞中的基因指纹成了犯罪分子在案发现场极难消除的“身份证”，它能将每个“指纹”与犯罪分子一一对应，而根据直系亲属间DNA的相似性进行身份识别，也扩大了DNA的应用范围，其个体识别的准确率可以达到99.999?83％。可见，DNA鉴定在司法领域真的是“神通广大”！ 为什么Y染色体会透露家族秘密,为什么Y染色体会透露家族秘密1998年，英国权威学术刊物《自然》上的一篇文章，平息了美国第三任总统杰弗逊一场争论了200年的风流案，传言声称他与黑人女管家海敏斯有染，并使海敏斯生下了小儿子伊斯通。研究人员分别收集了3种样品，第一种是海敏斯小儿子伊斯通后代的Y染色体样本，第二种是海敏斯大儿子留下的5名后裔的Y染色体样本，第三种是杰弗逊总统堂兄弟所生的5名男性后裔的Y染色体样本。3种类型的样品经过比对发现，伊斯通男性后代的Y染色体上的特征序列与杰弗逊家系的相同，而不同于海敏斯大儿子家系的Y染色体。这一结果至少说明，伊斯通的父亲如果不是当时的总统托马斯·杰弗逊，那就是总统家族中的成年男性。黑人女子海敏斯的后代想要认祖归宗的愿望，终于如愿以偿。美国第三任总统杰弗逊为什么Y染色体能从现在的男性追踪到他的男性祖先呢？这要从染色体的遗传说起。DNA能表达的有效信息主要来自3个地方：常染色体、Y染色体和线粒体。一般认为，线粒体上的信息是通过母系遗传下来的标记，由于它在一般体细胞中的拷贝数可以达到常染色体的1000倍以上，所以线粒体是最常用到的遗传标记。进化中出现了仅由母系遗传的线粒体DNA，也出现了仅由父系遗传的Y染色体。Y染色体只有极少部分与X染色体配对，绝大部分是不配对的。这使得Y染色体在进化过程中所发生的突变会保留下来，存在于一代代的男性子孙中，成为家族亲缘关系鉴定的有力见证。 为什么“亨廷顿病”患者的家系中往往代代都有患者,为什么“亨廷顿病”患者的家系中往往代代都有患者不由自主地手舞足蹈，走路时身体扭动抽搐，步态摇摆不稳；伴随着病情加重，更有剧烈的舞蹈动作，生活完全不能自理……美国民歌运动之父伍迪·格思里在遭受遗传性舞蹈症病魔折磨15年后，于1967年英年早逝，年仅55岁。几个世纪以前，人们就发现了这种令人恐惧的疾病，但直到1872年，由美国医生亨廷顿首先报告，才最终定名为“亨廷顿病”。如今的美国，每1万人中就有1人患有这种神经元损伤导致的疾病。伍迪·格思里亨廷顿病的罪魁祸首，是人第4号染色体上的一个基因发生突变所致。由于该致病基因对正常基因来说是显性基因，又位于常染色体上，所以，亨廷顿病属于“常染色体显性遗传病”。以H代表亨廷顿病的致病基因，h代表它的正常等位基因，患者的基因型通常是杂合子Hh，正常个体的基因型是隐性基因纯合子hh，患者与正常个体婚配的模式是Hh×hh，子女有50%的可能是患者，有50%的可能是正常人。由此可见，对于常染色体显性遗传病来说，如果患者的双亲之一是患者，每生育一次，都有高达50%的可能把致病基因传给子女，男女机会均等。对伍迪的家系分析印证了这些特点：伍迪的亨廷顿病致病基因来自他的母亲，母亲的致病基因来自伍迪的外祖父，伍迪与第一任妻子所生的3个子女中有2个女儿都在41岁时死于亨廷顿病。2005年，美国科学家成功地抑制了小鼠的亨廷顿病突变基因的活性，欧洲多国和美国也正积极筹备更大规模的研究。科学家们的不懈努力，正在为这种可怕遗传病的治愈带来新的曙光，也为那些伍迪一样的患者带来了希望。 为什么“多利”的诞生历尽艰辛,为什么“多利”的诞生历尽艰辛自从“多利”问世后，由混合细胞繁殖成功的动物纷纷登场亮相。所谓混合细胞，就是把体细胞与去核卵融合，重新组装成一个混合细胞。“多利”的第一个细胞就是羊的混合细胞，因为“多利”的独特身世，曾在全世界引起轰动。可是越来越多的事实表明，依靠混合细胞来繁殖动物，存在着很多问题。首先是混合细胞能变成完整动物的比例极低，在“多利”诞生前，科学家们已经经历了200多次失败。除此以外在混合细胞发育而成的动物中，畸形、生理异常等比例很高，许多由混合细胞形成的动物最终都难逃夭亡的命运。为什么会出现这些问题呢？其根本原因是混合细胞中的细胞核来自某种体细胞，而所有体细胞都是具有特定表基因组的细胞，或者说体细胞是已分化的细胞，许多基因因为经历过DNA甲基化、组蛋白乙酰化、染色质重塑等，都已失去活性。把这种细胞核移放到除去核的卵细胞中后，虽然会有一部分基因经去甲基化、去乙酰化等，可以恢复到能表达的状态，但混合细胞肯定不会因去甲基化、去乙酰化等而回复到全能状态。因此当某些器官形成后，其中本应表达的基因失去了活性，而不该表达的基因却又在发挥作用。这样就使整个生物体无法处于稳定的生理状态，非病即死，造成胚胎的高畸变率和高死亡率。“多利”降生之前，威尔穆特经历了200多次失败 为什么“色盲岛”上有那么多人患全色盲,为什么“色盲岛”上有那么多人患全色盲西太平洋上有一座偏僻的小岛——平格拉普岛。1970年，科学家发现，岛上的原住居民中平均每12人中就有1人患全色盲，而通常情况下，3万人中才有1人可能会患这种罕见的遗传病。该岛因而有了“色盲岛”的外号。与红绿色盲不同，全色盲患者不仅不能分辨红色和绿色，对任何色彩都不能辨认，他们眼中的世界就像黑白电影中出现的情景一样！全色盲的致病基因是隐性基因，位于第8号染色体，所以，它是一种常染色体隐性遗传病。那么，是什么造成了平格拉普岛的灾难呢？根据历史资料记载，平格拉普岛于1775年曾遭遇一场台风肆虐，当时岛上只有9男11女，总共20人得以幸存。也就是说，现在岛上的居民都是这9男11女的后代。通常，在人群中某种常染色体隐性遗传病的致病基因总是不多的。所以，在一般婚姻中，携带者和携带者结为夫妇的机会并不多，这也是很多常染色体隐性遗传病发病率不高的原因。然而在近亲婚配中，情况就大不一样了。因为一名致病基因的携带者，有50%的可能把该基因传给每一位子女，使他们成为携带者。子女中的携带者又能把该基因再传给各自的子女。在第三代子女的婚配即近亲婚配中夫妇携带同样隐性致病基因的概率，要比起在人群中一般婚配的夫妇大很多，生育出该常染色体隐性遗传病的可能性也要大很多。可以推断，当时平格拉普岛上幸存的20人中至少有1人是全色盲基因的携带者，岛上的小群体不可避免地会有许多近亲婚配的夫妇。这也就是为什么岛上全色盲的发病率高出一般人群3000多倍的原因。正常人眼中的鹦鹉（左）和全色盲患者眼中的鹦鹉（右） 为什么不能多吃盐,为什么不能多吃盐如果人吃了过多的盐，血液中盐的浓度就会增加，而这些盐是很少能进到细胞里面去的。血液中盐浓度的增加，会迫使身体里面的水分进入血液。而且，盐吃多了，人也会感到口渴，要喝更多的水来稀释它。这样，血液的体积和压力都会变大，不仅会增加心脏和肾脏的负担，长此以往，也容易患高血压。所以我们不能因为要使饭菜“有味道”就多吃盐。中国营养学家建议，每人每天摄入的食盐量，包括所有食物中的食盐量，不要超过6克。 为什么不能将狼赶尽杀绝,为什么不能将狼赶尽杀绝凯巴伯森林坐落于美国西部的落基山脉中。20世纪初，这里的树木繁盛，一片郁郁葱葱。一只美丽的白尾鹿刚刚享受完树叶大餐，正在林间漫步。它看似悠闲，实则时刻保持着警觉，随时做好逃离的准备，因为恶狼无处不在。也许这个时候狼群就躲在某个树丛的背后，暗中寻找捕食的机会呢！当时的美国总统罗斯福，希望这里的鹿群能得到保护，避免葬身狼腹，便宣布凯巴伯森林为全国狩猎保护区，并由政府出面，聘请猎人来消灭鹿的天敌——狼。狼的存在控制了鹿群的数量和质量于是，人们纷纷行动起来，森林里的狼一只接一只地倒在猎人的枪口之下，几乎被赶尽杀绝。得到特别保护的鹿成了森林中的“宠儿”，它们每天过着食物充足、天敌全无、无忧无虑的生活。可是，好景不长，令人意想不到的事情发生了。由于没有凶恶的狼来追逐、捕捉，白尾鹿一只只变得膘肥体胖，连跑动都越来越困难。同时，鹿群的数量迅速增加，从原来的几万只猛增到十几万只。饥饿的鹿群不仅吃光了小草，嚼完了灌木树叶，而且开始啃起了树皮，一切它们能吃的植物都难逃厄运。树木受到严重破坏，森林渐渐变得面目全非。更为可怕的是，一种怪病在鹿群中蔓延开来，一批又一批的白尾鹿倒了下去，无数只鹿消失了踪影，鹿群的数量逐渐减少，最后只剩下8000只病鹿在苟延残喘。为什么没有了敌人和危险的鹿群会遭受如此厄运呢？科学家们经过认真研究，终于发现这一切的罪魁祸首恰恰就是因为森林里没有了狼。狼虽然看似凶残，捕食白尾鹿，实际上却控制了鹿的数量，维护了鹿群的稳定。同时，被狼吃掉的多数是病鹿，这就有效地控制了疾病对鹿群的威胁。猎杀狼会导致鹿群的数量猛增，远远超过了森林所能承受的限度，最终摧毁了森林生态系统的稳定。罗斯福无论如何也想不到，他下令捕杀的恶狼居然也是森林的保护者！意识到错误的罗斯福总统再次下令，把狼“请”回这片森林。狼和鹿的平衡又重新建立，凯巴伯森林也渐渐恢复了往日的生机。 为什么从一口痰中能知道吐痰者是否生癌,为什么从一口痰中能知道吐痰者是否生癌癌既是遗传病也是表遗传病。如果在一口痰中，发现一个代号为P16的抑癌基因异常甲基化了，那么就可知道，吐痰者可能是鳞状细胞肺癌患者，或者几年后可能成为鳞状细胞肺癌患者。由于P16的异常甲基化出现的时间比癌症发生的时间至少提前3年，因此检查P16这个抑癌基因是否异常甲基化，就可为防癌治癌赢得宝贵的时间。 为什么公园里的空气更新鲜,为什么公园里的空气更新鲜在收看天气预报的时候，你是否留意空气质量指数？城市中的空气质量很少会达到“优”，而长时间生活在城市中的居民，也常常会觉得空气很污浊，天空仿佛笼罩着一层薄纱。如果仔细观察就会发现，城市中有很多工厂，每天不停地向天空排放大量的废气。这些废气就像一大片乌云覆盖在城市上空，让我们很少看到城市的蓝天。工厂排放的废气都是由煤炭和天然气燃烧产生的，其中除了二氧化碳外，还有很多对人体有毒的气体和烟尘。另外，随着城市中的汽车越来越多，在造成交通拥堵的同时，汽车排放的尾气弥漫大街小巷，怪异的气味令人头昏、恶心，影响人的身心健康。于是，在节假日，人们纷纷走出城市到郊外的公园绿地，去那里呼吸清新的空气。为什么公园里的空气更新鲜呢？这是因为公园里生长着大量的绿色植物。碧绿的草坪、成片的花丛、茂密的树林，不仅把公园打扮得美丽多姿，而且还有着十分重要的生态功能。绿色植物能够通过光合作用吸收二氧化碳并放出氧气。科学家的研究表明，每公顷绿地每天能吸收900千克二氧化碳，生产600千克氧气，这些氧气可以满足1000人的呼吸所需。而且，绿色植物还被称为“生物过滤器”，因为很多植物能够吸收空气中对人体有害的气体和粉尘。因此城市中的公园，就像城市的“肺”一样，通过净化污染，为人们提供新鲜的空气。 为什么古DNA能够保存千万年,为什么古DNA能够保存千万年曾经风靡一时的科幻电影《侏罗纪公园》中，出现过许多恐龙奔跑跳跃的画面，这些栩栩如生的恐龙是根据什么被制作出来的呢？电影里，科学家通过提取恐龙化石中的古DNA，采用克隆技术制造出恐龙。要进行古DNA研究，首先要从古代生物的遗体和遗迹中得到DNA，然后再开始测试、比对等一系列后续工作。这项研究是借助分子生物学技术发展起来的一个新兴领域，使人们可以分析古代生物的谱系、分子演化理论、人类的起源和迁移、动植物的家养和驯化过程。2006年，这一发现被《科学》杂志列为“年度世界十大科技进展”之一。一头幼年猛犸在冻土中深埋了42000年，低温保藏为提取猛犸DNA提供了良好的条件其实，早在1980年，湖南医科大学的科研人员就从马王堆汉墓中沉睡2000多年的女尸身上提取到了DNA和RNA，这是世界上最早的古DNA研究。一般说来，人的骨骼和牙齿是古DNA研究的主要对象，这是因为与肌肉、内脏等富含水分和蛋白质的组织相比，人骨和牙齿结构较为稳定，即便经过上千年的埋藏仍能保存DNA。科学家正从一具木乃伊的牙齿上获取DNA不过，这些历经岁月沧桑的DNA能不能得到较好的保存，环境因素非常重要。通常生物死亡后，无处不在的空气和水会导致DNA的氧化损伤和水裂解损伤，使DNA迅速降解。然而，如果生物遗骸恰好处于密闭的环境里，空气和水被隔绝、盐浓度适度、pH呈中性、温度较低时，DNA会在降解至200碱基对左右的片段后便不再降解，就像停摆的时钟，静止下来了。活生生的恐龙、猛犸有一天是否真的会出现在我们的现实生活中，人们至今不得而知，但古DNA技术在考古学中的应用，已经帮助我们扫除了一些疑云，破译了一桩桩历史悬案。 为什么大熊猫和老虎会成为珍稀动物,为什么大熊猫和老虎会成为珍稀动物在北极的冰天雪地里，栖息着一种小型的哺乳动物，它们体形椭圆，有着小小的耳朵、粗短的尾巴，身长不超过15厘米，看起来很像田鼠。这种动物非常奇特，因为每隔三四年它们的数量就会突然猛增，仿佛一下子从天而降，遍布北极的各个角落。因纽特人称之为“来自天空的动物”，而斯堪的纳维亚的农民则直接叫它“天鼠”。这就是科学家们研究了近一个世纪的北极旅鼠。旅鼠虽其貌不扬，却被称为北极的老大，是不是有点匪夷所思？原来，旅鼠有着非常惊人的繁殖能力，最多的时候一年能生育七八次，每次可生10多个幼崽。更厉害的是，幼崽只需20多天就可以发育成熟，并且又开始繁育后代。这意味着一对旅鼠夫妇一年内就可拥有成千上万只后代，这是多么令人惊叹的数字啊，难怪有人以为这些家伙一夜之间从天而降了！不过，尽管这种小型哺乳动物繁殖能力很强，但种群的数量却不会无限增多，因为还有很多天敌在虎视眈眈，随时等待以它们果腹呢，所以旅鼠的数量会发生周期性的变化。北极旅鼠相比较而言，大家所熟知的大型哺乳动物老虎和大熊猫要想繁殖这么多后代就没那么容易了。它们发育较慢，更推崇“晚婚晚育”。通常只在每年特定的季节才进行交配，每次也只生产几个后代，隔两三年才会再次生育，因此一生中繁殖的后代数量十分有限。同为哺乳动物，为什么它们的繁殖能力竟有天壤之别呢？其实这完全取决于动物们在自然界的生存“本领”。旅鼠在北极属于“底层居民”，白鼬、北极狐、雪鸮、贼鸥是它的四大天敌，加上寿命很短，通常只能存活1年左右，只有靠大量繁衍后代才能获得种群生存的机会。而老虎等大型动物则处于食物链的顶层，几乎没有天敌，为了将更多的精力用于延长寿命、寻找和捕食猎物，就只能实行“晚婚晚育”了。但在如今，由于人类的活动导致环境破坏日益严重，适宜它们生存的领地不断缩小。这些动物常常因为食物不足而无法生存，自然也就无法很好地完成它们传宗接代的任务了。 为什么打过流感疫苗之后，下一年还要再打,为什么打过流感疫苗之后，下一年还要再打流行性感冒是由流感病毒引起的传染病。和普通感冒不同，流感的传染性更强，症状更严重。严重的流行性感冒，可能会引发心肌炎、肺炎等并发症。在历史上，流感病毒曾多次大规模流行，成为人类健康的公敌。在1918年发生的“西班牙流感”大流行，曾夺去了2500万～4000万人的生命。幸运的是，流感疫苗已经被成功研发，人们可以通过打疫苗来预防流感。可惜，和有些打一次就可以保持很多年有效的疫苗不一样，流感疫苗每年都需要重新打一次才能发挥效力，非常麻烦。那么，为什么流感疫苗年年都要打呢？1918年，“西班牙流感”肆虐原来，流感病毒都穿着一件具有保护作用的外衣——包膜，包膜上有两种重要的蛋白质：一种叫血凝素，简称为H，呈柱状，能引起血液凝结；另一种叫神经氨酸酶，简称为N，呈蘑菇状，对病毒从人体的细胞中穿出去侵染其他细胞发挥着重大的作用。病毒包膜上的这些蛋白质，常常可以与人体内物质发生结合，对机体造成伤害。这些蛋白质也是病毒的“身份证”，勾勒出病毒的外貌特征。当病原体入侵时，人体免疫系统的淋巴细胞可以根据“H”和“N”的模样，为病毒量身定做具有针对性的武器——抗体，抗体可以与病毒中的有害蛋白质结合，使蛋白质不能再发挥作用。不仅如此，淋巴细胞还有记忆功能，当机体再次受到相同的病毒侵害时，免疫系统就可以更快地做出反应将它们消灭。流感病毒模型流感疫苗中含有的是人工培养后杀死的病毒“尸体”，这些“死病毒”对人体无毒无害，却还保留着病毒的模样。当疫苗进入体内，免疫细胞就会制造好抗体作为“储存物资”，时刻准备战斗。当“活病毒”再次出现，免疫系统会迅速加以攻击，消灭流感病毒。不过，由于流感病毒非常狡猾，经常会发生变异，“Ｈ”和“Ｎ”这两种表面蛋白质的模样变化得很快，时间一长，流感病毒就变得和当初疫苗中那个触发人体免疫系统制造抗体时的样子不一样了，人体的免疫系统也就无法再认出它来。为了解决这个问题，生产疫苗的科学家会每年选取当时比较“流行”的流感病毒来重新制作疫苗，人们也就每年要重新注射一次疫苗，帮助人体的免疫系统“更新病毒库”，来识别流感病毒的新模样。流感病毒包膜上的蛋白质经常发生变化，逃避免疫系统的“缉捕” 为什么父母双方都有耳垂，却能生下无耳垂的子女,为什么父母双方都有耳垂，却能生下无耳垂的子女人的耳部有一个醒目的性状是耳垂。有趣的是，有人无耳垂，却向往着有耳垂，以便于佩戴款式各异、争奇斗艳的耳环；而一些时尚女郎、新新人类，不满自己有耳垂，却向往着无耳垂，以显示别致新潮。与豌豆的红花、白花一样，有耳垂与无耳垂也是一对相对性状。决定一对相对性状的一对基因是位于同源染色体的同一位置上的，叫作“等位基因”。在生活中我们常会发现，父母双方都有耳垂，在多数情况下，子女也有耳垂。这就提示，有耳垂是显性性状，可以用显性基因E来表示；无耳垂是隐性性状，由隐性基因e来表示。无耳垂者的基因型是ee；有耳垂者的基因型或是EE，或是Ee。但是，都有耳垂的父母，按遗传定律，有时也能生下无耳垂的子女。这是怎么回事呢？原来，父母双方都有耳垂，其婚配模式可以有以下三种：EE×EE生下的子女，其基因型只可能是EE，都有耳垂；EE×Ee生下的子女，其基因型有50%的可能是EE，有50%的可能是Ee，但表现出的性状依旧是都有耳垂；Ee×Ee生下的子女基因型有25%的可能是EE，有50%的可能是Ee，有25%的可能是ee，表现出来的性状有75%的可能是有耳垂，有25%的可能是无耳垂。从最后一种婚配模式来看，父母虽都有耳垂，但子女仍可能无耳垂。 为什么狗的品种这么多,为什么狗的品种这么多狗也叫家犬。同是家犬，有的大、有的小，小个头的吉娃娃犬体长只有十几厘米，而爱尔兰猎狼狗体长则达1米。还有斗牛犬、沙皮犬、博美犬、贵宾犬等品种，真是种类繁多，形态各异。狗的品种这么多，离不开人工挑选和繁育。目前还存在的、有名称的狗的祖先有35种，它们中有的像狐狸那样喜欢独居，有的又像豺那样喜欢群居。现在会出现这些多种多样的狗，就是因为它们的野生祖先具有形形色色的变化，而人类根据自己的需要和爱好，把野生狗中具有某些特点的个体挑选出来，加以人工培养和繁殖，久而久之，多种不同的狗就出现在我们眼前了。 为什么疯牛病那么可怕,为什么疯牛病那么可怕“疯牛病”的学名叫牛海绵状脑病，这种病会损害牛的脑和脊髓，可以在牛的大脑上造成很多细微的空洞。病牛由于神经系统受损，会出现一些异常行为。有些病牛会表现出非常强的进攻性，它们四处乱撞乱闯，就像发了疯一样，“疯牛病”这一名称也来源于此。疯牛病的可怕之处在于不仅能使牛变得疯狂，而且能传染给人类。人感染的“疯牛病”叫作新型克雅病，主要表现为逐渐加剧的智力衰退、记忆力下降，最终会发展为痴呆。当英国最初出现一批罹患新型克雅病的患者时，人们并没有将这种疾病和发生在牛身上的疯牛病联系起来。但是对人类患者的调查表明，他们都食用过可能患有疯牛病的牛肉，科学家们推测，这种新型疾病也许是因为食用带病牛肉引起的。新型克雅病的罪魁祸首是“朊病毒”，也称“朊粒”。“朊”字体现了这种病毒一个重要特征——不带有DNA等遗传物质，而是由蛋白质组成。过去人们认为，自然界可以实现自我复制、传播的最简单的有机体是病毒，而病毒要实现复制、传播的功能，至少要有DNA或RNA来携带遗传信息才行。可“朊粒”本身并不具备核酸的结构，却也能自我复制和传播。“朊粒”的发现大大颠覆了人们对生命的认识。“朊粒”本身不带有遗传物质，那么它是如何实现自我复制的呢？其实“朊粒”本来是动物体内的正常蛋白，在正常情况下这类蛋白兢兢业业地在神经系统中发挥着自己的重要作用。但是由于一些未知的原因，它们的构型发生了变化，使蛋白失去了原来正常的功能，更可怕的是，它们还能催化其他蛋白发生构型变化而转变成“朊粒”。这就是“朊粒”自我复制的机制，只要少量“朊粒”就能催化人或牛的神经系统中的蛋白发生构型变化，产生更多的“朊粒”，从而渐渐破坏受感染者的整个神经系统。疯牛病虽然可怕，但自从该病被科学家发现以来，一直受到世界各国的密切关注，病牛和病人都得到了谨慎的处理，疫情一直控制在比较低的水平。进入21世纪后，世界范围内仅有零星的发病报告，所以大众不需要特别担心罹患该病。除非收到当地卫生部门的警告，否则因为担心得“疯牛病”而不吃牛肉是完全没有必要的。 为什么病原体很难消灭,为什么病原体很难消灭一部人类发展的历史，从某种意义上说，就是人类与病原微生物长期斗争的历史。人类采用了包括各种药物、疫苗和消毒防疫在内的措施等来对付凶恶的传染病，虽然不断取得赫赫战功，却也付出了惨重的代价。时至今日，距离人类彻底歼灭各种病原微生物的终极目标仍然遥遥无期。为什么这些病原体会这么顽固不化呢？原因在于很多病原体有着极其强大的适应能力，可以在多种环境下生存，即使离开了人体，它们依然可以在水、土壤或是其他动物体内继续存活和繁殖。与其他生物相比，病原体的繁殖特别迅速，例如大肠杆菌，每十几分钟就可以分裂一次，一变二、二变四、四变八……有了这么高效的繁殖体系，即使经过一场浩劫，只要还留有几个“幸存者”，这些病原体很快就能“重整旗鼓”、“东山再起”。人们在焚烧死于炭疽病的牛，防止炭疽病毒再感染其他牲畜18世纪画家笔下的瘟疫场景病原微生物之所以面对众多药物和疫苗依然不会被赶尽杀绝，最重要的原因还是它们的“变脸”技能。生物的主要遗传物质是脱氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA），而这些遗传物质在复制的过程中偶尔会出现错误，也就是基因突变。基因突变可能会使生命体出现异常，但也可能赋予生命体新的能力，使药物和疫苗功亏一篑，失去效力。药物作用的靶点是微生物体内的蛋白质，疫苗的作用也是为了让人的免疫系统认识微生物表面的蛋白质，这些蛋白质都是由病原微生物体内的基因编码来合成的。当病原微生物的基因发生突变，基因编码改变，由此合成的蛋白质模样也会发生变化，就好像变脸一样，让药物和免疫系统认不出来，这样，对抗病原体的手段也就随之失效了。 为什么草原上的狮子比羚羊少得多,为什么草原上的狮子比羚羊少得多在一望无际的非洲大草原上，生活着各种动物：鹿、斑马、羚羊、猎豹和狮子等。当太阳升起的时候，成群结队的鹿、斑马、羚羊在草原上悠闲地啃食着鲜美多汁的青草，狮子和猎豹则成群或独自埋伏在草丛中，随时准备对这些猎物发动进攻。看到这，我们不禁要问，为什么草原上的狮子数量远比羚羊少，这些不同物种之间的数量有什么关系吗？1942年，美国耶鲁大学的生态学家林德曼为我们揭开了这其中的奥秘。不过，他研究的不是草原上的生物，而是位于美国明尼苏达州一个四周被沼泽环绕的湖泊——赛达伯格湖中的生物。他根据食物链的原理把生物划分为好几个等级：植物进行光合作用生产有机物，属于第一营养级；草食动物以吃草为生，属于第二营养级；肉食动物捕食草食动物，属于第三营养级。他发现相邻的营养级之间存在着令人惊奇的数量关系，即后一个营养级的生物总量总是前一个营养级生物总量的1/10左右！林德曼称之为“1/10定律”。如果把这种关系按照食物链的顺序自下而上表现在图上，我们会发现位于最底层的植物数量最多，然后是草食动物，再是肉食动物，位于顶层的大型肉食动物数量最少，看起来就像一个下面大、上面小的“金字塔”，称为群落中的“数量金字塔”。类似的规律同样也存在于非洲大草原上，即植物的数量是最多的，食草的鹿、斑马和羚羊其次，而狮子、猎豹这些金字塔顶端的捕食者数量最少。 托马斯·摩尔根,托马斯·摩尔根1866年9月25日，摩尔根出生于美国肯塔基州。1890年获约翰斯·霍普金斯大学博士学位，1903年任哥伦比亚大学实验动物学教授，1908年开始建立“果蝇室”。1928年，摩尔根率领果蝇室的主要骨干应聘加州理工学院。这两处果蝇室众望所归地成为当时全世界遗传学家的圣地。摩尔根是染色体遗传学说的创建者，他一生著书22部，发表论文370篇。摩尔根于1933年获诺贝尔生理学医学奖，是第一位获此殊荣的遗传学家。1945年12月4日，摩尔根因动脉破裂在美国加利福尼亚去世。 为什么利用微生物能够酿造酱油,为什么利用微生物能够酿造酱油酱油是家庭厨房的必备调味品。它气味香郁，营养丰富，调鲜调色调风味，是一种传统的常用调味品。酱油的化学成分相当复杂，含有10多种有益于人体的化合物。其中的含氮物有各种氨基酸和不同程度的水解蛋白，谷氨酸和天冬氨酸的钠盐具有肉鲜味；甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸具有甜味。含碳物有糖类、甘油、琥珀酸、乳酸等，此外还有微量醛酮类、酯类等有机物，其中有些是调香味的。传统的酱油酿造法酱油生产在中国已有2500年历史，但以前的人类并不了解利用微生物为什么能酿造酱油，现在已经知道，那是因为微生物有特殊的“酶”，能将动物难以消化吸收的粗原料逐步进行降解、转化，加工。酱油酿造选用的原料主要是大豆、小麦和麸皮等。酿造过程中，微生物中的酶将这些粗原料中的蛋白质分解成蛋白胨和氨基酸，将淀粉分解成糖类和有机物。粗原料中的大部分营养成分保留在酱油中，小部分还可经过一系列复杂的加工转化，生成具有特殊芳香味的小分子风味物质。酿造过程中生成的糖类，有些会相互作用形成有颜色的焦糖，有些还会与氨基酸形成酯类。这些复杂的生物化学反应，最终使得酱油不仅有了颜色，而且具有鲜美滋味。为了增加原料的利用率，提高酱油的品质，酱油酿造时往往使用两种以上的微生物。除曲霉外，还有酵母菌、细菌参与，前者主要负责粗原料的加工转化，后两者则在增香添色方面起作用。酱油味道的好坏，不仅取决于微生物菌种的优劣，而且还取决于不同的原料搭配。随着科学技术的进步与发展，现代酱油酿造方法与古代的有很大差别，即使现在，全国各地各家食品企业的酱油酿造工艺也有较大差异。尽管原料和菌种不一样，但基本原理都相同，即以农产品为原料，以曲霉为主，增添少数其他微生物，共同发酵来酿造酱油。 为什么利用转基因动物生产基因药物,为什么利用转基因动物生产基因药物纵观生物医药产业的发展，经历了三个不同的历史阶段。最初是天然药物，如从中草药中提取人类所需要的成分或加工成中成药，这是第一个阶段。以后通过化学方法合成药物，合成的药物，有的是天然没有的，有的是对天然药物的改进，使药物效果更好，或价格更低，这是第二个阶段。到了20世纪70年代后期，随着重组DNA技术的问世，诞生了基因工程药物（简称基因药物），这是第三个阶段。由于基因药物的高产值、高效率，给药物生产带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展。基因药物的发展也经历了三个阶段。其一是细菌基因工程，即把“目的基因”通过适当改建后转移到大肠杆菌等工程菌中，通过这些转基因细菌来生产药物。目前上市的基因工程药物很多是由转基因细菌产生的。但是转基因细菌生产药物有两大缺陷：一是细菌是一种低等生物，把构建好的哺乳动物或人类的基因转移到细菌中，往往不能表达；二是即使表达了，产物往往没有生物活性，必须经过糖基化、羧基化等一系列修饰加工处理后才能成为有效的药物，而修饰加工过程是相当复杂的，在成本和工艺上也有很多问题。因此，利用转基因细菌生产药物就存在明显的缺陷。于是人们想到，能否把人或哺乳动物的基因直接转移到哺乳动物的细胞株（人工培养的细胞）里，利用转基因细胞来生产转基因细菌无法生产的药物呢？此时，基因药物生产的第二个阶段—细胞基因工程阶段便应运而生。细胞基因工程解决了两个问题：第一，转基因细胞中的外源基因能产生人或哺乳动物的蛋白质；第二，哺乳动物的细胞本身具有对蛋白质进行修饰加工的条件，用这种方法可以生产出有生物活性的药物。然而，用转基因细胞生产药物也有不足之处，因为人和哺乳动物细胞培养的条件相当苛刻，成本也太高，这样就限制了转基因细胞生产药物的发展。人们于是又想到，是否可以将“目的基因”直接转移到动物（如鼠、兔、羊、牛、猪等）体内，即用转基因动物来生产药物呢？如果这种办法可以成功，那么药物生产就可以源源不断了，因为转基因动物是一种个体表达的反应系统，生产的药物成本低、活性高。把“目的基因”转移到大肠杆菌中1982年，美国科学家帕尔米特等，把金属硫蛋白的基因的启动子和大白鼠的生长激素基因拼装成融合基因，并把这种基因转移到小白鼠的受精卵中，再将这种受精卵移植到假孕母鼠体内借腹怀孕。结果，代理生育的母鼠生下的小鼠竟然比正常小鼠体形大了一倍，因此称为“巨鼠”。这项研究成果发表在英国权威科学杂志《自然》上后，引起了科技界的轰动，被认为是遗传学研究上具有里程碑意义的工作。这一现象的出现，是因为生长激素基因作为目的基因，在转基因小鼠体内得到了很好的表达。当然，“目的基因”在动物体内发挥作用（表达）的部位往往不理想，而要想通过转基因动物（如家畜）来生产基因药物，最理想的表达部位就是乳腺。因为乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。从转基因动物的乳汁中获取目的基因产物，不但产量高、易提纯，而且由“目的基因”表达所得到的蛋白质经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性，这种转基因动物就称为“动物乳腺生物反应器”。目前，这一技术已经相对成熟。这头转基因牛的乳液中含有人凝血因子Ⅸ。人凝血因子Ⅸ是用于治疗血友病的药物，常常供不应求细菌基因工程制药需要很大的发酵车间，细胞基因工程则要很多昂贵的设备来培养细胞，而如果通过转基因动物来生产药物，只需要饲养牛、羊等家畜就可以了。由此可见，用转基因牛、羊等家畜的乳腺来生产人类所需要的蛋白药物，就相当于建一座大型制药厂，投资少、效益高、无公害等优点显而易见。这也是至今人们所追求的最有效、最先进的制药系统。自1982年运用转基因动物技术获得“巨鼠”以来，转基因动物（家畜）的研究迅速发展。随着遗传学、基因工程、胚胎工程等多学科的发展和相互渗透，目前以显微注射为主要手段生产转基因小鼠的技术已相当成熟，应用胚胎移植技术生产转基因牛、羊的效率也有明显提高；同时，在深入研究动物乳腺结构和功能的特点以及乳汁分泌的调节等方面，人们积累了相当多的经验。目前，中国人在转基因动物研究领域，已成功获得转基因鼠、转基因鱼、转基因羊、转基因猪和转基因牛。随着转基因动物技术的不断成熟，转基因动物（家畜）—乳腺生物反应器产业，将会成为具有高额利润的新型医药产业。 为什么基因发挥作用离不开环境因素,为什么基因发挥作用离不开环境因素曼陀罗花是中国明代名医李时珍用于麻醉的药物。夏天时，曼陀罗茎的颜色有两种，有些是紫色，有些是绿色。控制茎呈现紫色的为显性基因，而控制茎呈现出绿色的为隐性基因。可是，茎的颜色并不是一成不变的。如果温度降低、光照减弱，紫色的茎颜色会变浅，绿色的茎颜色会变深，成了紫色和绿色的混合色，很难分得清楚了。基因没变，为什么它们的外表特征会发生变化呢？其实，生物体表现出来的性状，除了基因的调控还离不开环境条件。基因是性状的内因，环境是性状的外因，内因与外因之间的关系可以用等式来表明：基因型+环境=表现型。背上有黄色标记的为蜂群中独一无二的蜂后曼陀罗在动物界中情况也是如此。蜂群中有三种蜂，一是独一无二的蜂后；还有几十只雄蜂，主要参与生育后代；其余成千上万的都是工蜂。虽然看起来，蜂后和工蜂不论长相还是分工都相去甚远，但它们的染色体数和基因型是相同的。为什么会出现这种情况呢？根本原因是它们的饮食不同。在一座蜂巢内，有一个“公主”育婴室，其余的育婴室都是为“平民”开放的。“公主”育婴室里幼蜂吃的是蜂王浆，而“平民”育婴室供应的是蜂蜜。吃蜂王浆长大的雌蜂就是蜂后，而吃蜂蜜长大的雌蜂就是工蜂。“基因型+环境=表现型”这个简单的等式告诉我们，在父母给我们的基因型无法改变的情况下，特别要注意环境，因为环境能使你得到更好的表现型。英国的孤儿院曾对孤儿们作过系统的研究，在一组儿童的饮食中每天加一袋牛奶，另一组不加牛奶。到这些孩子15岁时，对他们进行统计分析发现，仅此一袋牛奶的差别，结果喝牛奶的那组平均身高比不喝牛奶的孩子高出2.8厘米，更重要的是，喝牛奶的这些孩子眼睛明亮，皮肤细腻，头发有光泽，聪明而又肌肉发达。水毛莨的叶片形状与环境有关。水面上是叶状的，水面下是丝状的 为什么基因检测能诊断疾病,为什么基因检测能诊断疾病1910年，一位医生在用显微镜检查一位黑人求医者的血液时，发现了一幅奇特的画面：正常人的红细胞呈圆饼状，而这位黑人的红细胞却是镰刀状的。这是一种以前从未发现过的遗传病——镰状细胞贫血。随着科学的发展和检测技术的进步，人们发现红细胞呈镰刀状是因为血红蛋白出了问题，红细胞中的血红蛋白如果是HbA，那么红细胞就呈圆饼状，如果是HbS，那么红细胞就呈镰刀状。20世纪70年代，随着DNA检查技术的发展，只要检查一下求医者的血液中有没有与HbA或HbS相对应的DNA，就可以知道求医者是否患镰状细胞贫血。为什么通过DNA检测能确定患者是否得病呢？这就要提到一类重要的生物大分子——蛋白质了。同一种生物会出现各种不同的性状，实际上都和蛋白质的种类有关，比如红细胞是镰刀状还是圆饼状就是由血红蛋白结构决定的，人的ABO血型系统也是由蛋白质的结构决定的。人体中约有10万种蛋白质，它们是人体重要的组成物质，人体的各种生理功能都离不开蛋白质。蛋白质既然是如此重要的生物大分子，要是能及早发现它们的异常，就能对疾病进行早期监控。已经知道，蛋白质是由一个个氨基酸相连而成的长链，犹如许多珍珠连接而成的珍珠链，称为肽链。人体中的氨基酸共有20种，每种都有自己的特点，由20种不同的氨基酸按照不同次序和不同数目连成的多肽链，就五彩缤纷、各不相同了。镰状红细胞贫血患儿DNA同样是生物体中的一类生物大分子，形成DNA的基本结构单位是脱氧核糖核苷酸。构成DNA的脱氧核糖核苷酸的种类比氨基酸少得多，只有4种。当携带着A、T、G、C这4种碱基的脱氧核糖核苷酸按不同次序、不同数目相连时，就可以连成一条长链，这种由核苷酸连成的长链就称为DNA单链。多肽链和核苷酸链之间有什么关系呢？现在已经很清楚，多肽链中的每个氨基酸与DNA单链中的3个核苷酸有关。如果我们把DNA单链中的3个一组的核苷酸比作电报的一个密码，每个密码就称为密码子，那么多肽链中的氨基酸就是根据密码子翻译出来的一个字。如DNA单链中的一个密码子是GAG，多肽链中对应的氨基酸则是谷氨酸；如果密码子是GTG，那么多肽链中的氨基酸就是缬氨酸。引起镰状细胞贫血的血红蛋白HbS和正常血红蛋白HbA都是由146个氨基酸连接而成的，两者在多肽链上只有一个氨基酸的不同，这个不同的氨基酸位于多肽链的第6位，HbA这个位置上的氨基酸是谷氨酸，而异常血红蛋白HbS在这个位置的氨基酸却是缬氨酸。根据一个氨基酸的密码子由3个核苷酸组成的原理，我们可以知道，与血红蛋白多肽链的146个氨基酸相对应的DNA单链中就有146×3＝438个核苷酸。仅仅因为第6位上的一个密码子发生改变，多肽中的氨基酸便随之改变了，这也导致了红细胞形状的巨大变化。由此可见，与蛋白质有关疾病的根本原因，在于相应DNA单链中的密码子有了变化，或者说，由蛋白质异常引起的病是因为与其相对应的DNA异常引起的，而与蛋白质对应的DNA称为基因，所以蛋白质异常引起的病就是基因病。这也就是我们能够利用基因诊断检测这些疾病的根本原因了。 为什么基因治疗可以降低化疗的风险,为什么基因治疗可以降低化疗的风险当前，医生常会用化学药物杀死癌症患者的癌细胞，这就是人们常说的“化疗”。但化疗有风险，它在杀死癌细胞的同时也会杀死正常的骨髓干细胞。由于骨髓干细胞是人体产生红细胞和白细胞的母细胞，如果大量骨髓干细胞被杀死了，那么患者的体内会因为缺少红细胞和白细胞而危及生命。因而，化疗具有极大的危险性。科学家准备进行基因治疗实验那么，有没有办法让人体的骨髓干细胞变得更“结实”呢？科学家们想到了基因治疗。基因治疗是通过给患者增添基因或替换基因达到治疗的目的。基因治疗可以分成两种：一种是先取出体内的靶细胞，经过人工培养后把正常基因送进靶细胞，再把靶细胞重新输送到患者体内，这种基因疗法称为“体外治疗法”。另一种就是通过物理的、化学的、生物的方法，直接把能治病的正常基因（目的基因）运送到患者体内的靶细胞中去，即“体内治疗法”。以“体外治疗”为例。在癌症患者化疗前先取出部分骨髓干细胞，然后把耐药基因通过“体外治疗法”输送到骨髓干细胞中，使耐药基因成为骨髓干细胞基因组中的一员。等到患者化疗一段时间后，不失时机地再将这些原先取出的骨髓干细胞输送回体内。这样，既保证了在化疗杀死癌细胞时不会杀灭骨髓干细胞，也保证了稍后进入的骨髓干细胞仍然耐药。现在，这种给骨髓干细胞增添耐药基因的措施，已经在乳腺癌、骨癌、卵巢癌等癌症的治疗中得到了应用。 为什么基因治疗能“治本”,为什么基因治疗能“治本”疾病一旦诊断明确，医师会开出吃药打针的处方，或建议用手术等方法切除病灶。但对于一些经过基因诊断确认的基因病，打针吃药和手术切除等普通的医疗手段，往往只能治标而无法治本，很难彻底治愈。基因病也称遗传病，诸如肌肉营养不良症（患者肢体僵硬，肌肉消瘦无力，未老先衰）、软骨发育不良症（患者肢短，呈侏儒状，肱骨和股骨过短，头特大）等，都是由于基因出了问题而引发的严重病变。在以往，医生对于这些疾病束手无策，但在今天，他们有了基因治疗的选择。基因治疗就是用正常基因去替代致病的等位基因，或纠正有缺陷的等位基因。当我们将坏基因换成好基因之后，疾病也就迎刃而解了。对准源头、有的放矢地“治本”治疗，才能将疾病彻底根治。曾经第一个接受基因治疗的人——美国女孩阿尚蒂基因治疗的想法缘起于20世纪70年代初。当时，法国医生特赫根在人工培养缺精氨酸酶的人体细胞时意外发现，用乳头瘤病毒(SPV)来感染培养的细胞后，缺精氨酸酶的细胞竟奇迹般地变得能制造精氨酸酶了！他认为，乳头瘤病毒一定含有能够制造精氨酸的基因，当这种病毒感染人体细胞后，就等于把精氨酸酶基因送入人体。于是，这位医生冒着“过失杀人”的危险，进行了一次“基因治疗”实验。他把乳头瘤病毒直接注射到患精氨酸败血症的一对姐妹体内，试图达到为她们输送基因的目的。可惜这次尝试没有成功，不过，两姐妹的身体也没有任何不良反应。特赫根医生的这次大胆行动，在医学界引起了广泛的热议，最终惊动了美国国家卫生研究院。该院立即组成了一个重组DNA委员会，制定了一系列有关DNA重组研究的守则。1989年5月，美国政府正式批准了对人体输送基因的方案。作为先头部队，第一例向人体细胞输送的只是一个标记基因。这种标记基因进入细胞后，可以知道它对人体是否会造成伤害、伤害程度如何等有关信息。尽管这还算不上正式的基因治疗，但令人兴奋的是，这次实验几乎对人体没有产生任何损害。杜氏肌肉营养不良症患者1990年，美国国立健康研究院的爱德森团队首次进行了基因治疗的临床试验。患者是一位出生在马里兰州的4岁小姑娘，名叫阿尚蒂，她得的是“重症联合免疫缺陷症（SCID）”。她的基因不能产生腺苷酸脱氨酶（ADA），正是因为缺少这种酶，白细胞就不能吞噬侵入人体的细菌、病毒等病原体。因此，小姑娘几乎失去了免疫能力，空气里的一丁点细菌都会对她造成致命威胁。爱德森等人先从阿尚蒂的血液中获得T淋巴细胞，将正常的ADA基因输送到阿尚蒂的T淋巴细胞中，然后再把这种获得正常ADA基因的T淋巴细胞输送到阿尚蒂的体内。治疗取得了巨大成功。阿尚蒂在获得含ADA基因的T淋巴细胞后，体内产生了充足的腺苷酸脱氨酶，从而全面恢复了免疫功能。这次基因治疗，不但成为人类医学史上的一次革命，而且标志着“治本”获得了成功。因此，爱德森也被称为基因治疗之父。 为什么基因治疗要谨慎进行,为什么基因治疗要谨慎进行既然基因治疗这么好，是不是就可以放弃其他治疗，只采用基因治疗呢？当然不是，因为目前基因治疗仍处于探索阶段。基因治疗首次获得成功，极大地鼓舞了人们，但是也引得追逐财富的商业机构纷纷介入基因治疗研究。截至1995年年底，经各国政府批准的基因治疗临床试验方案多达168项，至少800多名患者接受了正式的基因治疗。在巨大的经济利益诱惑下，基因治疗的研究偏离了正确的方向：基础研究还未尘埃落定，临床试验却已仓促上阵，由此导致大量治疗不能取得实际效果。而且，为了商业利益的最大化，这些研究在病种的选择上集中在肿瘤基因治疗，而对经济收入较少的病种不够重视。为此美国国立健康研究院宣布，每项基因治疗临床试验必须进行严格考核，并暂停支持新的基因治疗项目，撤销基因治疗专项评审委员会。为了防止商业机构对基因治疗的可能干预，该院拨款300万美元，专门用于对基因载体系统的研究。这些措施，将基因治疗研究回归到基础研究和疾病本身的机制探索中。从此，美国的基因治疗开始退烧，一些大公司退出或削减了对基因治疗的投入，新闻媒体也对基因治疗进行了理性的报道。谨慎而严格的措施给基因治疗研究带来了回报。2008—2011年，基因治疗的临床试验终于在许多病种上取得了可喜的进展。比如勒伯尔先天性黑蒙是一种常染色体隐性遗传病，患儿通常在出生时或出生后即双目失明，常伴有视神经萎缩、视网膜血管稀少等症状。这种疾病是由于感光细胞中的基因发生突变，阻碍了某种酶的合成所导致的。美国科学家通过向患者的眼睛注入功能性基因，使他们的眼睛对光线的敏感性得到了明显改善。除了勒伯尔先天性黑蒙，基因治疗在肾上腺脑白质营养不良、X连锁重症联合免疫缺陷病、帕金森病等疾病的治疗中也捷报频传，取得了令人瞩目的突破。正在接受基因治疗的DNA双链 为什么基因芯片小身材有大容量,为什么基因芯片小身材有大容量基因芯片也叫DNA芯片或DNA微阵列，它的名字借鉴了计算机芯片。这类芯片和计算机芯片一样个头小巧，大概只有几平方厘米大。不过，固定在基因芯片上的不是一个个电路元件，而是特定的基因片段或特定的寡核苷酸片段，称为探针。探针密密麻麻地排列在芯片上的特定区域内，如同电影院中一排排次序分明、位置固定的座椅。而待测定的DNA样本称为核酸靶标，如果核酸靶标能够“对号入座”与芯片上的探针相匹配，即两者的碱基能够互补的话，那么通过荧光扫描仪和电脑系统处理，就可以检测到信号。信号值的强度不仅能反映待测样本中的对应核酸片段是否存在，也能知道样本中核酸量的多少。DNA芯片可以用于基因诊断为什么小小的芯片上能完成这么多高难度的任务呢？这是由于芯片上可以固定成千上万的探针，能同时检测样本中成千上万的基因信息，甚至是整个基因组。可以这样说，一次芯片实验就等于完成了成千上万个传统实验，即一次基因芯片反应是多次传统实验的集成，宛如一座个头虽小，但功能强大的实验室。成千上万个密集排列在芯片上的分子微阵列，能够让人们在短时间内分析大量的核酸。除此以外，成千上万个反应仅发生在几平方厘米的介质上，对样品和试剂的消耗量会大大减少。另外，基因芯片和传统仪器相比，体积小、重量轻、便于携带，而且由于点样、杂交、图像处理和数据处理都是由自动化系统来完成，分析速度极快。不仅如此，通过基因芯片获取的数据也可以结合网络上庞大的生物信息数据库，如基因文库等进行数据分析。基因芯片的出现正在给生命科学研究、疾病诊断、新药开发、生物武器、司法鉴定、食品卫生监督、航空航天等领域带来一场革命。每个DNA芯片上都有成千上万个探针 为什么基因芯片是未来医学领域不可缺少的工具,为什么基因芯片是未来医学领域不可缺少的工具为什么不同的人对同种疾病的抵抗力强弱不一？为什么同一种药物对不同人的作用也各不相同，有些人低剂量服用就很管用，有些人则需要加大剂量？造成这些差异的一个重要原因就是基因组内的单核苷酸多态性（SNP）。在人类中，不同个体的差异主要是由基因组中这类单碱基差异所决定的。现代医学正逐渐把主要的关注对象从疾病本身转移到患者，也就是说，渐渐从“对症下药”迈入到“对人下药”的新阶段。DNA微阵列的每一个点都能表现一个基因的表达或序列的信息可是，在人类基因组中，单碱基差异多达300万个，仅仅依靠人工来一个个检测这些单碱基差异，几乎是一件不可能完成的任务，要想精准、迅速地研究SNP，就必须依靠基因芯片。21世纪，人类的健康问题将逐渐步入“4P”医学时代，即预防医学、预测医学、个性化医疗和公众参与式医学。到那时，人们对于疾病的态度将从“重治”转为“重防”。利用基因芯片对SNP进行检测，可以判断某个人对某种疾病的易感性，从而及早进行预防，比如改善生活方式或进行药物预防。而对于患者，也可以根据SNP信息来选择最合适的药物进行临床治疗。基因检测工程也将更加广泛地运用于医学领域。 为什么孟德尔能得知豌豆中看不见摸不着的基因型,为什么孟德尔能得知豌豆中看不见摸不着的基因型基因型是看不见摸不着的。孟德尔绞尽脑汁，终于想出一个方法来检验子一代开红花豌豆的基因型。他把它们与白花植株交配。白花植株的基因型是cc，只产生一种含基因c的配子。如果子一代红的基因型真是Cc，应该按1∶1的比数分离产生含基因C和含基因c的两种配子，与白花植株交配后，后代植株应该一半红（基因型Cc）、一半白（基因型cc）。实际结果是，所得166株植株中，红85株，白81株。子一代的配子分离比数果真是1∶1，这就证明了子一代开红花植株的基因型果真是Cc。这种测定个体基因型的方法叫作“测交”。 为什么母鼠的食谱会影响新生小鼠的毛色,为什么母鼠的食谱会影响新生小鼠的毛色2003年，曾有人做过一个有趣的实验，证明食物对胚胎期的表遗传有明显影响。科学家用怀孕的刺豚鼠作为实验对象，将它们分成两组：一组喂普通的饲料；一组喂维生素\(B_{12}\)和叶酸含量高的饲料，维生素\(B_{12}\)和叶酸被称为甲基化食物。结果发现，这两种刺豚鼠生下的小鼠的毛色明显不同：食用普通饲料组产下的小鼠有60%为黄色，40%为褐色；而食用甲基化饲料组产下的小鼠，有60%是褐色，40%为黄色。科学家推测，在这个实验中，小鼠毛色黄多褐少向黄少褐多转化，可能与一种转座子的甲基化有关。转座子是一段能在基因组中移动的DNA序列，它的功能包括开关邻近相关基因的表达等。当转座子本身甲基化后，就失去了调节其他基因的功能，而去甲基化后就能抑制其他基因的作用。长期食用维生素\(B_{12}\)、叶酸这类甲基化食物的孕鼠，体内由于被甲基化而失去活性的转座子比例增加了，抑制褐色基因表达的转座子比例就减少了，因此它们生下的小鼠中，褐毛鼠的比例就上升了。刺豚鼠 为什么牛奶常用“巴氏消毒法”灭菌,为什么牛奶常用“巴氏消毒法”灭菌微生物学的奠基人路易·巴斯德在研究葡萄酒酿造工艺时发现，把酿造的新鲜葡萄酒短暂加热到一定温度，就可以杀死其中绝大部分的细菌，使生产出来的葡萄酒在很长时间里不会因为细菌滋生而酸败。巴斯德在1862年就首次成功地使用了这种后来被称为“巴氏消毒法”的灭菌方法，但这个方法在当时和接下来的很长一段时间里并没有得到太大的重视。直到20世纪20年代，美国牛奶工业才开始推广这种灭菌方法，并取得了很好的效果。现在，巴氏消毒法常用来杀灭食品，尤其是液体食品中的各种杂菌。与一般的灭菌过程不同，巴氏消毒法并不强调杀灭食物中所有的微生物，而是把其中活的病原菌的数量降到很低的水平。经过巴氏消毒的食物可以在低温下保存相当长一段时间。这种消毒方法，既可以消除致病微生物的威胁，又能最大限度地保留食品原有的营养和风味，正因为有了这些优点，才使得它成为牛奶工业最为常用的消毒方法。用新的巴氏消毒法进行消毒时，牛奶被短暂而均匀地加热到72℃，并保持15～20秒钟。在理论上这种“短时高温”处理，可以将牛奶中含有的微生物数量降低到原来的1/100?000。经过处理的牛奶如果妥善保存在4℃的冰箱中，可以放心地食用1～2周，而牛奶的营养成分也最大限度地被保留下来。后来，有人又提出了超高温巴氏消毒法，把消毒温度提高到135℃，并将高温的维持时间缩短到1～2秒钟。这种超高温巴氏消毒法可以使牛奶的保存期延长到2～3个月。如果再配合现代工厂车间的无菌技术和密封包装技术，不需冷藏，就可以保质6个月以上。不过，因为有超高温过程，牛奶中的营养物质可能会有些损失。 为什么男性比女性更容易秃头,为什么男性比女性更容易秃头有些人在20～35岁的青壮年时期，头发就开始早早地脱落了。这种脱发常常从发际的前沿开始向后脱落，导致发际线逐渐向后延伸，甚至头发全部脱落，这就是“早秃”。人们发现，这种疾病常常出现于男性中，女性中则很少出现。按理说，科学家已经探明，这种疾病的致病基因位于第3号染色体，属于常染色体显性遗传病，男女患者的数量应该基本相等，可为什么会出现这么明显的男女差别呢？原来，这是一种特殊的遗传现象—从性遗传，虽然致病基因位于常染色体上，却要受性别的影响。实际上，在早秃患者中，男性约占80%，女性只占20%。这是因为，早秃基因并不能凭借一己之力就导致发病，它的作用还要受到雄激素的影响，男性体内的雄激素成了这种基因发挥作用的“帮凶”，所以该病的另一个名称叫作“雄激素源性脱发”。二氢睾酮激素是雄激素的一种除了像“早秃”这样的从性遗传，还有一些位于常染色体上的致病基因所导致的疾病，也会受到性别的影响。“男性性早熟”的致病基因位于第2号染色体上，这是一种限性遗传病，致病基因的作用只限于一种性别。患儿在9岁以下（有的甚至在2岁或3岁时）就开始青春期发育。这种病仅限于男孩，女孩即使带有这个显性致病基因仍表现为正常女性，但她可以把这个显性致病基因传给她的儿子而导致其性早熟。还有一种遗传病的发病受到致病基因来源于父亲还是母亲的影响，好像致病基因上打上了“父方”或是“母方”的印章作为记号那样，这叫作遗传印记。例如，亨廷顿病一般在患者35～45岁时出现症状。研究表明，亨廷顿病的致病基因如果来自母亲，其子女的发病年龄与母亲的发病年龄相近；如果来自父亲，其子女的发病年龄比父亲的发病年龄有所提前，且病情严重。在一些家庭中，子女的发病年龄甚至提前到20岁左右。不过，这种父源效应的传递只限于父源：提前发病的女性后代，其子女的发病年龄并不提前；提前发病的男性后代，其子女的发病年龄却会提前。比如，美国民歌艺术家伍迪的亨廷顿病致病基因来自他的母亲。他在37岁左右发病，55岁去世。他把该致病基因传给他的两个女儿，她们都在24岁左右发病，41岁去世。 为什么破案也能“守株待兔”,为什么破案也能“守株待兔”在司法鉴定的过程中，我们可以将犯罪嫌疑人的特定短串联重复序列（STR）信息整理制成数据库，形成一个大的资源网络。当有案件发生时，就可以直接比对数据库中的样本数据与现场获得的数据，从而快捷准确地断案。现在，将STR用于个体识别已经建立了全世界联网的数据库，这就像布下一个巨大的天罗地网，时时准备将不法分子缉拿归案。 为什么精子和卵子中只有1个基因组,为什么精子和卵子中只有1个基因组众所周知，人的1个基因组是由23条不同的染色体组成的，人体所有的体细胞中都有2个基因组，其中相同的两条染色体称为同源染色体。如果你是女孩的话，那么你的细胞中就有46条、23对同源染色体，每对2条；假如你是男孩的话，那么你的体细胞中虽然也有46条染色体，但同源染色体少了一对，只有22对，这是因为同属性染色体的X染色体和Y染色体相比，Y染色体要比X染色体短得多，因此X和Y只能算部分同源染色体。与体细胞不同，女性的卵子和男性的精子都只有1个基因组，这是为什么呢？原来，这是体细胞减数分裂造成的。所谓减数分裂，就是使新生细胞染色体组减半的细胞分裂。女性的初级卵母细胞通过分裂得到卵子，男性的初级精母细胞通过分裂得到精子的过程，都是减数分裂。形成精子的减数分裂过程减数分裂是一个较为复杂的连续过程，从开始到结束要经历染色体复制、同源染色体配对（也称联会）、细胞一分为二和同源染色体分开、细胞再次一分为二和姐妹染色单体分开四步。染色体复制，就是一条染色体变成一模一样的两条。但是，在减数分裂中的染色体复制有点特别，那就是复制以后，两条一模一样的染色体并不完全独立，而是由一个名为着丝粒的部位相连，犹如一把剪刀上由一个铆钉连着的两片。同一个着丝粒连着的两条染色体，因为没有独立，因此只能称染色单体，由同一着丝粒相连的两个单体称为姐妹染色单体。染色体复制以后，就进入同源染色体的配对期，配成对的两条染色体各有两个姐妹染色单体。由此可见，配对的一对同源染色体，虽然只有两个着丝粒，但却有4个染色单体。减数分裂后期染色体配对之后，细胞就一分为二了，与此同时，成对同源染色体中的两个成员各自奔向不同的细胞，由1个细胞分裂成的2个细胞中，就都只有1个染色体组了，或者说，染色体组减半了。细胞一分为二得到染色体组减半的2个细胞后，每个细胞还要进行一次分裂，此时，每个染色体中的姐妹染色单体分道扬镳了，各自进入不同的细胞。最终由只有1个染色体组的2个细胞得到了4个只有1个染色体组的细胞。这4个细胞如果由初级精母细胞产生，那就都是精细胞，如果由初级卵母细胞产生，那么只有其中的一个才是卵细胞。 为什么红绿色盲男多女少,为什么红绿色盲男多女少在人们眼中，世界是色彩缤纷、五颜六色的。不过也有这样一些人，他们很难找到掉落在绿草坪里的红苹果，对一块布料到底是蓝色还是紫色常常犹豫不决……他们是红绿色盲患者。在他们眼中，红、橙、黄、绿这几种颜色看起来都是接近黄色的，而青、蓝、紫这几种颜色则接近蓝色。红绿色盲是一种遗传病，这种疾病在遗传时“重男轻女”。在中国，男性红绿色盲的发病率约为4.7%，而女性红绿色盲的发病率只有0.67%。为什么红绿色盲的遗传会在性别之间做出选择呢？色盲遗传机制：母亲携带，儿子表现，女儿不表现色盲遗传机制：只有这样的父母，才可能生下红绿色盲的女儿科学家发现，红绿色盲的致病基因位于X染色体上，是隐性基因。女性的性染色体组成是XX，只有在两条X染色体上都是致病基因时，才表现为红绿色盲。男性的性染色体组成是XY，只要那条X染色体上是致病基因，就表现为红绿色盲。从婚配方式上看，如果设致病基因为b，正常色觉的基因为B，那么，男性红绿色盲患者的基因型就是\(X^{b}\)Y；在人群中，致病基因的出现总是很罕见的，所以他妻子的基因型通常是\(X^{B}\)\(X^{B}\)。从他们子女的基因型来看，他们的表型都是正常的。这是因为父亲只能把Y染色体传给儿子，而不会把他的X染色体传给儿子，所以红绿色盲父亲的儿子既不是患者也不携带致病基因。需要注意的是红绿色盲父亲的女儿。她们虽然看起来一切正常，但却都是致病基因的携带者。当她们与正常男性婚配后，所生的女儿表型正常，儿子会有1/2的可能成为红绿色盲患者。这是生下红绿色盲最常见的婚配方式，男孩有1/2可能是患者，女性不可能是患者。只有在男性红绿色盲和女性携带者婚配的情况下，生下的女孩才有1/2可能是患者。这种婚配方式是极其少见的，所以红绿色盲一定是男多女少。 为什么绝大多数植物都不用“吃”东西,为什么绝大多数植物都不用“吃”东西与动物不同，植物既没有“嘴”，也没有“胃”。除了捕蝇草等少数植物外，几乎所有的植物都不“吃”东西。那植物是怎样得到能量和建造修补自己身体的“零件”的呢？植物需要的能量不是来自其他生物，而是来自太阳光。植物里面的叶绿素能吸收一些波段太阳光的能量，把它传输到专门的蛋白质复合物中，在那里把细胞里的水分解成为氢和氧。虽然对许多生物来说氧极其宝贵，可对植物来说，这却是没用的“废物”，被释放到空气中。氢对植物是宝贵的，决不能被“放走”，而是要用作“燃料”来“发电”，即合成ATP。氢同时也被用来与二氧化碳结合，生成糖类，其中最主要的是葡萄糖。植物还用这些化合物进一步合成它们所需要的其他分子，比如蛋白质、脂肪和维生素。光合作用所以，植物是能够自己“制造”身体的各种“零件”的，所需要的只是建造这些零件的元素，而且是以小分子的形式。比如组成蛋白质的氨基酸分子都有一个“氨基”，里面有氮原子。这些氮原子可以来自尿素，也可以来自硫酸铵。合成遗传物质DNA需要磷，磷酸盐就可以供给。供给植物这些元素的小分子就是土壤中的肥料。因此，植物只需要阳光、空气、水和肥料就能生长繁殖。由于植物能自力更生，不需要别的生物材料来提供能量和“零件”，所以叫作“自养生物”。动物没有这个“本事”，只能从别的生物那儿获取能量和“零件”，就叫作“异养生物”。 为什么能应用孟德尔定律培育优质小麦,为什么能应用孟德尔定律培育优质小麦小麦条锈病是为害中国小麦的主要病害之一，1950年的条锈病大流行曾造成损失60亿千克小麦的灾情。当年在陕西关中地区种植最广的农家品种蚂蚱麦，就很容易感染条锈病，但它却有个优点——耐寒。中国江南一带种植的小麦品种碧玉麦抗条锈病能力强却不耐寒。按照遗传学定律，这两个品种杂交而来的子二代，会出现4种不同的性状组合，这就要通过选择，淘汰不符合要求的，保存人类需要的。科学家在碧玉麦和蚂蚱麦的杂交后代中，优选出既抗条锈病又耐寒的新性状组合，经过精心选育而成碧蚂一号小麦。1951—1954年，碧蚂一号在8个省大面积示范，比当地品种一般增产20%～40%。1959年，它在全国的推广面积达到9000多万亩（1亩约合667平方米），创年推广面积之最，也创造了累计推广面积最大的世界纪录。 为什么酒会变酸，醋会变味,为什么酒会变酸，醋会变味早在19世纪五六十年代，法国的许多酿酒厂酿造的酒，大批大批地变质发酸。酿酒业是当时法国的重要工业，酒出了问题，不仅会使工厂倒闭、工人失业，更严重的是会导致国家经济崩溃。此时的法国，国王急，酒厂老板急，工人也急，乌云笼罩着整个国家。在法国里尔，有50多年历史的比格特酒厂，同样也面临酒变酸、工厂倒闭的困境。老板比格特在这危机袭来的时刻，想到了儿子的老师巴斯德。巴斯德当时是里尔大学理学院院长、化学教授。比格特怀着虔诚的心，到里尔大学向巴斯德求教。巴斯德虽然对酒变酸的原因一无所知，但他凭着科学家的良知决定伸出援手。他立即亲临工厂，从变酸的酒桶里取了一滴酒，在未变质的酒桶里同样也取了一滴酒，然后分别把酒滴放在显微镜下仔细查看。此时，呈现在他面前的是两幅不同的画面：未变质的酒滴中，有圆形和椭圆形的“小精灵”在“跳舞”，有的边缘还长出了“芽”；变质的酒中画面就不一样了，在那里舞动着的是比刚才多得多、小得多的细杆状“小怪物”。巴斯德从观察到的不同画面，推测“小精灵”能把甜菜汁变成香醇可口的酒，而“小怪物”却能使酒变质发酸。为了验证自己的想法，巴斯德从变质的酒桶里取了一些灰色的泡沫，放在未变质的“好酒”中。过了一段时间，好酒变质了，他又从泛着灰色泡沫的变了质的酒里取了一滴酒，放在显微镜下查看，眼前是一片“小怪物”的天下！果然，它们就是使酒变酸的罪魁祸首。能使糖质的原料变成美酒的“小精灵”后来被叫作“酿酒酵母”，而能使酒变质发酸的“小怪物”就是“乳酸杆菌”。巴斯德发现了发酵的秘密乳酸杆菌巴斯德终于找到了酒变酸的原因。法国中部的图尔城也迫不及待地前来邀请巴斯德了，因为那里的酿醋厂出了问题，本来能使人增加食欲的香醋变得没有醋味了。巴斯德应邀立即赶往图尔城的醋厂。他发现，失去醋味的醋桶表面都有一层厚厚的泡沫，取了一点泡沫放在显微镜下细细查看，眼前净是短杆状的“小怪物”，泡沫就是这些“小怪物”作恶的结果。19世纪酿酒厂的铜质发酵容器这是另外一种“小怪物”，后来被叫作“醋酸杆菌”。这种菌在有氧条件下能把酒氧化成醋，酒消耗完后，又把醋进一步氧化成二氧化碳和水，同时自身形成了泡沫。因此，把酒酿成醋是醋酸杆菌的功劳，使醋失去醋味是醋酸杆菌做的坏事。巴斯德在寻找到酒变酸和醋变味的原因的过程中，逐步认识到酿酒、酿醋、酒变酸、醋变味等，都是微生物的生命活动促成的。微生物的生命活动使物质改变性质的过程就是“发酵”，这就是“发酵”的生物学含义。 为什么链霉素造成的耳聋因人而异,为什么链霉素造成的耳聋因人而异有一种疾病创造了全世界由单一致病菌导致死亡病例最多的纪录，有一种疾病曾经比鼠疫更折磨人，比天花死亡率更高，这就是结核病。20世纪40年代之前，所有医生都对结核病束手无策。1946年，链霉素在医学上的应用，开创了结核病治疗的新纪元，让人们谈虎色变的肺结核从此不再是不治之症。可是，随着链霉素在临床上的应用，它的副作用也逐渐暴露，最引人注意的是它对听觉神经系统的损伤。不过，这种副作用却因人而异：有些人注射的剂量再大，也无不良反应；有些人则在严格控制剂量和疗程的情况下没有或仅有轻微的不良反应，剂量过大时有不良反应，但只要立即停止用药，便不会造成严重后果；最值得注意的是，有人即使在剂量极小的情况下也会立即出现不可逆的耳聋，这种耳聋叫作“链霉素耳毒性耳聋”，也被称为“氨基糖苷类抗生素诱发耳聋”。科学家们发现，这种耳聋患者的亲属中往往有好几名成员同患该病，说明这是一种遗传病。氨基糖苷类抗生素诱发耳聋属于细胞核外遗传，即线粒体遗传病。1993年，美国的一个儿科学研究中心鉴定了人线粒体DNA在第1555位的碱基对发生突变，导致了氨基糖苷类抗生素诱发耳聋，此后，各国科学家又先后鉴定了人线粒体DNA的另外7处突变能导致发生该病。线粒体遗传是非孟德尔式遗传。另外，由于受精时几乎没有精子细胞质的参与，所以，线粒体遗传病呈现为母系遗传，也就是说，携带了突变基因的母亲将基因传递给了自己的后代。“链霉素之父”瓦克斯曼 为什么面包膨松可口,为什么面包膨松可口咬一口香喷喷的面包时，就会发现金黄色的面包皮内全是蜂窝状的孔隙。正是这些蜂窝孔使面包膨松酥软、美味可口。这些蜂窝小孔其实是酵母菌发酵的功劳。面包师发面时在面粉中掺入了适量的酵母粉，当温度在28～30℃时，酵母菌便迅速生长繁殖，同时产生大量的二氧化碳气体。这些气体被面团中的面筋包裹着不能逸出，就在面包里面形成了蜂窝结构，使面团膨大松软。高峰时，1小时内面团体积会膨胀到原先的2倍大。接着放进炉烘烤时，面团里的二氧化碳气体遇热又加速膨胀，这就是面团发泡膨松的原理。酵母菌不仅能“发松”面包，更能优化面粉里的营养物质。在合适的温度下，酵母菌代谢十分活跃，会发酵产生酒香味，使面粉及辅料中的大分子物质变成小分子物质，更有利于人体吸收。此外，它还能把部分化学成分转化成有特殊风味的物质，增加面包的色香味。酵母细胞酵母菌在面包制作时的功劳还不止这些。酵母菌浑身是宝，富含蛋白质、核酸、维生素、麦角固醇、辅酶、谷胱甘肽、细胞色素C等物质，这些都有益于人体健康。常见的市售酵母粉有新鲜压榨酵母与活性干酵母两种类型。前者是将很多酵母菌压缩成块，每克含50亿～100亿个活菌；后者是将酵母通过低温真空脱水后制成的活菌剂。需要指出的是，市场上销售的“发酵粉”，并不是酵母粉，而是化学发泡剂，主要成分是碳酸氢钠（小苏打）或碳酸氢铵（氨粉），受热后也能释放出二氧化碳，使面团膨松，但是从营养和口感角度来说就远不如酵母粉了。厨师切割酵母块 为什么马骡更像马，驴骡更像驴,为什么马骡更像马，驴骡更像驴骡是马和驴的种间杂种。中国在2000多年前的春秋战国时代就已经有了骡，但在当时，骡仅仅被当作一种珍贵的观赏动物。到了明代，骡成为役用动物被大量繁殖。由公驴和母马所生的叫马骡。和马骡关系密切的还有一种动物，那就是由公马和母驴所生的驴骡。不过，马和驴的这两种后代之间却有着明显的不同：马骡长得更像马，体形比驴骡大，食量也较大，力量和耐力更强，还更善解人意；而驴骡则更像驴。无论是马骡还是驴骡，两者都有马和驴的1个基因组，也就是说，两者都有相同的基因，为什么马骡和驴骡会出现如此明显的差异呢？一个原因是马骡和驴骡的细胞质不同：在马骡的细胞中，细胞质与马的相同；在驴骡的细胞中，细胞质与驴的相同。但是，仅仅是细胞质的不同很难使马骡和驴骡出现如此明显的差别。表遗传的研究表明，马骡与驴骡的巨大差别是由于多个基因差异表达的结果，即在马和驴的基因组中存在着印记基因。要是没有印记基因，就不会出现父源、母源等位基因的差异表达。或者说，在马骡的细胞中，由卵子传递下来的多个马的基因能表达，而在驴骡的细胞中，由精子传递下来的多个马的基因由于甲基化而沉默了，最终导致马骡和驴骡的明显差异。驴骡（上）长得更像驴，而马骡（下）长生命的密码得更像马 为什么人体是个微生物的大世界,为什么人体是个微生物的大世界微生物遍布地球各个角落，我们的身上也不例外，皮肤表面、毛发丛中……人体的各个部位都有大量的微生物存在。特别是胳肢窝下，那里阴暗潮湿，还有不少微生物喜欢的“大餐”——人体分泌物，这些地方的确是微生物生长繁衍的好地方。微生物数量最多的部位可能要数人体的消化系统了，从口腔到肠道，无不充斥大量的微生物。正常人身上的所有微生物的总和，又被称为“正常人体微生物区系”。有人统计过，人体各部位的微生物数量，从较低的皮肤表面每平方厘米几十到几百个，到最高的大肠中每克数十亿个。一个人身上所有微生物的数量是人体细胞数的10倍左右！拟杆菌是人类肠道中最常见的微生物，它们能参与新陈代谢，帮助人体吸收和转化营养物质一般情况下，人身上的这些微生物并不会对人体造成不良影响，反而对人体有利。它们帮助人体消化食物，提供维生素等营养物，抑制有害菌生长，阻挡有害微生物的侵入，协助人体免疫系统正常发育成熟等。肥胖是现代人的一大困扰，越来越多的研究证实，肥胖不仅和遗传背景、饮食习惯、体育运动有关，也和人体肠道微生物有密切的关系。科学家们的实验证明，以摄入高脂、高糖食物为主的小鼠，与以低脂、蔬菜食物为主的小鼠相比，肠道微生物的组成有很大的不同。这些微生物组成的差异，可以在很大程度上影响小鼠对食物的吸收效率，进而影响体重。许多口服的药物，在肠道中会被其中的微生物加工处理。有些药物对有些人有效果，在另一些人身上却没有效果，其中一个原因就是不同人体内的微生物组成有差异。有些人带有一种微生物，它可以把药物转化为一种可以被吸收并产生药效的产物；而另一些人身上没有或带有另一种微生物，它会很快把药物降解成没有治疗功能的产物。常用的镇痛药对乙酰氨基酚，在不同人体中代谢的情况有很大差异，就与肠道微生物有关。和肠道微生物一样，人体其他部位的微生物也同样发挥着重要的作用。小心维护人体的正常微生物区系，对保持健康的体魄很有益。经常服用抗生素，就会使消化道的微生物数量大大减少，可能反而使一些带有耐药基因的有害菌乘虚而入。少吃高蛋白、高油脂的食物，可以优化微生物区系，让它向更有利于人体健康的方向发展。 为什么人的食物都来自其他生物,为什么人的食物都来自其他生物人每天都要吃饭、吃水果、吃零食……那么，人吃的食物都来自哪里呢？其实，人的食物都来自其他生物，它们包括几乎所有的生物类群，人类成了地球上大名鼎鼎的“吃货”。为什么人的食谱如此广泛呢？究其原因，是因为现今地球上所有的生物都是从同一个祖先进化而来，所以彼此都是或近或远的亲戚。既然地球上所有的生命都有一个共同的祖先，它们就都拥有相同的基本结构单位：核酸、蛋白质和磷脂，还都使用糖类作为能源和储存能量的物质。也就是说，从最简单的生物到最复杂的生物，所用的“建筑材料”都相同，或者说基本的“零件”相同，互相之间可以“通用”。就像一盒积木，虽然种类有限，却可以搭建出千奇百怪的“建筑”一样，有限种类的“生物积木”也可以组建出地球上千千万万种生物。人类的食谱非常丰富说到底，我们说的“吃饭”，其实就是“拆”别的生物的“零件”或“积木”，来组装我们自己的身体。食物在人的胃肠中被“消化”的过程就是“拆”的过程。在消化系统中，蛋白质被分解为氨基酸，淀粉被水解为葡萄糖，脂肪（甘油三酯）被消化成甘油和脂肪酸。这些氨基酸、葡萄糖、脂肪酸就是三种基本的“积木”或“零件”，它们和其他的小分子如甘油一起，被小肠吸收，用来建造人自己的身体。从这个意义上说，地球上的任何生物在原则上都可以“吃”这个星球上的其他生物。所以草食类动物可以吃植物，肉食类动物可以吃别的动物。植物也可以吃植物，如菟丝子；甚至吃动物，如捕蝇草。细菌、真菌可以吃动物和植物的尸体，但也能吃活的生物。比如脚气和体癣就是真菌吃“活人”，肺结核、感染化脓和败血病是细菌吃“活人”。就连病毒感染人以后，都是用人体细胞里面的“零件”来建造新的病毒。 为什么同一生物的体细胞中都有相同的基因组,为什么同一生物的体细胞中都有相同的基因组一个人，一头象，甚至一棵草，都包含着许许多多的细胞，因此它们也被称为多细胞生物。不过，在任何多细胞生物的众多细胞中，不管在形状、功能或生理特征等方面有多么大的不同，在它们的细胞核中，基因组都是相同的。如我们人体由\(10^{12}\)～\(10^{14}\)个细胞组成，所有人体细胞中都有2个基因组，每个基因组都有23条染色体。为什么同一个生物体的众多细胞中，基因组会相同呢？答案很简单，那就是一个生物体的所有细胞都是由同一个受精卵通过不断地有丝分裂产生的。有丝分裂，顾名思义就是细胞在分裂过程中会出现丝状图形。在显微镜下观察可以看到，受精卵在分裂的特定阶段会出现纺锤状的图形，这些丝状体就称为纺锤丝。细胞有丝分裂过程在受精卵或其他细胞进行有丝分裂时，染色体先要复制，每条染色体都要一条变两条。染色体复制后，各条染色体都在细胞中央集中，这里被称为赤道面。这时候，在显微镜下就可清楚地看到由纺锤丝构成的纺锤体。接下来就是着丝粒打开，或者说着丝粒一分为二，使原来连在一起的姐妹染色单体成为独立的染色体，然后由姐妹染色单体演变成的染色体，会各自分向细胞的两极。当所有的染色体分向两极后，如果在动物细胞中，细胞中间会出现凹陷，将1个细胞分隔成2个细胞；如果在植物细胞中，则会在中间形成细胞板，将1个细胞分隔成2个细胞。从受精卵开始，所有细胞的有丝分裂大致都是按照这些步骤完成的。有丝分裂以后得到的细胞和分裂前的细胞，都含有相同的基因组，其根本原因就在于染色体复制一次和细胞一分为二。复制后的人类X染色体（大）和Y染色体（小）那么，为什么基因组相同的细胞，又会在形态、功能、生理特性上出现不同呢？这是由于基因组相同的细胞逐渐向不同方向演变的结果，拥有相同基因组的细胞演变成不同类型细胞的过程，在生命科学中称为细胞分化。人体中的神经细胞、平滑肌细胞、胰岛细胞、网织红细胞等都是细胞分化的产物。 为什么同卵双胞胎也长得不一样#,为什么同卵双胞胎也长得不一样#玛丽和乔是一对同卵双生的亲姐妹，她们生活在一个平凡而幸福的家庭里。20岁之前，玛丽和乔都喜爱体育和艺术，在学校里表现得同样出色，在老师和同学眼里，这对双胞胎不管外貌还是喜好都几乎一模一样。可是20岁过后，情况变了，玛丽开始出现幻觉和妄想。随着时光的推移，玛丽的幻觉和妄想日益严重，最终成了精神分裂症病人，而乔则一切正常。基因组能决定一切吗据现有资料表明，在同卵双胞胎中，大约每260对中就会有1对出现与玛丽和乔那样明显的差异。科学家们感到很困惑，从遗传学的角度分析，同卵双胞胎拥有完全相同的基因组，生活在相同的环境中，应该不会出现明显的差异。但是许多事实表明，同卵双胞胎在长大成人后，往往在性格、健康和疾病易感性等诸多方面会出现很大的差别。其实，这与人体中的另一个现象有着相似之处：同一个人的体内有200多种不同类型的细胞，如肝脏细胞、神经细胞、皮肤细胞等，不同类型的细胞各有各的特点，可是不同类型细胞中的基因组都是相同的。为什么基因组相同的细胞会出现巨大的差别呢？这同样困扰着科学家们。现在已查明，在人类基因组中大约有22000种基因，可每种特殊类型的细胞中，真正发挥作用的只有数千种基因，也就是说不同类型的细胞中，只有特定的一部分基因在起作用（表达）。基因的表达如同一场在人体内上演的精彩木偶戏，一个个木偶恰到好处地登场和退场，上场后各自做出精妙绝伦的动作，使木偶戏演得有声有色，有时会使观众喜笑颜开，有时又会令人伤心流泪。这样精彩的木偶戏，除了样貌各异的木偶外，要是没有藏在幕后控制木偶的牵线人肯定是不行的。在任何生物体的细胞中，那些多种多样的基因就如同木偶剧团中的木偶，如果没有调节控制木偶的牵线人，木偶戏是无法上演的。那么调节控制基因的“牵线人”又在哪里呢？DNA与组蛋白结合，形成染色体谁在操纵基因为了寻找调节控制基因的“牵线人”，科学家们对基因组的DNA在细胞核中的存在状态进行了深入的研究。结果表明，承载着基因信息的DNA在细胞中不是漂浮不定、单独存在的，而是与一种名叫组蛋白的蛋白质相互结合形成名为染色质的复合物，长约3米的DNA缠绕在由四种组蛋白组成的“珠子”上，如此形成一条长长的“珠链”，缠绕DNA的每颗“珠子”称作“核小体”，两颗核小体之间的一段DNA称为连接DNA。染色质中核小体间的距离，以及DNA缠绕在核小体上的圈数等都有严格的定数，一旦因表遗传机制调控而发生了改变，染色质结构随之改变，这就是染色质重塑。染色质重塑会影响到哪些基因发挥作用（表达），哪些基因不发挥作用（不表达），这犹如木偶戏中的牵线人让哪些木偶上台表演，让哪些木偶下台休息。而造成染色体重塑的，是DNA中的核苷酸和组蛋白中的氨基酸的“梳妆打扮”。若是DNA分子中的某一段处在密集的甲基化状态，那么染色质就会处于凝聚状态，基因就不会表达（发挥作用）。相反，如果加在核苷酸上的甲基脱落了（去甲基化），那么核小体间的距离就会增大，原来不表达的基因就可以表达。除了甲基化会影响到基因的表达外，核小体中的组蛋白也可以通过“戴上帽子”来调节基因的表达，如果组蛋白“戴”上了乙酰基这顶“帽子”就叫“乙酰化”，乙酰化后的组蛋白同样会引起染色体重塑，通常使基因表达。由此可见，DNA甲基化和组蛋白修饰也是调节控制基因的“牵线人”。差异在胎儿期就已经存在同一个生物体中存在多种多样的特异细胞就是因为特定表达的一组基因不同，同卵双胞胎之间出现的差异同样，也是因为部分表达基因出现了差异。曾有科学家对40对同卵双胞胎的DNA甲基化和组蛋白的乙酰化作过比较分析，结果表明，40对同卵双胞胎中，65%的DNA甲基化和组蛋白乙酰化程度是一致的，35%有明显的差别，正是这35%的差别造成了拥有相同基因组的同卵双胞胎之间表达基因的不同。研究还发现，DNA甲基化的差别在胎儿期就已经存在，异卵双生的差别大于同卵双生的双胞胎。这一结果表明，胎儿在子宫内时已出现差异，出生后，不断受到内外环境的影响，差异会不断积累，到50岁时，同卵双胞胎之间的差异已非常显著了。 为什么同卵双胞胎会表现不一样,为什么同卵双胞胎会表现不一样玛丽和乔是一对同卵双生的亲姐妹，她们生活在一个平凡而幸福的家庭里。20岁之前，玛丽和乔都喜爱体育和艺术，在学校里表现得同样出色，在老师和同学眼里，这对双胞胎不管外貌还是喜好都几乎一模一样。可是20岁过后，情况变了，玛丽开始出现幻觉和妄想，随着时光的推移，她的幻觉和妄想日益严重，最终成了精神分裂症患者，而乔则一切正常。这是怎么一回事呢？现有资料表明，在同卵双胞胎中，大约每260对中就会有1对出现明显差异。科学家们感到很困惑，从遗传学的角度分析，同卵双胞胎拥有完全相同的基因组，生活在相同的环境中，应该不会出现明显的差异。但是许多事实表明，同卵双胞胎在长大成人后，往往在性格、健康和疾病易感性等诸多方面会出现很大的差别。此外，同一个人的体内有200多种不同类型的细胞，如肝脏细胞、神经细胞、皮肤细胞等。不同类型的细胞各有各的特点，可是它们的基因组都是相同的，为什么基因组相同的细胞会出现巨大的差别呢？这问题同样困扰着科学家们。现在已查明，在人类基因组中大约有22?000种基因，可每种特殊类型的细胞中，真正发挥作用的大约只有数千种基因。也就是说，不同类型的细胞中，只有特定的一部分基因在起作用（表达）。基因组相同，表达的基因不同，这就是科学家们对长期困扰他们的两大问题的初步答案。DNA和组蛋白结合，形成染色体DNA甲基化基因的表达如同一场在人体内上演的精彩木偶戏，一个个木偶恰到好处地登场和退场，上场后各自做出精妙绝伦的动作，使木偶戏演得有声有色，有时会使观众喜笑颜开，有时又会令人伤心流泪。这样精彩的木偶戏，除了相貌各异的木偶外，要是没有藏在幕后控制木偶的牵线人肯定是不行的。在任何生物体的细胞中，那些多种多样的基因就如同木偶剧团中的木偶，如果没有调节控制木偶的牵线人，木偶戏是无法上演的。那么调节控制基因的“牵线人”又在哪里呢？为了寻找调节控制基因的“牵线人”，科学家们对DNA在细胞核中的存在状态进行了深入的研究。结果表明，承载着基因信息的DNA在细胞中不是漂浮不定、单独存在的，而是与一种名叫组蛋白的蛋白质相互结合形成复合物，这种复合物称为染色质，染色质结构是严格规定的，一旦超出了规定，那就称为染色质重塑。如果组蛋白出现了乙酰化，也会引起染色质重塑。出现了染色质重塑，会使得有的基因表达有的基因不表达。还有，若是DNA分子中的某一段处在密集的甲基化状态，那么染色质就会处于凝聚状态，基因就会保持沉默不表达，这些都是调节控制基因的“牵线人”。同卵双胞胎之间出现的差异，就是因为表达的基因不同。曾有科学家对40对同卵双胞胎的DNA甲基化和组蛋白乙酰化做过比较分析。结果表明，40对同卵双胞胎中，65%的DNA甲基化和组蛋白乙酰化程度是一致的，35%有明显的差别。正是这35%的差别造成了拥有相同基因组的同卵双胞胎之间表达基因的不同。研究还发现，DNA甲基化的差别在胎儿期就已经存在，异卵双生的差别大于同卵双生的。这一结果表明，胎儿在子宫内时已出现表遗传变异，出生后，不断受到内外环境的影响，表遗传变异会不断积累，到50岁时，同卵双胞胎之间的差异已非常显著了。 为什么味精生产要用谷氨酸棒杆菌,为什么味精生产要用谷氨酸棒杆菌民以食为天，食以味为先。味精是餐桌上最常见的调味增鲜品。味精的化学名称叫“谷氨酸钠”。其中的谷氨酸是构成蛋白质的天然氨基酸之一，是酸的；钠就是我们日常吃的食盐，是咸的；谷氨酸与钠结合在一起才有鲜味。食盐用水稀释400倍后，人已感觉不出它的咸味；而味精用水稀释3000倍后，人仍能感觉出它的肉鲜味道。其实，古代就有味精了，只是不叫味精，而是叫海草粉。中国明朝的厨师烧菜添加这种海草粉，令食物味道浓郁。1908年日本的池田菊苗从海带中提取到该物质，发现是谷氨酸钠。1923年中国的吴蕴初创立了天厨味精厂，用酸水解面筋（蛋白）来制取味精。1965年以后普遍采用微生物发酵法生产味精。目前中国的味精产量已稳居世界第一，2010年产量超250万吨。中国味精生产在近几十年来得到快速发展，其中最重要的原因就是人们找到了合成谷氨酸能力很强的微生物菌种，学名叫“谷氨酸棒杆菌”。谷氨酸钠为什么谷氨酸棒杆菌能生成谷氨酸呢？随着科学研究的深入，人们逐步揭开了这一秘密。谷氨酸棒杆菌是从土壤中筛选到的一种细菌，在显微镜下放大1000倍才能被人们看见，它是单细胞的，形似“棒杆”状。谷氨酸棒杆菌有一个很重要的特点，就是当培养基中的“生物素”含量在“亚适量”时，它的菌体细胞内会大量积累糖代谢过程中所产生的中间物—酮戊二酸，在结构上它与谷氨酸只差一个氨基。这时，如果有氨离子存在，谷氨酸脱氢酶和合成酶就能把这些氨转移到酮戊二酸上，生成谷氨酸，并将它排出菌体细胞之外。这样，棒杆菌发酵液中就含有大量谷氨酸，然后通过收集、中和、脱色和精制，就制得了谷氨酸钠盐——味精。生产味精的主要原料是大米、山芋或玉米淀粉。人们先将淀粉用酶水解成葡萄糖，再供谷氨酸棒杆菌利用。发酵过程中加入适量氨水或尿素、少量无机盐、微量生长因子等，整个发酵过程在几十吨乃至上百吨容积的密封大铁罐中进行。发酵罐棒杆菌细胞自身就是个天然高效的化工厂，加工产品的效率非常高，一昼夜能转化超过自身体重几十倍的原料。它的繁殖速度惊人，在生长高峰期的半小时内就可以再造—个与自身一样大小的细胞工厂。它们尽心尽力、夜以继日地工作，加工生产的味精产量可超过自身重量的几千倍，而且只经过发酵一天半就可收获味精产品了。棒杆菌本领高强，但毕竟自身个体太小，它们必须依靠集体的力量才能办大事。现代化的谷氨酸发酵工厂都是由一排装满发酵原料（培养基）、叫作发酵罐的高大圆柱体铁罐组成。这种罐容积小的有几十立方米，大的则有几百立方米，无数微生物“细胞工厂”就被集中在这种发酵罐内进行“集约化”生产。棒杆菌发酵法生产味精，具有里程碑的意义。它使世界迅速出现了一个氨基酸发酵新兴行业。目前构成蛋白质的20种天然氨基酸几乎都可以使用微生物发酵法生产了。同时，它还带动了有机酸、维生素、酶制剂等发酵工业的发展。 为什么外来的兔子酿成了澳大利亚的草原灾难,为什么外来的兔子酿成了澳大利亚的草原灾难许多到澳大利亚旅游的外国人都会发现一个有趣的现象——在澳洲人的文化里，最为邪恶的动物不是老虎狮豹，也不是毒蛇蜥蜴，而是在外人看来活泼可爱的野兔。为什么澳大利亚人如此痛恨野兔，甚至“谈兔色变”呢？其实澳洲原本并没有兔子。1859年，一位喜欢打猎的英格兰农场主携带着24只欧洲兔子来到了澳大利亚，并放养到附近的草原上，希望来年可以在空闲时和其他农场主一起享受骑马打兔子的乐趣。然而事情的发展却出乎预料，这24只兔子在多年后引发了一场巨大的生态灾难。仅仅过了50年，澳洲的兔子数量已经发展到100亿只！成群结队的野兔贪婪地啃食着各类青草、灌木、树皮，在食物短缺的干旱时节，它们连树上的嫩叶和地下的树根也不放过，成片的灌木丛和树林顿时遭到灭顶之灾。而相比之下，与兔子们同处一地的土生土长、性情温和的小袋鼠、袋狸等，简直一点竞争能力都没有，眼睁睁地看着自己的家园和食物被兔子们一抢而光，只有忍饥挨饿的份。不仅如此，泛滥成灾的兔子还使澳大利亚草原退化，农业和畜牧业蒙受了巨大的经济损失。就这样，可爱的兔子在澳洲人的心目中成了灾难的化身。人们尝试了各种方法灭兔却收效甚微，因为野兔的数目实在太多了，繁殖又快，直到现在澳洲的很多村庄还在继续上演着“人兔大战”。澳大利亚是一片四周被海水环绕的大陆，与其他大陆相隔绝看到这里，人们不禁要问：为什么欧洲兔子在自己的家乡安分守己，而到了远隔重洋的澳大利亚却泛滥成灾了呢？澳大利亚号称“骑在羊背上的国家”，因为这里气候宜人，水草丰茂，非常适合养羊。这么宜人的环境对兔子来说，也是一片逍遥自在的乐土，不仅遍地是鲜嫩的青草，疏松的土壤还非常容易打洞筑窝。更重要的是，由于澳大利亚5000万年前就同其他的大陆分离，四周都是汪洋大海，形成了一道天然屏障，阻碍了与其他大陆的联系。因此这里没有鹰、狐狸和狼这些野兔的天敌。欧洲兔子到了澳洲自然就非常迅速地繁殖起来，与土生物种竞争栖息地和食物，许多原有的动物都因此而灭绝或近乎灭绝了。当地经过很长时间建立起来的自然生态平衡受到破坏，最终导致了巨大的生态灾难。 为什么微生物制剂能杀虫,为什么微生物制剂能杀虫在微生物世界，有流感病毒、天花病毒这样使人致病的“恐怖分子”；也有酵母菌、乳酸菌这些制造美食的“厨艺大师”；还有顽强生活在极地、海底火山口的“生存勇士”——嗜极菌。除了它们，微生物王国还有一批灭虫高手，它们能保护植物，帮助人类消灭害虫。苏云金杆菌就是其中之一。平时，苏云金杆菌生存在土壤和水中，菌如其名，身体细细长长，是一种棒杆细菌。它会在生长过程中形成一种特殊的繁殖结构——芽孢。芽孢是生命世界中出了名的抗逆能手，沸水和辐射短时间都难以消灭它。苏云金杆菌在形成芽孢的同时，还会产生一个正方形的结晶体，这种晶体里的蛋白质毒素对多种害虫毒性极强，对人体却无害。苏云金杆菌杀虫剂就是利用这种菌经发酵培养所生产的微生物制剂，只要将它喷洒在农作物上，一旦害虫大肆啃食叶片，就会连同苏云金杆菌一起吞进肚子里，使害虫一命呜呼、必死无疑。转入苏云金杆菌基因的花生叶片（下），比普通花生叶片（上）能更好地抵御病虫害苏云金杆菌 为什么微生物爱“变脸”,为什么微生物爱“变脸”与人类等高等生物相比，微生物的遗传物质更简单，在复制中也更容易发生突变。而且，由于微生物的繁殖速度很快，这样的突变也可以更快地在微生物的后代中传播开来。在面对药物等对生存不利的因素时，这些成千上万亿的小家伙中，总是有那么一些能通过突变获得可以应对困境的新基因，帮助自己生存下来，使自己的族群得到繁衍。 为什么微生物能为农作物治病,为什么微生物能为农作物治病当缺少某些营养物质时，植物也会生病。此时的植物生长缓慢，时常落叶。怎么才能改变这种状态，让果树结更多水果，庄稼产更多粮食呢？施肥是个好主意，但是化学肥料的大量投入，会造成土壤硬度大而板结，导致土地浇水必涝，晴天必裂。为此，科学家们对肥料的种类不断进行改良，将以前单一的化学元素肥料逐渐发展为现在的多种元素、富含微生物的新型肥料——微生物菌肥，这种肥料由多种微生物菌群共同组成。腐殖质能够增强土壤肥力固氮菌是微生物菌肥的重要成员之一。小心地拔起大豆等豆科植物的根，就会发现像胡须一样的根毛上，长有许多小圆疙瘩，这是一种微生物侵入植物根部后形成的“肿瘤”，植物生理学中称为根瘤。根瘤菌侵入植物根部后能分泌一些物质刺激根毛的薄壁细胞，使这些细胞很快增殖并形成“肿瘤”。根瘤菌是依靠植物提供的营养来生活的，同时，它们也把空气中游离的氮固定下来供给植物利用。小小的根瘤宛如一个个微型化肥厂，源源不断地把土壤中的氮转变成铵盐，供植物吸收，使它们枝繁叶茂，欣欣向荣。根瘤菌生产的氮肥不仅可以满足豆科植物的需要，还能让“远亲近邻”沾光，使其他植物也跟着“享福”，这就是种豆肥田的原因。除了根瘤菌，还有一些微生物能够分解磷和钾，它们可以将土壤中的磷灰石、钾长石里面那些难溶的磷、钾分解出来，变成可溶性的、能被植物直接吸收的磷肥和钾肥。大豆根部有小小的根瘤微生物为什么会有固氮、分解磷钾的神奇功能呢？和人类一样，微生物也要“吃”东西，只是它们的口味比较特别，而且还因“菌”而异。固氮菌把大气中的氮“吃进肚子”，经过消化会代谢成铵盐。腐生菌会将植物的枯枝落叶和动物的皮毛尸体等分解转化又重新合成有机质，即腐殖质，这也是土壤有机质的主要组成部分，土壤肥力的高低与腐生菌的数量有很大的关系。因此采用人为方式合理地增加土壤中各种有益微生物，可以让它们“八仙过海，各显神通”，将土壤“建造”得更肥沃。微生物菌肥就是这样发挥作用的。微生物菌肥除了可以增肥，还能提高农作物抗病害、冻害、干旱等逆境的能力。有益微生物在生长繁殖过程中会产生促生长素和抗生素，激发植物生长和抗病的能力，提高作物抵抗不良环境的能力。 为什么微生物能净化污水,为什么微生物能净化污水随着全球人口的膨胀，水资源越来越紧缺。无论是工业生产还是我们日常生活，每天都在产生大量的污水。如果直接将这些污水排入江河湖海，那么仅仅依靠自然界的自净能力是不行的，因此需要将这些污水进行无害化处理。传统的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等，其中最为神奇的无疑是生物法，也就是利用微生物进行污水的净化。微生物生长快，数量多，再加上几十亿年来进化所取得的丰富“经验”和“积累”，使得微生物具备了极其丰富的多样性。这种多样性不仅表现在形态、种类上，更表现在它们获取营养和进行代谢的能力上。微生物几乎能将所有类型的有机物作为能量来源“吃”下去，不少微生物还能以无机物和光作为能量来源。正是微生物这种强大的营养代谢能力，决定了它在污水处理中几乎“无所不能”。微生物可以分为好氧性和厌氧性两种，它们处理污水的办法截然不同。在好氧处理过程中，人们需要不断将氧气鼓入污水池中，这称为“曝气”。充足的氧气使污水中本来存在的各种微生物能够大量生长起来，这些臭烘烘的污泥对微生物来说是可口的“美食”，它们在“大吃大喝”的过程中将污水内的各种物质转化为自己身体的组成部分，将代谢产生的二氧化碳等无害气体排出体外，使水体中溶解的营养成分逐渐减少。“吃饱了”的菌体们会聚集在一起，缓慢下沉到池底，成为“活性污泥”。处理过的水经沉淀分离“活性污泥”后，可以除去90%左右的有机物，水也就变清了。自然界中还有许多微生物是躲在没有氧气的环境中生长的，它们同样具有分解各种物质的能力，许多有机物就是在海底、河床的淤泥层中被逐渐分解的，厌氧生物处理就是人工模拟这个过程。与好氧处理不同，厌氧处理需要在密闭的容器中进行，也不用鼓风加氧。污水流入时会带入一些氧气，但这些氧气会很快就被入水口附近的好氧微生物消耗殆尽，然后水体就进入无氧状态，各种厌氧微生物便大展拳脚，逐渐分解各种有机物，使污水澄清。与好氧处理法相比，厌氧处理过程中会产生甲烷等气体，可以作为能源。用厌氧法可以处理的污染浓度范围也更广，但缺点在于处理周期较长。由于不同来源的污水含有的污染成分和浓度不同，常常把好氧处理和厌氧处理结合起来。有时候，对一些含有特殊的有毒物质或难以降解的物质的污水，还需要采取特别的工艺流程，分离培育特殊的菌种和专门的活性污泥，以达到理想的污水处理目的。 为什么所有的动物都要吃东西,为什么所有的动物都要吃东西地球上的动物可谓千差万别。从跳蚤到象，从蚊子到金鱼，从蚯蚓到孔雀，从蜘蛛到蟒蛇，好像彼此之间风马牛不相及，没有任何相似的地方。其实，它们之间有许多共同点，所有动物都要吃东西就是其中之一。为了活着，许多动物每天都得四处寻找食物。可以说，这是动物最重要的本能。小鸡从蛋里孵出来就会吃食，猪崽生下来就会吃奶。一旦食物断绝，所有的动物都会面临死亡。这是为什么呢？人的每次呼吸、心跳都要消耗能量我们知道，所有的生命活动都需要消耗能量，呼吸、心跳、运动都通过肌肉收缩来实现，神经细胞发出电脉冲、消化器官分泌消化液、细胞合成身体里面的大分子，也都需要能量。就像发电厂为了供电就需要烧煤或天然气那样，动物所需要的能量也要通过“烧燃料”才能获得。对动物来说，这“燃料”就是食物，食物的一个重要作用就是提供能量。其实动物利用食物的原理，和发电厂烧燃料来发电是一样的。发电厂烧煤，把它变为二氧化碳和水，燃烧时释放出来的能量被转换成为电能。动物也“烧”食物，食物也会被转变成二氧化碳和水。释放出来的能量不是用来发电，而是合成ATP（腺苷三磷酸）这种“高能化合物”，由它来供给各种生命活动所需要的能量。ATP（腺苷三磷酸）分子结构除了提供能量，食物的第二个重要作用，就是提供替补身体所需要的“零件”。组成蛋白质分子的氨基酸，组成脂肪的脂肪酸和甘油，维持正常生命活动所必需的维生素（作为催化化学反应的蛋白质——酶的“附加成分”），需要从食物中“提取”。新陈代谢伴随着生物的一生，生物的肌体需要不断更新。无生命的物体是不会更新自己的。一块岩石几十亿年间可以只发生极少的变化，从它所含同位素的比例可以计算出它的年龄；北极深层冰的组成也几乎长期不变，从它里面的气泡可以得知几十万年前空气的组成。但是生物是高度复杂和脆弱的，生物体里面的“构件”要持续不断地修补更新，生命才能延续。许多动物能活十几年到几十年，但是身体里面的大多数细胞活不了那么久。人的肠壁细胞每过两三天就要换一次，上皮细胞每28天左右换一次，肝脏细胞大约一年更换一次。就是人们觉得成年以后不会再生长变化的骨头，骨细胞每10年左右也要更新一次。细胞如此，细胞里面的分子的“寿命”就更短了。有些蛋白质分子的“寿命”只有几分钟。一些“寿命”很长的细胞，比如神经细胞，里面的分子也是在不断被替换的。人过了10年，尤其是成人，虽然看起来好像与10年前没有什么翻天覆地的变化，但是身体里面的细胞和分子在这10年间几乎都被替换完毕了。动物机体的不断复新，动物体内“构件”的修补更新，细胞中的分子替换，都需要食物来提供能量。 为什么水螅既能做“爸爸”又能做“妈妈”,为什么水螅既能做“爸爸”又能做“妈妈”1740年，日内瓦的某伯爵家中，家庭教师亚伯拉罕·权伯利正在给孩子们上课。伯爵家附近有条小水沟，清澈见底，布满了青苔。权伯利对这里非常感兴趣，每次上完课都会采集点水生动植物带回家观察。有一天，他发现了一种很小、很奇特的生物。它的身体细长，外形看起来像根小管子，立在石头上，顶上还伸出许多枝条，随着水流不停地摇摆。权伯利最初认为这是一种植物，就带回家养在玻璃缸里，想看看它长大后是什么样。可是经过一段时间的观察，他发现这种“植物”竟然会移动，还能够捕食水里的小虫子！原来这是一种名叫水螅的动物，那些“枝条”其实是它的触手。水螅土豆靠无性繁殖繁衍后代，它们的基因和母体的一模一样后来权伯利还发现，有时候水螅可以像植物一样，从身体上长出许多“嫩芽”，“嫩芽”长大后就从母体上脱落下来，成为许多一模一样的小水螅。水螅这种直接通过母体出芽生出小水螅的繁殖方式，称为无性繁殖。其实水螅也会像大多数动物一样进行有性繁殖，就是两条水螅靠在一起，其中一条产生精子，另一条产生卵子，精子和卵子结合形成受精卵，最终发育成新的水螅个体。既然水螅可以通过两种方式繁殖后代，那它们有什么不同呢？简单说来，无性繁殖产生的后代只有雌性，并且继承了母体全部的基因；而有性繁殖产生的后代既有雌性又有雄性，体内的基因分别来自父母双方。就像我们人类，你的鼻子可能看起来像爸爸，嘴巴却可能像妈妈。这两种繁殖方式哪种更好呢？科学家经过研究发现，水螅在营养充足的时候以无性繁殖为主，而在条件恶劣的时候，如春秋时节温差比较大，食物缺乏时，则进行有性繁殖。这说明，有性繁殖可以使后代有更强的生存能力。因为进行有性繁殖时，来自父亲和母亲的基因需要进行重新组合，这样就能产生更多的变异，使后代能够适应多种不利的环境，就是所谓的“青出于蓝而胜于蓝”，对生物提高生存竞争力来说是非常有意义的。自然界中能进行无性繁殖的大多是简单的低等生物，例如细菌、草履虫、水螅等。高等动物，包括人类则采用有性繁殖的方式来繁殖后代。狮子靠有性繁殖繁衍后代，后代既能遗传来自父母双方的基因也能产生新基因 为什么生物体可以抵抗病毒的攻击,为什么生物体可以抵抗病毒的攻击打喷嚏、流鼻涕……感冒病毒侵入了！如果不吃药，患者可能接连几天持续这些症状，并觉得身体不适，不过几天后，患者还是会恢复健康状态的。为什么患者不吃药，机体内却可以杀死感冒病毒呢？这是因为，人体内存在一个强大的防御系统——免疫系统，它能有效地抵御病原菌和病毒的侵犯。我们身体健康时，常常会忽略免疫系统这位“隐形卫士”，它每时每刻都在兢兢业业地保护着人体的健康。我们的生活环境到处有肉眼难辨的细菌、病毒，它们虎视眈眈，随时等待伺机侵入人体。如果没有免疫系统的保护，就算一颗灰尘也可能让人丧命。抗体呈“丫”字形，它们在识别抗原后，会立刻结合上去人类的免疫反应非常复杂，由多种细胞协作完成人体的免疫系统复杂而高效，当细菌、病毒等致病微生物侵入人体后，巨噬细胞会立刻出动，追捕入侵者，将它们吞噬。巨噬细胞如同清道夫一样，在人体内时刻巡视，只要遇到不是自己身体的细胞，就全部吞噬掉，这就叫非特异性免疫。巨噬细胞还会将分解后的入侵者片断“镶嵌”在细胞表面，这就是抗原，表示自己已经吞噬过入侵的病菌，并“通知”免疫系统中的T细胞，让这位免疫系统“重量级人物”做好准备，与入侵者全面开战。T细胞分三类：杀伤性T细胞、辅助性T细胞、调节性T细胞。杀伤性T细胞能够将已经被感染的人体细胞消灭掉，遏制入侵者的扩散；辅助性T细胞则负责召集更多的杀伤性T细胞投入战斗，并火速通知B淋巴细胞，B淋巴细胞能够产生专一的抗体，充当打击入侵者的“炮弹”。调节性T细胞的作用是告知B细胞和其他T细胞什么时间结束战斗。T淋巴细胞和B细胞具有特异性和记忆性，当第一次感染被抑制住以后，免疫系统会把这种入侵者的信息详细记录下来。如果它们二度来袭，免疫系统就能迅速反应，一举将入侵者消灭掉。白细胞正在追捕入侵的细菌为什么疫苗可以保护人体免受致病微生物的侵袭？这就是利用了免疫系统能够“记忆”这一特点。疫苗是病原微生物经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的生物制品。疫苗能够激发免疫系统，却对人体无害。它在人体“实战”之前，充当入侵者与人体免疫系统先进行“演练”，有助于人体免疫系统尽快认识并消灭与病原菌极其相似却不具有杀伤力的疫苗，使得大量的保护性物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等储存在人体中，并使免疫系统对这种病原菌产生记忆。当有朝一日与病原菌进行“实战”时，免疫系统便会依循其已有的记忆，更迅捷地制造出保护物质来阻止病原菌的伤害。牛痘疫苗的出现彻底消灭了威胁人类千百年的天花病毒，迎来了人类用疫苗迎战病毒的第一个胜利；疫苗也使脊髓灰质炎、乙型肝炎等多种疾病的患病人数大为减少。 为什么生物多样性会丧失,为什么生物多样性会丧失在生物进化的历史长河中，伴随着新物种的大量出现，很多旧物种相继灭绝，生物的繁衍交替从未停歇。地球历史上发生过多次大小规模不等的生物灭绝事件，中生代白垩纪末期，曾经统治地球长达1.7亿年的恐龙由于不能适应当时恶劣的环境条件而大规模灭绝，仅有少量恐龙演化为现今的鸟类而得以延续。不过，在人类文明出现以前，地球上生物多样性丧失的速度相对比较缓慢；而人类活动的出现和增多，对地表及生存在地球上的生物造成了深远而不可逆转的影响，极大地加速了物种的灭绝。自工业革命以来，人口数量的急剧增加和人口的迁移超过了以往任何时期，伴随着人类的足迹，地球的环境也被迅速改变，公路、拥挤、污染、噪声和垃圾随着城市化的进程涌进了乡村。人对生态资源的过度掠夺也随之出现：为了建造房屋、获得工业原料，人们对森林采伐过度；为了获得充足的食物和获取经济利益，非法捕猎屡禁不止。自然环境在人类的参与下发生了剧烈的变化。城市化对生物栖息地造成了更大威胁，使栖息地破碎和流失。生物栖息地是物种的家园，在非洲大草原和中国的热带雨林等地，多种多样的物种世世代代居住于此繁衍生息。由于人类的活动，过去那些大型的、连片的栖息地被分裂成小的、分离的栖息地，犹如一座座孤岛。而那些被困在小小的、分裂的栖息地中的生物，在面对掠食者、疾病和种间竞争时显得非常脆弱。想当年印度虎的领地曾经从印度延伸到亚洲太平洋沿岸再到中国北部以及中亚的一些地区；今天的印度虎，除了人工自然保护区以外，领地已经极为有限。除了栖息地的破碎，栖息地的流失更是使得许多生物无处可居。翅膀被石油粘住的海鸟环境污染和生物入侵，也是造成生物多样性丧失的重要原因。石油泄漏是造成海洋污染的一大杀手，漂浮在海面上的油污将空气和海水隔开，空气中的氧无法溶入海水中，降低了海水的含氧量，使大量鱼群集体死亡，而低空翱翔的海鸟一旦翅膀碰触到这些油膜，会因无法飞行而坠入海中。DDT曾作为农药在20世纪被广泛应用，后来人们发现这种农药会随着食物链的传递造成毒素的富集，它会破坏鸟类体内的钙代谢，使卵壳变得薄而易碎，无法孵出后代，导致种群数量急剧减少。生物入侵是指一种外来物种侵入到一个地区，占领了本地物种的生活空间，夺取了食物、日照、水源等，对本地物种的生存造成严重威胁，引起该地区原有生态系统平衡的严重破坏。空心莲子草（又名水花生）原产南美洲，是一种多年生草本植物，在生长高峰期每天可生长2～4厘米。1952年，上海附近岛屿首次发现了这种外来物种。20世纪50年代曾经作为猪饲料推广栽培，可是，疯长的空心莲子草却给人们带来了灾难：它们堵塞了航道；抑制了其他植物生长；密实的植物覆盖了水面，影响鱼类等生长和捕捞；在田间沟渠内大量繁殖，使作物产量受损，影响农田排灌；入侵湿地、草坪则破坏了景观。现在空心莲子草几乎遍及中国黄河流域以南地区。 为什么生物多样性对人类至关重要,为什么生物多样性对人类至关重要地球上，生活着大小不同、形态各异、难以计数的动物、植物、微生物。同样是动物或植物、微生物，有的具有相同的基因组，个体之间也能相互交配并产生正常的后代，这些具有相同基因组又能交配产生正常后代的生物就是一个物种。地球上的动物、植物、微生物都包含有多种多样的物种，这就叫物种多样性。在同一物种中的不同个体，也会出现这样、那样的不同。例如猫就有波斯猫、短毛猫、暹罗猫等品种。就算同为水稻，也有高矮不同，成熟早晚等多种差别。同种内不同个体的差异是由等位基因、DNA序列、单核苷酸差异等引起的，也就是说，同一物种内多种多样的个体是由于多种多样的遗传结构引起的，遗传结构的五花八门就称为遗传多样性。同一物种中也会有不同的品种地球上的生物都在特定的环境下生活，在特定环境下生活在一起的生物称为群落。例如森林、草原、江河、湖泊等特定地区就有特定的生物在那里共同生活，这些在森林里、草原上、湖泊中共同生活的多种生物就是群落，而它们与周围的无机环境如水、日光等连成一个独特的生态系统。由此可知，生态系统也是各不相同的，具有多样性。生物多样性通常指物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。联合国《生物多样性公约》对生物多样性下的定义是：生物多样性是指所有来源形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体。这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。马达加斯加是狐猴最后的家园热带雨林中的典型物种另外，人类文化（如游牧生活和移动耕作等）的多样性也可被认为是生物多样性的延伸。在各种各样的生态系统中，都包括四个基本组成成分，即无机环境、植物（生产者）、动物（消费者）和微生物（分解者）。每个生态系统中共同生活的生物之间依靠食物链（或食物网）相互联系。例如在北美洲生活着高达100多米的“世界爷”——巨杉的生态系统中，就同时存在着其他植物、动物和微生物。正是植物（生产者）利用光合作用从太阳获取能量，开启地球上的能量转换和物质循环。动物都是异养生物，是“消费者”，它们要靠摄取食物获得生命活动所需要的营养物质和能量。微生物中绝大部分是菌类，它们可以将复杂的有机物分解为简单的有机物或无机物，并从中取得自身需要的物质和能量，它们被称为“分解者”，也被称为大自然的“美容师”。假如没有它们，地球上将充满生物的遗骸，生命将无法持续发展。一切种类的植物、动物和微生物在地球上的能量转换和物质循环中都起着重要的作用，它们在维持生态系统平衡中贡献着自己不可或缺的力量。各种各样的物种为人类提供了丰富的食物、纤维和能量，它们还为人类提供了种类齐全的药材、充足的工业原料。多种多样的生物也是旅游和娱乐的重要资源。随着人类在地球上的活动，很多物种的生存受到了威胁，而物种种类的减少会导致生态失衡，威胁人类的生存。保护生物多样性对人类的可持续发展有着不可低估的作用。生态系统中能量和物质的流动 为什么生物的分类系统是变化的,为什么生物的分类系统是变化的在显微镜发明之前，林耐首次把地球上的生物分为植物界和动物界两界。按照林耐的分界法，植物有绿色的叶片，能进行光合作用，一般都有根扎在土中，不能自由活动。那些能自由活动，不能进行光合作用，以植物和其他有机物为食的生物则统统归入动物界。真菌虽然不能进行光合作用，但有根生在基质中，也不能自由活动，因此也被林耐归入植物界。在显微镜发明之后，人们不仅惊喜地在显微镜下看到了一大群单细胞微生物，也发现了许多其他的单细胞生物，如拥有叶绿体的眼虫。1866年，德国博物学家海克尔把原核生物中的细菌、蓝藻和单细胞真核生物中的真菌、原生动物、低等藻类和单细胞群体生物（如海绵等）归并为原生生物界，由此生物分类系统变成了三界。到1969年，美国生物学家惠特克等人提出了五界说。五界说中，把原核生物单独列为一界，把真菌从植物界中划出来成为真菌界，这样就把生物的界扩大为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界这五界。五界分类系统1974年，黎德尔认为原生生物界并不是一个自然类群，带有很大的主观随意性，于是他就将原生生物界中的所有成员分别纳入真菌界、植物界和动物界，这样五界就变成了四界。时间进入21世纪，人们对病毒的研究异常活跃，有人提议，病毒是非细胞生物，是一个非常独特而又极其重要的生物类群，应独立成界，即病毒界。但许多人认为，直到今天，病毒的起源依然是个谜，而生物分类系统是生物进化的历史总结，因此现在把病毒另立门户还为时过早。 为什么胎儿、婴儿期要特别小心,为什么胎儿、婴儿期要特别小心人的生存离不开环境。每天，人们都要依赖外界食物中的营养，合成自身需要的物质、储存能量，也要不断地把体内的物质分解、释放出能量。因此，自然界中的光、水、气以及病毒、毒物等都会影响人体生理状态的稳定。此外，人是高等的智慧动物，拥有情感，焦虑、紧张等精神状态同样也会影响生理状态的稳定。母腹中的胚胎、胎儿以及新生儿对环境更是敏感，在他们体内，细胞正在旺盛分裂，基因表达程序也处在重新编制期。细胞中的DNA大量合成，同时，精致的DNA甲基化模式也正在构建中。流行病学和实验资料表明，在细胞分裂旺盛和DNA合成速率极快的胚胎、胎儿、婴幼儿阶段，一旦受到较为恶劣环境的影响，就可能大大增加造成持久的表遗传改变的概率。科学家们发现，如果出生前母体供给胎儿的营养过剩导致了出生超重，会增加胎儿未来罹患乳腺癌和小儿白血病的风险；如果出生前由于母亲营养不良导致婴儿出生时体重过低，那么胎儿成年后患代谢综合征和心血管病的风险就会增加。由此可知，孕妇及处在成长发育期的婴幼儿，要特别注意恶劣环境的影响。因为，婴幼儿阶段是人体生理稳定状态的初建时期，由于细胞分裂，DNA合成以及细胞分化都处在增速阶段，所以比成年人更容易受到环境因素影响，也更容易出现环境致畸的可能性。精神状态也会影响生理状态的稳定性 为什么藤壶能牢牢地附着在礁石上,为什么藤壶能牢牢地附着在礁石上附着在岩石上的藤壶当我们在海边行走时，很容易看到岩石上密布的一个个淡白色、棕褐色或灰黑色的硬硬的壳。这些东西，其实是节肢动物大家族中的成员，学名叫藤壶。藤壶是一种固着生活的动物，外形有些像一只倒扣的碗，那是身体外面包着的石灰质硬壳。藤壶并不在海洋里游泳生活，而是成群地固着在海岸、礁石、码头船坞的木桩、绳缆或船底，任凭惊涛骇浪，它自岿然不动。藤壶为什么能牢牢地附着在岩礁和船体上呢？这是因为在藤壶和附着物之间有一层强力胶。藤壶在找到一个合适的地方后，就会分泌出一圈胶，这种透明胶刚分泌时是没有黏性的，但是渗透到附着物的空隙中后，在短时间内就会形成不透明的橡胶块。形成的橡胶块胶体主要含有蛋白质和碳水化合物，具有极强的黏着力和抗生物降解性，从而保证了藤壶极强的吸附能力。别看藤壶的个体不大，但吸附力非常强。若想用手直接把它从附着物上拔起，那几乎是不可能办到的事。在海边采集藤壶的人，通常必须借助铲子类的硬金属器材才能将它敲下来，并且附着物的表层也会一起被剥离下来。藤壶不是一个挑剔的家伙，它们会在各种地方安家，所以附着物的类型多种多样，凡是硬物的表面，均有可能被它附着。海岸的岩礁、码头、船底等都是目标，甚至很多动物的身体表面也会被藤壶当作定居点。人们常常可以在鲸鱼、海龟、龙虾、螃蟹等的体表，发现一个或几个藤壶。 为什么说DNA也有“指纹”,为什么说DNA也有“指纹”人的指纹各不相同，有其内在的形成原因，那就是DNA分子中的“基因”，指纹的多样性也就来源于基因的多样性。说来也怪，“基因”同样也有“指纹”，这就是“DNA指纹”。其实，地球上任何两个人之间，99.9%的基因组都是相同的，决定差异的关键就是看起来微不足道的0.1%了。不过，要是考虑到每个人的基因组中有大约30亿个碱基对，这0.1%的差别就不能小看了，人的DNA指纹也由此而来。在DNA水平上如何区分不同的人呢？研究人员至今发现了3种方法，也称为三代指纹。几乎每个人的DNA图谱都不相同1984年，英国莱斯特大学的遗传学家亚利克·杰弗里斯教授，采用只能切断某些序列的酶对人类基因组进行切割，得到了许许多多长度不同的DNA片段，经过电泳可以使这些片段按长短次序分布，再利用放射性同位素的探针进行标记，在X射线胶片上，这些条带看起来就像商品上的条形码。由于这种图纹极少有两个人完全相同，故称为“DNA指纹”。实际上，DNA指纹相同的概率比指纹相同的概率还要低很多！1985年，研究人员发现除了在人类庞大的基因组中只出现一次的基因序列外，DNA上还有很多由几个特定的核苷酸首尾相连串连在一起，形成珍珠项链一般的重复序列，如ATGCATGCATGC，不同人中重复单元的重复次数是有差别的。于是，这些序列被称作可变数目的串联重复序列（VNTR），成为第二代基因指纹。1996年，单核苷酸多态性（SNP）成为第三代基因指纹。在人体基因组中，大约每隔1000个核苷酸，就会出现一次单个核苷酸的改变，在某一个DNA区段上，由于单个核苷酸改变而形成的差异就是SNP。不同的两个人之间，某一个特定位点的SNP可能是相同的，也可能是不同的，但是采集多个位点的SNP信息一同进行比对，就可以进行身份鉴定了。一个SNP上的序列信息可以通过基因测序来鉴定，由于SNP在人体中存在的数量巨大，现在常常借助于基因芯片技术，对多个位点进行检测，以提高检测效率。 为什么说DNA指纹比血型检测更可靠,为什么说DNA指纹比血型检测更可靠人体细胞中，每个基因组含有约30亿个碱基对，人与人之间不同的碱基对数目多达几百万个，因此DNA指纹也因人而异。DNA指纹与指纹一样具有“个体特异性”和高度稳定性。在法医鉴定采用DNA指纹作为鉴定依据之前，血型是区分不同个体的最主要手段，由于人的血型种类有限，因此适用范围也非常狭窄。法医在现场遇见的大部分都是干燥、陈旧的血痕。这时，血细胞已干瘪或破坏，血型物质的保存期一般只有几天到2～3个月，因而许多血型物质已被破坏或受到干扰，使测定血型变得很困难。但细胞中“DNA指纹”的保存期长，鉴定使用量小，可以通过现代生物学技术进行扩增和富集检测；同时，由于DNA存在于除红细胞外的全部细胞中，因此血液、唾液、毛发根部、精液等样本，均可以通过基因指纹的鉴定来判别嫌疑人。DNA指纹可以用于强奸案侦破、结果显示：一号嫌疑犯（Suspect1）的DNA指纹与证物精液样本（SpermDNA）相吻合，二号嫌疑人（Suspect2）被排除1988年，美国佛罗里达州法院在审理一起强奸案中，首次允许将DNA指纹技术应用于法医鉴定。1989年，该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。虽然基因指纹应用于现代刑侦技术的历史还很短，但已经受到了特别的重视。中国警方利用DNA指纹技术已侦破了数千例疑难案件。用它来寻找和捉拿罪犯的效果绝对不容小觑。现在，DNA指纹已成为警方破案和捉拿罪犯的重要手段，有DNA指纹作证，犯罪分子将难以遁形。 为什么说“巴氏消毒法”挽救了法国酿酒业,为什么说“巴氏消毒法”挽救了法国酿酒业对人类而言，同样都是“发酵”，有些是大好事，有些却是灾难。有没有办法使“发酵”专门为人类造福呢？巴斯德经过自己的努力，最终交出了一份令人满意的答卷。老板们向巴斯德求助的本意不光是为了找到酒变酸、醋变味的原因，而是要找到酒不变酸、醋不变味的办法。因此，巴斯德为了消灭做坏事的微生物，立即进行了科学试验。他用文火给刚酿造好的酒和醋加热，加热到一定温度保持一定时间就停止加热，然后立即将装酒和醋的桶密封。就是这个“文火加热再密封”的实验，居然使酒和醋在很长时间内不再变质。巴斯德用这种办法终于挽救了比格特酒厂和图尔城的醋厂。当初把在63℃处理30分钟防止食物变质的方法叫作“巴氏消毒法”。19世纪的巴氏消毒装置巴氏消毒法不胫而走，传遍全国。法国的政要们知道后，立即派遣船只，装上6500升经巴氏消毒法消毒的美酒，同样也装上500升不经消毒的美酒，从法国起航直抵非洲。经过几个月的漂洋过海，装酒的船终于抵达了非洲。法国主人们在目的地请客饮酒，经过消毒的酒依然香醇可口，而未经消毒的酒已变质发酸、无法入口了。自此之后，巴氏消毒法从法国走向了世界。许多食品行业都开始采用巴氏消毒法，如牛奶、果汁、啤酒等用巴氏消毒法消毒后，产品质量在长时间内都能得到较好的保证。许多科学家从巴斯德的工作中看到了发酵造福人类的美好前景，于是全身心地投入发酵事业中，在他们的不断努力下，现在许多发酵产品都被开发出来。经过人类的精心设计，利用微生物的生命活动为人类制造产品的工程技术通称为微生物工程，因为它都是以“发酵”的方式来完成的，所以也叫“发酵工程”。 为什么说人类基因组序列图的绘制只是认识生命的起点,为什么说人类基因组序列图的绘制只是认识生命的起点2000年人类基因组“工作框架图”发布以后，全世界为之震撼，有人当即宣称“基因序列将使大部分人类疾病诊断、预防和治疗难题发生革命性的变化”。很多人仿佛觉得，人类在认识生命过程中所遭遇的一切困难和挫败瞬间就能迎刃而解。然而，随着时间的推移，随后10多年间的事实表明，人类基因组序列图的绘制并没有在医疗实践中发挥出人们预想中的重要作用。这也表明，生物系统本身是复杂的，人类基因组序列图的绘就，仅仅是认识生命、维护人类健康的万里长征中的第一步。在之后的一段相当长的时间内，人类需要在绘制的人类基因组序列图基础上，进一步研究基因与环境、基因与基因、基因与非编码DNA序列、基因与蛋白质之间的相互作用，而且要重视研究成果在人类健康长寿和疾病防治中的应用，这些就是后人类基因组时代的重要任务和目标。生命的奥秘等待着人们的进一步探索在后人类基因组时代，特别值得重视的研究内容是“蛋白质组”。所谓蛋白质组，就是指一个细胞或一种组织的基因组所形成的全部相应的蛋白质。人体的200多种细胞中都有相同的基因组，可基因发挥作用的大小和时间却是不同的，这使得不同种类的细胞中含有不同的蛋白质组，比如心肌细胞和皮肤细胞。不仅如此，在生物体的一生中，蛋白质组是不断变动的，比如从少年到老年，细胞中的蛋白质在不断地变化。因此，每一种生命活动形式，都是特定蛋白质群体在不同时间和空间出现并发挥作用的不同组合的结果。那些编码蛋白质的DNA序列并不能提供这些信息，所以仅仅研究编码蛋白质的DNA序列无法揭示整个生命活动的规律。在后人类基因组时代，人类基因组研究还需要与表基因组研究相结合。现有研究已经表明，人类基因组含有两类遗传学信息：一类是传统遗传信息，贮存在DNA的序列中，提供了合成生命所必需蛋白质的模板；另一类是表遗传信息，贮存在原始基因组结构表面的各类染色质修饰及其组合之中，它们提供了何时、何地和以何种方式应用遗传学信息的指令。两者相辅相成，完成发育过程和遗传性状(表型)的形成。另一方面，表基因组使不断变化着的环境条件与相对稳定的基因组之间相互连接，通过多种表遗传机制的改变，调节基因的作用，从而将基因型和环境与表型及疾病联系起来。人类基因组序列图的绘制为科学家提供了宝贵的庞大信息库，在后人类基因组时代，生命科学面临着更多的机遇和挑战，人类对生命的探索即将进入崭新的阶段。人类基因组计划测定的DNA序列被打印出来，装订成书 为什么说土壤是微生物的大本营,为什么说土壤是微生物的大本营土壤中聚集了大量的微生物，一克沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿个。微生物能在土壤中蓬勃生长，是因为土壤中的各种营养条件、空气和水分为微生物提供了良好的生存环境。土壤中有多种类群的微生物，它们对自然界物质的转化和循环起着极为重要的作用。 为什么说巴马人长寿与DNA甲基化有关,为什么说巴马人长寿与DNA甲基化有关巴马是一座位于广西壮族自治区河池市的小县城，这里森林繁盛、风景秀丽、空气清新，有12个民族生活在这片安静的土地上。近年来，这座人口不足30万的县城引起了世人的极大关注。原来，这里被誉为“世界长寿之乡”，百岁家庭屡见不鲜。巴马人长寿的秘诀是什么？是基因、饮食，还是环境？北京大学老龄健康与家庭研究中心的研究，为众人关注的长寿之谜给出了新的答案。与单一疾病不同，人的健康长寿取决于多种器官和多细胞的协调平衡，因此是很多基因共同作用的结果。科学家们通过对巴马人群的研究结果发现，该地区居民的DNA甲基化总体水平比较高，这个结果表明，DNA甲基化对人的延年益寿有益。风景优美的巴马人类基因组中含有约40%重复序列和转座子，如不把它们“管制”起来，就可能引发基因突变和染色体重排。在进化过程中，人类基因组就采用甲基化的方法使它们失去活性，保证了基因组的稳定性。已有研究资料指出，在衰老过程中甲基化程度下降，会使基因组稳定性下降，进而促使各类疾病的发生。长寿之乡的环境、饮食，或能延缓DNA的低甲基化，或多提供甲基的供体，提高基因组甲基化的水平，就可能延缓衰老、达到健康长寿的生命状态。不过，现在对DNA甲基化的功与过还不能轻易下结论，科学家们正积极地开展进一步的研究。另外，根据研究所得的数据，科学家认为，生活方式、饮食习惯和生存环境都会影响DNA的甲基化。所以，如果你想长命百岁，一定要及早注意生活环境，培养健康的生活方式和合理的饮食习惯。 为什么说微生物是最早出现在地球上的生物,为什么说微生物是最早出现在地球上的生物科学家估计，地球从形成到现在，已经有46亿年的漫长历史了。从一个荒凉的地球转变成现在这个充满生机的地球，微生物在其中发挥了不可磨灭的作用。原始的地球没有有机物，甚至连现代高等生物生存所必需的氧气都没有。虽然到目前为止，对于最早的生物是如何在地球上出现的问题，人们只能给出推测性的答案，但毫无疑问，最早出现在地球上的生物一定是微生物。由于原始微生物不需要氧气，能够通过转化各种无机物获得能量，所以能在古地球的严酷环境中顽强生存。我们从现代的微生物中也可以找到这些原始生物的影子：耐热菌、耐盐菌、厌氧菌等。早期的微生物默默地生存、繁衍、进化，为地球积累有机物。大约27亿年前的某一天，蓝细菌闪亮登场，这是一种能够进行光合作用的微生物，通过光合作用，产生了氧气。这可能就是地球上最早出现的氧气。蓝细菌蓝细菌附着在海中的石灰岩上不过，这些宝贵的氧气产生后，并没有立即被释放到空气里，因为当时的水体中溶解着大量的金属离子，这些离子立即“抢”走了蓝细菌所产生的氧，形成金属氧化物，并沉积到水底。现在的很多铁矿、铜矿等可能就是那个时候形成的。金属的沉积使水体中的金属离子的浓度逐渐降低，为更复杂的生物诞生创造了有利环境。随着水体中金属离子的减少，蓝细菌产生的氧气终于开始进入空气，并逐渐积累起来。这些氧气的存在改变了地球的面貌。原来占优势的厌氧微生物只得躲到一些没有氧气的角落，接触氧气对它们来说可是致命的。与此同时，各种好氧的微生物占领了地球空间，加速了生物进化的进程。经过大约20亿年，空气中的氧气终于到达3%，为动物和植物的出现创造了条件。新出现的植物更是加入到生产氧气的行列中，使得氧气浓度的提升大大加快。微生物能够通过分解动物尸体，使地球上的物质能够被循环利用微生物在地球上的繁衍，不仅制造了氧气，还参与了土壤的形成，为动物、植物的生存提供了家园。它们还帮助地球上的各种元素进行循环利用。以生命必需的氮元素为例，就是在微生物的“操纵”下，在氮气、蛋白质（氨基酸）、硝酸盐、亚硝酸盐、铵离子等多种形式间转换。微生物通过固氮为植物提供营养，通过分解动物排泄物及动植物遗骸，将各种形式的氮元素转化为氮气或植物可以吸收的形式，保证氮的循环使用，使地球上的生物不会因为缺氮而无法繁衍生存。 为什么说微生物是生物多样性最突出的生物,为什么说微生物是生物多样性最突出的生物虽然与动物和植物相比，人类看到的微生物世界只是“冰山一角”，但是，微生物却是芸芸众生中多样性最突出的生物。微生物具有丰富的物种多样性。1995年，有人报道当时已记载的微生物有20万种。可是，由于每年新发现的微生物数量远远超过动物、植物的数量，有明显的潜在优势，加上还有99％的微生物目前还处于“不可培养状态”，所以有的学者估计，现存于地球上的微生物可能有2000万种，这其中海洋微生物占了“半壁江山”。微生物生理代谢类型的多样性也远远超过其他物种。它们能利用和分解石油、天然气、纤维素、木质素等地球上最丰富的天然有机物；为了养活自己，它们有特种产能方式，如自养细菌的化能合成作用，细菌的循环光合作用，嗜盐菌的紫膜光合作用等；根瘤菌和其他固氮菌能进行有“地球上第二重要化学反应”之称的生物固氮作用；微生物能分解剧毒物质（氰、酚）和持久性有机污染物（如有机氯农药、多氯联苯和二英等），是名副其实的“环境卫士”。盐生盐杆菌微生物的代谢产物极其丰富，与人类关系密切。它们将成为继石油、煤炭和天然气资源枯竭后人类社会可永久利用的资源宝库。据2008年的统计，微生物的代谢产物种类多达5万种，并以每年500种新产物的速度迅速增长着。各种食品、饮料、调味品、抗生素等药物、化工原料、生物能源、可降解塑料、酶类、植物促生长素和无公害农药等，都是微生物为我们带来的福祉。微生物广泛分布于地球表层各类环境中，它们是各种生态系统的先驱者和创纪录者，能在种种极端恶劣环境如高温、低温、高酸、强碱、缺氧、浓盐、高压或高辐射条件下顽强生存。微生物生态系统的类型是任何动物、植物所无法比拟的，包括土壤圈、水圈、大气圈、岩石圈和冰雪圈；微生物之间以及它们与高等动植物间存在互生、共生、寄生或抗生关系；特别是众多适合生活在地球形成早期那样严酷的极端环境下的嗜极菌，更是人类未来的宝贵资源库。微生物所拥有的物种多样性、生理代谢类型多样性、代谢产物多样性、生态系统多样性，归因于微生物遗传基因的多样性和独特性。20世纪末，由于人类基因组计划的巨大推力，微生物基因组的研究一马当先，截至2010年年底，已公布的微生物基因组多达1300余种，这虽然是20余万种微生物基因组的一小部分，但可预想这项研究在未来有着广阔前途和潜在价值。 为什么说微生物细胞是最先进的生物化工厂,为什么说微生物细胞是最先进的生物化工厂微生物虽小得人眼看不见，但本领神奇，每个微生物细胞其实都是一个最先进的生物化工厂。厂内的生产流水线数量惊人，微生物学家称之为“代谢途径”，生产线上的操作员是细胞所特有的“酶”，它们构成网络，协调有序同时工作。细胞合成产品的速度令人难以置信。微生物能在十几分钟之内就像拉拉链一样把千千万万个核苷酸按照特定的顺序连接起来，而且一气呵成，不出差错。赫赫有名的大肠杆菌能够在30分钟内合成比它自身长1000多倍的遗传物质DNA，与此同时，它还能合成2000～3000种蛋白质。此外，微生物还能合成脂肪、多糖、维生素等有机物。如果有足够的合成材料，半小时内它就可以再造一个与自身一样大小的细胞工厂。微生物还能用来降解塑料微生物加工产品的效率非常高。一昼夜能加工超过本身体重几十倍的原料。如乳酸菌1小时就能生产超过自己体重几十倍的乳酸，谷氨酸棒杆菌30小时左右合成的味精产量，可超过菌体自身的几千倍。微生物细胞工厂的可塑性很强。它允许人们对它的作业流水线进行部分或彻底改造，“愿意”按照人的意图生产各种各样更多更好的产品，不辞辛劳地为人类服务。 为什么说新能源的开发离不开微生物,为什么说新能源的开发离不开微生物随着石油、煤炭等化石燃料资源的枯竭，人类已面临能源危机。解决能源危机关乎人类前途，各国都在全力开发安全、实用的新能源。而在新能源的开发过程中，很多地方都可以看到微生物的身影。微生物在发展新能源中的最大优势，是在生产能源物质的同时，消耗各种废弃物质，真正实现减少排放，对环境保护具有重大意义。新能源中，最受瞩目的是能够替代石油的液体或气体燃料，包括可以直接用于现有的各种汽车发动机的生物乙醇、生物丁醇、生物柴油等。在美国，加油站所销售的汽油中，都含有10%的乙醇，以减少对石油的需求。在食品和发酵工业中，人们早已应用微生物技术来生产各种有机物质，技术上比较成熟。但目前用来生产生物燃料的主要是一些粮食作物或经济作物。在巴西利用甘蔗生产生物乙醇，在美国主要用玉米和大豆，而在欧洲则主要用的是油茶籽和亚麻籽。在尚有不少人处于贫穷和饥饿境地的今天，这种做法有与人争粮的嫌疑。怎样让微生物更加有效地利用秸秆、枯枝、草等废弃物来生产各种生物燃料，是急需攻克的难题。一辆以生物气体作为燃料的巴士行驶在瑞典街头除了液体燃料，微生物还可以生产甲烷﹑氢气等气体燃料。农村常见的沼气池，就是微生物生产气体燃料的范例。将农业废弃物、人畜粪便等排入封闭的地下空间，经过微生物的厌氧发酵，产生沼气。沼气的主要成分是甲烷，可以用作日常生活的燃料，也可以经燃烧后发电，支持家庭的各种能源需求。微生物还能在生产氢气时大显神通，一些藻类在缺乏氧气的条件下进行光合作用时，就会产生氢气。还有许多厌氧微生物可以利用废弃有机物生长，并释放氢气。科学家通过微藻制造出生物柴油。微藻生长迅速，在自然界分布广泛另一种能源微生物——微藻，近年来成了科学家们的新宠。这是一种单细胞藻类，具有光合作用的能力。在光照条件下，可以固定二氧化碳，将之转化为有机物。更为可贵的是，一些微藻具有很高的油脂含量，经过一定的加工，就可以成为生物柴油。由于微藻高密度生长，且比较容易实现工厂化生产，比一般的植物具有更大优势，所以世界各国都在为开发微藻的产能潜力而紧锣密鼓地进行研究。微生物制氢流程图 为什么说是自然选择造就了单细胞动物和单细胞植物,为什么说是自然选择造就了单细胞动物和单细胞植物达尔文认为，同一种生物在相同条件下生活时，自然选择可以按不同的方向进行，这样同种生物就会产生出不同的后代。大约在25亿年前的原始海洋中，原始单细胞生物的数量不断增加，对现成的有机物消耗量越来越大，食物已经供不应求，死亡越来越逼近原始单细胞生物。与此同时，原始单细胞生物在消化分解食物的过程中所释放出的二氧化碳也越聚越多，二氧化碳的增加为光合作用创造了条件。现在的植物细胞模型，细胞质中的叶绿体使得植物真正实现了“自给自足”此时，原始单细胞生物中至少产生了两类变异：一类是细胞膜很薄的单细胞生物，这些生物的细胞能随着细胞质的流动而滚动，有的还能伸出“伪足”，就像长了脚，这些会动的细胞可以在消耗完四周的现成食物后换个地方继续觅食，而那些不会动的细胞就只能在原地等死；另一类产生变异的单细胞生物虽不能动，但体内有了叶绿体，膜外还有一层厚厚的壁，因为它们能自力更生制造有机物来养活自己，所以不必依赖现成的有机物，真正实现了“自给自足”。这两类变异所产生的生物在生存竞争中取得了胜利，它们的后代得以繁衍和壮大。眼虫介于植物和动物之间，它既能进行光合作用，又能自由运动，既像动物又像植物科学家们推测，同一种原始单细胞生物，就是这样通过自然选择，产生了原始的单细胞动物和单细胞植物的。今天我们看到的变形虫﹑草履虫和小球藻的祖先，或许就是这样来自同一种原始单细胞的。 为什么说生男还是生女是由男性决定的,为什么说生男还是生女是由男性决定的每个人的生命都开始于受精卵，受精卵里有46条染色体，如果这46条染色体刚好是23种形状，每种形状各有2条染色体，那就等于受精卵中有23对染色体，可以写成23Ⅱ，或者22Ⅱ+XX，“Ⅱ”代表一对。具有22Ⅱ+XX染色体的受精卵发育为人时，肯定是女性，而如果受精卵中的46条染色体有24种不同形状，其中22种都成双成对，其他两个各不相同，那么可以写成22Ⅱ+XY，这种受精卵将来一定会成为男性。实际上，男人和女人的区别就在于一条染色体是X还是Y上，这个具有性别差异的染色体就称为性染色体，睾丸决定基因就坐落在Y染色体上。而不管是男性还是女性，都有的22Ⅱ，就称为常染色体。人类的染色体中有22对都成双成对，另外一对染色体——性染色体与性别有关：男性的性染色体组成为XY，而女性的性染色体组成为XX一个卵子中的性染色体只能为X，而一个精子中的性染色体既可能是X，也可能是Y精子和卵子又是怎样产生的呢？现在已经清楚，精子是男性体细胞经过减数分裂产生的，卵子是女性体细胞减数分裂产生的。减数分裂过程把染色体的数目减少了一半，比如，女性的体细胞中的染色体为23种，每种形状为一对，即22Ⅱ+XX，那么减数分裂所得到的细胞，也就是卵子中的染色体都为22Ⅰ+X，不会有其他种类。男性就不同了，因为男性体细胞中的染色体有24种，即22Ⅱ+XY，减数分裂产生的精子既可以是22Ⅰ+X，又可以是22Ⅰ+Y，有两种可能。当22Ⅰ+X的卵子和22Ⅰ+X的精子结合时，受精卵中的染色体组成就成为22Ⅱ+XX，将来会发育成为女性；当22Ⅰ+X的卵子和22Ⅰ+Y的精子结合成受精卵时，受精卵的染色体组成就成为22Ⅱ+XY，将来会在Y染色体上睾丸决定基因的作用下发育成为男性。 为什么说疾病都与遗传物质有关,为什么说疾病都与遗传物质有关按照遗传物质所起作用的不同，疾病大体上可以分为五类：单基因遗传病、染色体病、多基因遗传病、线粒体遗传病和体细胞遗传病。很难设想，有哪种疾病是完全与遗传无关的。传染病曾一度被认为与遗传无关，因为许多传染病的病原体都已经非常明确。但人体内存在的一系列防护因子，对感染的易感性起着重要作用，而这些防护因子都是由遗传决定的。 为什么说病毒既无生命又有生命,为什么说病毒既无生命又有生命噬菌体们吸附在大肠杆菌表面，争先恐后地向大肠杆菌体内注射自己的DNA偌大的自然界，有没有既无生命又有生命的物体呢？有，这就是千奇百怪的病毒。病毒是一种蛋白质包裹着核酸的复合物，这种复合物在细胞外面就同核酸和蛋白质单独存在时一样，既无新陈代谢能力，又无繁殖能力，当然也没有遗传变异及与环境相适应等能力，死气沉沉，是非生命物质，可一旦进入细胞后，就成为有生命的物体。只能进入动物细胞的病毒称为动物病毒，只能进入植物细胞的病毒就称为植物病毒，而只能进入真菌或细菌的病毒就分别称为真菌病毒和细菌病毒了。细菌病毒还有一个名称叫“噬菌体”，它因能“吞噬”细菌而名扬四海。有一种专门以大肠杆菌“为食”的噬菌体，在电子显微镜下，这种病毒呈现出一个多角形的头和一根管子状的尾部，头和尾都由蛋白质组成，而在头的中间，包藏着一个核酸分子，这个核酸分子是脱氧核糖核酸，简称DNA。当噬菌体接触到细菌后，尾部立即吸附在细菌的细胞表面，同时分泌出一种能溶解细胞壁的酶，在细菌表面打了一个洞；然后噬菌体内的DNA就经过这个洞，长驱直入，进入细菌体内，而噬菌体的蛋白质就留在细菌外面。噬菌体的DNA进入细菌之后，立即利用细菌体内的各种物质，按照自己的需要合成新的物质。新物质中包括噬菌体的DNA，噬菌体的蛋白质，帮助把噬菌体蛋白质和噬菌体DNA装配成噬菌体的物质，还有能破坏细菌、释放噬菌体的物质。就这样，一个噬菌体的DNA进入细菌体内后，噬菌体通过新旧物质的转换，即新陈代谢，繁殖出更多的噬菌体，而且在繁殖过程中也出现了遗传变异和环境适应等现象。由此可见，进入细胞后的病毒，果真成了名副其实的生物体。 为什么说白血病与染色体异常有关,为什么说白血病与染色体异常有关由于医疗水平和科学技术的发展，很多过去难以医治的疾病都已相继被攻克。但伴随着现代社会的发展，很多疾病的发生率也在逐渐提高。白血病就是这样一类发生率在逐渐提高的、严重危害人类生命的疾病。在恶性肿瘤的死亡率中，白血病位居前列，尤其在儿童及35岁以下成人中更是高居第l位。现代医学已经发现，白血病是白细胞分化受阻的骨髓造血干细胞疾病，它的发生与遗传和环境有密切的关系。众所周知，白细胞原本是人体的“免疫卫士”，在健康人体中，它们保持一定的数量，分散在血液中，一旦有病菌侵入人体，白细胞会立刻增加自身数量，与病菌展开殊死搏斗。而白血病患者的白细胞却出现了增殖失控、分化障碍、凋亡受阻，停滞在细胞发育的不同阶段，使得骨髓和其他造血组织中的白血病细胞大量增生累积，并浸润其他器官和组织，导致患者出现发热、凝血或出血、脏器受损等严重症状。特别是易在青少年时期发生的急性粒细胞白血病，更是发病迅速，症状险恶，治愈率很低。血管中的红细胞和白细胞对白血病患者进行常规细胞遗传学检查时发现，众多类型的白血病患者的染色体出现异常。如慢性粒细胞白血病、急性淋巴白血病、急性非淋巴白血病等病的患者就有染色体畸变，这可能就是导致白血病患者发病的原因之一。白血病患者染色体畸变的发生是遗传和环境影响的结果。其中环境污染的影响是主要原因，如电离辐射、化学药物、病毒感染等都可能诱发染色体改变。在日常生活中，如果接触核放射、医用辐射、苯类化合物，以及含有放射元素的矿物，都会引起人体细胞染色体的断裂和重组，遗传结构的改变会使得正常细胞发生不可逆的转化，成为不受控制的癌细胞。对染色体畸变的研究，不仅可以探索白血病的成因，也为临床诊断和靶向治疗以及预后判断奠定了基础。随着现代科学和医疗技术的进步，白血病也终将被人类征服。 为什么说糖尿病是遗传病,为什么说糖尿病是遗传病我们常常听说，长辈中若是有人患了糖尿病，子女中患糖尿病的概率会比其他人高。但患者亲属中的发病率，又不是像单基因遗传病那样的50%或25%。科学家发现，这类疾病的“易患性”是数量性状，即由多个微效基因决定，在群体中的变异是连续的。也就是说，人群中大部分个体的易患性接近平均值，易患性很低和很高的个体都很少。当易患性高到超过一个界限，那就发病了。其实，不只是糖尿病，还有一些先天畸形（如唇裂、腭裂等）、心血管病（比如高血压、冠心病），以及精神分裂症、强直性脊椎炎等，在患者亲属中的发病率都会高于一般群体，这说明它们是与遗传有关的，它们和糖尿病相似，由此，这类疾病被称为“多基因遗传病”。多基因遗传病患者子女的发病率比普通人高出许多倍。所以，父母是糖尿病患者，子女患糖尿病的风险较高。而亲缘关系越远，患者亲属的发病率越低。例如，虽然唇裂患者子女的发病率比普通人高出20多倍，可是他们孙辈的发病率降低了很多，为普通人的6倍。科学家们还发现，同样在唇裂患者中，若是患者亲属中患病成员越多，该病的再发风险也越高；同时，病情越严重，亲属中再发风险也越高。另外，糖尿病虽然有着遗传因素，但发病也同样受到环境等后天因素的影响。因此糖尿病患者的子女更应培养良好的饮食习惯，预防肥胖，适度运动，以此预防糖尿病的发病。血糖测试 为什么说组成基因的物质是DNA,为什么说组成基因的物质是DNA基因的组成物质是DNA，这是经过40多年研究才得出的结论。1911年，摩尔根等科学家发现，在体细胞中染色体都是成双成对的，而在性细胞中，染色体都是成单的。由此使科学家们相信，组成基因的物质必然存在于染色体中。随着分析技术的进步，染色体的“零件”很快被查清楚，不管是动物还是植物，染色体都由DNA、RNA和蛋白质这三种物质组成。这三种物质中，只有DNA既存在于体细胞中，又存在于性细胞中，而且性细胞中的DNA数量恰好是体细胞中的一半。因此，DNA是基因的组成物质似乎就有了事实根据。肺炎球菌但是，细菌这样的微生物，它们的结构非常“简陋”，根本就装不下染色体这种庞然大物，对它们来说，基因搭载在哪里呢？科学家们设计了一系列精巧的实验去揭示其中的奥妙。肺炎球菌是一种球形的细菌，它们常常会聚在一起连接成串。这种细菌有两种：一种有毒，会引起肺炎；一种则无毒。是什么决定了这两种不同的类群呢？英国细菌学家格里菲思进行了一系列的研究。他把加热杀死的毒型肺炎球菌（S型菌）和活的无毒型肺炎球菌（R型菌）分别注射到小鼠体内时，两种小鼠都安然无恙。可是，把加热杀死的S型菌与R型菌混合后，再注射到小鼠体内时，小鼠却死掉了。格里菲思猜想，大概在加热杀死的S型菌中，有某种或多种物质能使活的R型菌“变”成S型菌，他把这种改变了R型细菌性质的物质称为“转化因子”。转化因子是什么？格里菲思又做了新的试验，他在培养R型肺炎球菌时，把样品分成了两份：一份里面加入已死的S型菌，另一份中不加这种死菌。结果，加了死菌的样品中，长出来的细菌除有R型外还有S型，而不加死菌的样品里，长出来的细菌全部是R型。这个结果使他更加坚信，加热杀死的S型菌中，肯定存在着“转化因子”，并且这种“转化因子”能够耐受一定的高温。正当他打算继续为寻找转化因子而做准备时，却在1941年的伦敦大轰炸中不幸丧生。格里菲思与世长辞了，但科学家们对“转化因子”的探索并没有终止。在他之后，美籍加拿大科学家埃弗里和他的同事麦克劳德、麦卡蒂等在格里菲思的基础上，设计了新的实验。他们把有毒的S型菌的成分——DNA、RNA和蛋白质，一一分开，然后把这三种成分分别加在R型肺炎球菌的培养物中。他们发现，如果在R型菌的培养物中加的是RNA，那么长出的是R型菌；如果加的是蛋白质，长出的还是R型菌；只有当加的是DNA时，培养物上长出了S型菌。这表明，使R型菌转变为S型菌的原因就是S型菌中的DNA，DNA是能使R型菌性状改变的唯一物质。噬菌体侵染大肠杆菌不过，以当时的实验技术，很难把DNA、RNA和蛋白质分得一清二楚，DNA中很可能混杂着一些蛋白质，蛋白质里也可能含有RNA，因此还无法确认DNA就是组成基因的物质。最终证明DNA是基因组成物的科学家是美国的赫尔希和蔡斯—两位专门研究噬菌体的专家。噬菌体是一种专门吞噬细菌的病毒，它介于生物与非生物之间，一旦噬菌体进入细菌后就成了生物，开始繁衍后代，而离开细菌的噬菌体，只是一堆蛋白质和DNA组成的复合物。噬菌体结构非常简单，由一个六角形头和针筒状的尾巴组成，并且只有两种组成物质，即蛋白质和DNA。赫尔希和蔡斯先用放射性同位素分别给蛋白质和DNA做上记号，以方便观察。他们清楚地跟踪到噬菌体在大肠杆菌体内的繁殖全过程：首先，噬菌体吸附到宿主大肠杆菌的表面，然后用尾巴像打针一样把自己的DNA注射进大肠杆菌，蛋白质外壳则留在外面。进入大肠杆菌的DNA，迅速反客为主，利用大肠杆菌中的各种物质，制造出自己的DNA和蛋白质，再把新制造出来的DNA和蛋白质进行组装，形成一个个新的噬菌体。这一系列过程清楚地证明，DNA才是基因的组成物质，是DNA决定了蛋白质，是DNA决定了噬菌体的性状。这项研究成果在1952年公布之后，掀起了DNA结构研究的一轮热潮。 为什么说细胞是一个“独立王国”,为什么说细胞是一个“独立王国”一个完整的细胞，是由细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核组成的。细胞的外层是由蛋白质和磷脂经过巧妙装配而成的双层膜，称为细胞膜。如果把细胞比作一个独立的国家，那么细胞膜就相当于一个国家的边境线。边境线上除设立边防哨所，还会设立海关，边防哨所和海关既保卫着国家的安全，也负责对外的人员和物资交流。同样细胞膜既保卫着细胞的安全，又依靠这些“关卡”有选择性地控制着多种物质的进出。细胞膜一旦被破坏，细胞也就不存在了。动物细胞（左）和植物细胞（右）的内部结构细胞膜里面是细胞质，细胞质内有多种细胞器，如线粒体、叶绿体、溶酶体、核糖体、高尔基体、内质网等。线粒体是一个能量转换站。大家都知道，如果没有发电厂，不管你烧掉多少煤炭也不会使电灯发光，因为煤炭燃烧时放出的热不能转变成电能。发电厂就是使热能转变为电能的能量转换站，而线粒体是专门把化学能转变为生物能的转换站。俗话说：“人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得慌。”为什么人不吃饭会饿得慌呢？这是因为缺少了生物能。饭里面贮藏着化学能，这种化学能不能被人体直接利用，人体只能利用生物能，而细胞中的线粒体能使食物中的化学能转变为生物能；随后把生物能贮存在一种名为ATP（腺苷三磷酸）的物质中。ATP就像一个个微型能量仓库，随时为生物体提供合适的能量。线粒体就像生活在大细胞里的一群小细胞，它们有自己的膜结构，并且含有遗传物质DNA生物体为了生存一定要摄取食物，好比人要定时进食，否则就会饿死。但是，进入体内的食物未必都有利于人体健康，食物中往往也夹杂着一些有害物质。此外，人体在进食过程中，除从食物中得到营养外，同时也会产生一些废物，如氨、自由基等，要是细胞不能及时排除废物和毒物，那么细胞就会变成“垃圾场”。幸好细胞里存在着溶酶体、过氧化物酶体等细胞器。这些细胞器犹如专门负责环境卫生的清洁工，不但能够把食物中的有毒物质和食物分解后的废物清除出细胞，而且还能把细菌、病毒等清除掉。核糖体是细胞质内的另一种细胞器，这个细胞器是蛋白质的合成工厂或车间，要是细胞中没有核糖体，那么蛋白质就无法合成。 为什么说细胞核是操纵细胞活动的“司令部”,为什么说细胞核是操纵细胞活动的“司令部”在活细胞内部，各种细胞器能有条不紊地发挥着各自的功能，是因为活细胞内部有个操纵细胞器活动的核心，这个核心就是细胞核。如果一个受精卵的细胞核被破坏了，这个受精卵就不可能发育成新个体，去核后的单细胞生物即使还能再活几天，也不能再摄取食物，不能生殖，终将死去。真核生物的细胞中，除少数特殊的细胞（如人类的成熟红细胞）无核外，所有的细胞都有核，但核的数目和大小则因生物的种类不同而有差异。细胞不分裂时，核的形状大多为球形，由核膜、核质和染色质组成。细胞核如果我们把细胞比作一个独立国家的话，那么细胞核就是国家的“最高统帅部”。在自然界，既有由一个细胞构成的单细胞生物，如变形虫，也有由成千上万亿个细胞构成的多细胞生物，如哺乳动物。在多细胞生物体内，由于细胞向不同方向发展（分化），结果形成了具有特殊功能的多种细胞，它们的形状虽然千姿百态，大小也相差很大，但是都存在着细胞核，细胞内高度复杂而有序的生命活动，都是在细胞核这个最高统帅部的统一指挥下进行的。 为什么说肝脏不是“全能化工厂”,为什么说肝脏不是“全能化工厂”肝脏是人体和高等动物身体中的一座“化工厂”，它可以利用现有的原料生产很多自己所需要的“零件”。在这里，葡萄糖可以被加工变成脂肪，脂肪也可以变成葡萄糖，氨基酸去掉“氨基”以后可以变成葡萄糖，葡萄糖也可以先变成“酮酸”，再和“氨基”结合变成氨基酸。因为葡萄糖可以变成脂肪，所以人吃了过多富含葡萄糖的米饭和面食后也会发胖。反过来，人在长期饥饿时，蛋白质里面的氨基酸会变成葡萄糖，作为能源来维持呼吸、心跳这些最基础的生理活动。长期营养不良的人之所以看起来“骨瘦如柴”，就是因为肌肉里面的蛋白质都被转化成为葡萄糖而被“烧掉”了。肝脏常年航行在海上的水手们靠柠檬和橘子补充维生素C来预防坏血病既然葡萄糖可以变成脂肪和氨基酸，如果我们只吃淀粉是不是就能维持生命了呢？答案是否定的。人体的“化工厂”虽然可以生产许多“零件”，但是这种本领还不那么“周全”，还无法生成人体所需要的所有“零件”，还有些“零件”需要“进口”，也就是必须从食物中来。比如组成蛋白质的20种氨基酸中，就有9种肝脏不能生成，只能从食物中得到。因此，这9种氨基酸被称为“必需氨基酸”。同样，虽然葡萄糖可以变成脂肪里面的多种脂肪酸，但是亚油酸和亚麻酸这两种脂肪酸人体就不能“生产”，必须从食物里得到，所以这两种脂肪酸就叫作“必需脂肪酸”。还有许多小分子物质对于人体的新陈代谢是必需的，但是人体的“工厂”也无法“生产”，必须从食物中得到，其中最重要的就是各种维生素。各种动物身体里面“化工厂”的“本领”不一样，所能生产的“零件”种类也不同。对一种动物是“必需”的，对另一种动物也许就不是“必需”的。比如老鼠可以自己合成维生素C，但是人类就没有这个本领，所以在早期的远洋航行中，许多水手因为缺乏维生素C而患上了“坏血病”。 为什么说葡萄糖是人体内最重要的能量来源,为什么说葡萄糖是人体内最重要的能量来源2008年8月，在北京举行的第29届奥运会上，中国女运动员刘春红在挺举中举起了158千克重的杠铃，刷新了世界纪录。这相当于一只手举起一个中等偏重的男人的重量。人的肌肉为什么会有那么大的力量呢？就像电动机转动需要电，而电又主要是在发电厂中燃烧煤或石油产生出来的一样，人的肌肉发力也需要一种“高能化合物”ATP的驱动。而细胞中产生ATP的“燃料”，主要就是葡萄糖。动物主要靠消化食物中的淀粉（葡萄糖的多聚物）获得葡萄糖。你也许要问，脂肪的“燃烧值”高达39千焦/克，而葡萄糖只有17千焦/克，为什么不用脂肪做主要“燃料”呢？原因就在于，地球上的生命是在水中产生的，所以地球上所有的生命都以水为化学反应的介质。脂肪含的能量虽多，但是在水中的溶解度却很低，在血液中转运和进入细胞都很麻烦和缓慢，不能满足细胞对能量的迅速需求，所以只能在肌肉不做强力收缩等场合使用。葡萄糖分子模型与此相反，葡萄糖是高度溶于水的，进入细胞也不需要消耗能量。而且从单细胞生物开始，葡萄糖就成为生物获取能量的主要“燃料”，并且发展出了一套高度有效的氧化葡萄糖的“化学反应链”。通过这条“链”，葡萄糖被氧化成水和二氧化碳，释放出来的能量则用于ATP的合成。它的效率非常高，1个分子的葡萄糖能够产生32个分子的ATP，其能量转换的效率和汽车的发动机旗鼓相当。人的身体也“继承”了这套“反应链”，它就发生于体内的一种叫作“线粒体”的细胞器内，所以线粒体被称为细胞的“动力工厂”。不过，单靠这种供给机制还不保险。在紧急情况下，人如果需要肌肉较长时间地做强度比较大的活动，血液中的葡萄糖就有可能供应不上。也许有人会说，只要把血液中葡萄糖的浓度提高，对细胞的供给不是就更充分了吗？但是葡萄糖除了“甜甜蜜蜜”地为人体“做好事”以外，它还有一个“坏习惯”，就是和蛋白质分子侧链上的氨基（-\(NH_2\)）结合，破坏蛋白质的正常功能。葡萄糖在血液中的浓度过高，就会产生一系列不良的后果，糖尿病就是因此而发生的。所以血液中葡萄糖的浓度必须被控制在5毫摩尔左右，也就是每升血液约含90毫克的葡萄糖。核苷酸（红）、脂肪酸（橙）、葡萄糖（蓝）三种主要的代谢物质在身体中的运行虽然不能提高血液中葡萄糖的浓度，但是人的身体是很“聪明”的，还有好几种“后备手段”。一是增加肌肉中的血液流量。人在做剧烈运动时，流过肌肉的血液量可以比平时增加20倍以上。虽然血液中葡萄糖的浓度没有提高，但是大量血液的“光顾”可以提供更多的葡萄糖，同时还增加了对肌肉的供氧量，使葡萄糖充分“燃烧”。二是在平时将葡萄糖变成糖原，作为储备物资储存在肌肉细胞和肝细胞内。在紧急情况下，肝糖原可以变回葡萄糖，进入血液供给肌肉细胞。但是肌肉细胞可没有肝细胞那么“大公无私”。它们对葡萄糖是“只进不出”的，肌糖原只供自己使用。在紧急情况下，对肌糖原需求量较大，那些肌糖原通过“糖酵解”的步骤在合成一些ATP的同时转变成了乳酸。所以，人在做剧烈运动后感觉肌肉酸痛，就是肌糖原变成乳酸累积在肌肉之中的缘故。三是把ATP换成磷酸肌酸，相当于把人民币换成“外币”存起来，在需要时再换回来。肌肉细胞“留”了这几“手”，一般就不会出现能量短缺的问题了。 为什么说身高是多基因决定的,为什么说身高是多基因决定的熙熙攘攘的街头，行人来往匆匆。细细观察可以发现，大部分人的身高都很类似，很高和很矮的人数都比较少，而极高和极矮的人数更是非常稀少。为什么各种身高的人数量不相同呢？这要从遗传规律说起，早在1900年，孟德尔的论文被重新发现后，立即遭到一些科学家的质疑。他们认为，孟德尔的豌豆杂交试验只选择了在群体中明显可分的那些性状，花色要么红要么白，种子形状要么圆要么皱，每一对相对性状都是“质”的差别，叫作“质量性状”，它们在群体中的变异呈现为两个不连续的极端。但是，我们身边却有许多性状，它们只是多一点少一点的差别。人的身高就是如此，不同的人身高之间是“量”的差别，叫作“数量性状”，它们在群体中的变异是连续的。1909年，瑞典科学家尼尔松·埃勒提出，数量性状是由数目还不清楚的许多微效显性基因控制的。这种假设在20世纪30年代得到完善，形成了数量性状的多基因遗传学说。仍以人的身高为例，在许多决定身高的基因中，有些微效基因的作用是使个体在平均身高的基础上增高一点点，有些微效基因的作用则是使个体在平均身高的基础上降低一点点。人群中最常见的是平均身高男女之间的婚配。因为身高由许多基因控制，按自由组合定律，将形成许多种不同的配子。在这些配子中，增高微效基因依次递增，降高微效基因依次递减，子代的身高在人群中的变异就是连续的。 为什么说那只白眼果蝇是科学史上最有名的昆虫,为什么说那只白眼果蝇是科学史上最有名的昆虫有一种不起眼的小昆虫，形似苍蝇，却比苍蝇个头小得多，每当夏天来临，它们常常成群结队萦绕在腐烂的水果周围，这就是果蝇。这种小动物貌不惊人，却被美国遗传学家摩尔根视为奇珍异宝。摩尔根为什么偏偏看上了它作为研究遗传学的对象呢？这是因为，果蝇的繁殖速度很快，一年就能繁殖30代左右；个头很小，还没有米粒大，放在牛奶瓶里就可以饲养，非常方便。然而，摩尔根的初期研究工作却很不顺利。整整两年时间，他都一直在繁殖果蝇，可是研究工作却毫无进展。转机发生在1910年5月的一天，“果蝇室”的红眼果蝇群中突然出现了一只白眼雄果蝇。摩尔根对这只另类果蝇宠爱有加，每天都带着它回家放在床头，第二天一早再带回实验室。摩尔根还在这只白眼雄果蝇死亡之前，尽可能多地给它寻找从未婚配过的红眼雌果蝇作为伴侣。摩尔根此举是为了让白眼雄果蝇留下尽可能多的后代，他想看看白眼雄果蝇的后代有哪些与众不同的地方。摩尔根首先让这只白眼雄果蝇与红眼雌果蝇交配，子一代全是红眼果蝇，说明白眼对红眼来说是隐性。摩尔根再让子一代相互交配，这样得到的子二代中，红眼与白眼的比例大体上接近孟德尔研究豌豆时得出的3∶1。这样的结果粗看起来没有什么奇怪。不过，细心的摩尔根注意到一个很奇怪的现象：那1/4的白眼果蝇全部是雄性的！为了找出引起奇怪现象的原因，摩尔根将注意力放在果蝇的染色体上。果蝇的体细胞里有4对染色体，其中有3对雌、雄相同的常染色体，1对雌雄不同的性染色体，雌性是XX，雄性是XY。摩尔根认为，如果控制果蝇是红眼或白眼的基因存在于X染色体上，而Y染色体上没有其等位基因，那就可以合理解释实验结果了。假设白眼基因为w，红眼基因为W。那么，白眼雄蝇的基因型是\(X^{W}\)Y，产生\(X^{W}\)和Y两种精子；红眼雌蝇的基因型是\(X^{W}\)\(X^{W}\)，产生\(X^{W}\)一种卵子。雌雄交配后产生的子一代中，一半是\(X^{W}\)\(X^{W}\)，表型为红眼雌蝇；另一半是\(X^{W}\)Y，表型为红眼雄蝇。\(X^{W}\)Y产生\(X^{W}\)和Y两种精子，\(X^{W}\)\(X^{W}\)产生\(X^{W}\)和\(X^{W}\)两种卵子，兄妹交配产生子二代的基因型如图所示，其表型果真是：红眼雌蝇2/4；红眼雄蝇1/4；白眼雄蝇1/4。很快，摩尔根和他的学生们发现果蝇的另一些性状，如黄体、朱砂眼等，也有和白眼性状同样的遗传特点，都可以用决定这些性状的基因位于X染色体上来解释。就这样，位于性染色体上的基因，就像和性染色体“绑定”在一起一样，伴随着性染色体向后代传递，这种遗传现象叫作“性连锁遗传”，即“伴性遗传”。而帮助摩尔根发现伴性遗传规律的那只白眼雄果蝇成为当之无愧的“科学史上最有名的昆虫”。 为什么说金鱼是人培育出来的新品种,为什么说金鱼是人培育出来的新品种除了自然进化，人为因素造成的人工进化，也对物种的产生起到了重要的作用。人类利用生物的自然变异和诱发变异，通过基因重组和染色体畸变等都能使生物发生变化。金鱼就是亚洲鲫鱼中的金色变异种被中国人挑选出来单独饲养成为绯鲋后，再出现水泡眼、三尾叶、四尾叶等变异，然后通过杂交陆续培育出多种多样的金鱼品种。 为什么说青霉素是20世纪最重要的药物,为什么说青霉素是20世纪最重要的药物20世纪30年代，人类已经实现了飞越海洋的梦想，也实现了世界范围的即时通信，但对于细菌感染人们仍然无能为力。当时，肺炎、鼠疫、肺结核、白喉、霍乱和脑膜炎肆虐欧洲、北美洲和亚洲大部分地区。有些人在孩提时代就死于白喉、伤口感染、脑膜炎、肺炎或其他感染性疾病，幸免于难的人也持续笼罩在各种疫情的恐慌之中。当时，打破这一局面的是从百浪多息染料中提取的磺胺类药物。它是最早能够有效地预防和治疗细菌感染的化学类药物。由于磺胺类药物的出现，人类有了同死神抗争的有力武器。不过，说到20世纪最重要的药物，非青霉素莫属。亚历山大·弗莱明1928年，英国细菌学家亚历山大·弗莱明爵士发现了一个奇怪的现象，他在夏季休假前，放在实验台上的一块涂满葡萄球菌的平板上，长出了一块青绿色的青霉菌菌斑，菌斑的周围却没有细菌生长，出现了一圈空白！弗莱明没有放过这一看似偶然的现象。他推测青霉菌可能具有杀菌作用。于是，他马上在液体中大量培养青霉菌，取培养滤液分别加到长满其他细菌的平板上，结果是如此奇妙：青霉菌滤液能杀死可怕的葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌。这难道就是自己一直在寻找的天然抗生素？激动的弗莱明将其命名为青霉素，并马上将这一重大发现写成论文与同行共享。可惜的是，青霉素难以大量分离，加之当时磺胺类药物举世瞩目，所以科学界并未对这一发现加以重视。但是，弗莱明精心培养保存了这个菌种，并在10年后将之慷慨赠予牛津大学的钱恩和弗洛里。青霉菌1940年，败血症的盛行使抗生素的研究掀起一股热潮，在钱恩、弗洛里、弗莱明的共同努力下，青霉素也在当时开始进入临床试验阶段。由于青霉素极不稳定，提纯很困难，直到1944年在美国完成商业化生产后才正式进入临床治疗。在第二次世界大战中，青霉素成功地拯救了许多濒临死亡的盟军将士，就连当时英国首相丘吉尔的肺炎，也是靠青霉素才得以康复。人们把它同原子弹、雷达并称为第二次世界大战中的三大发明。为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、钱恩、弗洛里在1945年共享了诺贝尔生理学医学奖。 为什么食物放久了会变质,为什么食物放久了会变质食物在常温下放的时间长了会变质，这是大家都知道的常识。但就是这么一个司空见惯的现象，曾经让150年前的许多科学家绞尽脑汁。当时，他们已经知道变质的食物上会长出许多只有借助显微镜才可以看得见的微小生物，称为“细菌”，但他们并不清楚这些细菌的来源：到底是食物中自发产生的，还是环境中原有的细菌“种子”掉到食物上，利用食物中的营养物质大量繁殖出来的？法国微生物学家路易·巴斯德法国微生物学家路易·巴斯德设计了一个巧妙的曲颈瓶实验。他把营养丰富的肉汤放到一个烧瓶里，然后把烧瓶的瓶颈烧制成一个弯曲的长管子，使得空气可以自由进入烧瓶，但空气中的悬浮物却会因为重力的作用沉积在管道口，无法进入肉汤。他先加热烧瓶，把肉汤煮沸，杀死其中原有的细菌，然后把烧瓶放置在常温下，观察肉汤有没有变质。很多天以后，肉汤仍然是清澈的，没有因为有细菌生长而变浑。他小心地把烧瓶向一边倾斜，使得肉汤接触到弯曲管道的开口附近，再原样放置一段时间。很快，肉汤就变浑了，长出了大量的细菌。很显然，空气中的细菌都沉积在管道口，不能进到肉汤，肉汤就不会长菌。让肉汤接触管道口，细菌就进入了肉汤，利用肉汤的丰富营养大量繁殖了。巴斯德的曲颈瓶实验巴斯德用实验证明：（1）细菌并不会从肉汤中自发产生，而是和其他生物一样，是依靠一代一代生长繁殖而延续生存下来的；（2）生活环境中有大量的微生物，一旦条件适宜它们就会大量繁殖。正是巴斯德及他同时代的一批杰出科学家的努力，为人类开启了微生物世界的大门。现在，生物学家把各种单细胞生物和一些简单的多细胞生物，甚至是无细胞结构的生物统称为“微生物”。除了细菌以外，微生物还包括古菌、真菌、病毒等。 为什么一滴血就能帮助警方锁定凶手,为什么一滴血就能帮助警方锁定凶手2006年，一桩沉寂了20多年的系列强奸案终于尘埃落定。英国警方利用最新的基因检测手段，对取自当年物证中的DNA样本进行了筛查。一份早先由于涉嫌酒后开车而为警方提供了自己的血液样本的女子闯入了警方的视线，从她的血液样本中提取的DNA与嫌犯的DNA样本亲缘性很高。比对的结果将嫌疑指向了她的兄弟詹姆斯·劳埃德。警方顺藤摸瓜，要求劳埃德提供自己的血液样本，果不其然，从劳埃德的血液样本中取得的DNA与当年物证中的DNA样本完全吻合，劳埃德就是当年的强奸犯！此后，警方在劳埃德办公室中发现了他收藏的上百双女鞋，其中有许多是来自当年强奸案的受害者。至此，这桩案子得以大白天下。从古到今，血液在司法鉴定的发展史中起着举足轻重的作用。一滴血虽小，却包含着很多重要信息：从血迹的形态和大小可以推测出血液喷射时的方向和速度；通过对血液血型、红细胞酶型等基本项目的检测，短短几分钟内就可以判定该血液属于被害者还是犯罪嫌疑人，并对犯罪嫌疑人进行最基本的身份排查。因而，血型常常是法医鉴定中的常规程序。随着DNA鉴定技术的发展，通过对末梢血或案发现场的血痕的基因检测，就可以在短时间内得到血液主人的DNA信息。我们不仅可以将这个人完完整整地“呈现”出来，还可以将与其有着亲缘关系的人也一并“显形”，就像开头的案例一样。随着科学技术的不断发展，罪犯的犯罪手段越来越高明，犯罪现场留下的传统司法鉴定线索越来越稀少，因此，从微小的血液、毛发等证物中获取有效信息的“基因破案”，必将在未来的司法鉴定中起到举足轻重的作用。科学家们也在努力将这些信息“翻译”出来，也许在未来的某一天，这些信息就可以对应出个人的身高、体重、民族、相貌、年龄、生理特征等，并模拟出这个人的原貌！相信经过科学家们的不断探索和共同努力，天网恢恢、疏而不漏绝对不是梦想！现场勘察人员小心地收集证物 为什么小丑鱼会“雌雄同体”,为什么小丑鱼会“雌雄同体”还记得电影《海底总动员》吗？可爱又顽皮的小丑鱼在澳洲深海中的冒险故事吸引了许多观众。不过，真正生活在海洋里的小丑鱼喜欢群居，也不爱冒险，并且身上藏着一个很大的秘密：小丑鱼是名副其实的“雌雄同体”，有时候是“男”的，有时候是“女”的，有时候根本无从判断，这确实有点不可思议。研究小丑鱼的科学家发现，它们在自然界中总是与海葵共同生活在一起，所以又称为海葵鱼。在一个大型的海葵中，总是有很多小丑鱼相伴，组成一个大家庭。这个大家庭等级森严，体格最强壮的雌鱼是唯一的“女性”，具有绝对的统治地位。她总是挑选最大的雄鱼作为自己的配偶，同时为了巩固自己的地位，会追逐、打压其他家庭成员，那些小雄鱼和尚未显现特征的幼鱼，只能在海葵附近不重要的角落里活动。更为不可思议的是，如果这条“当家”的雌鱼死亡或者离开，原来作为配偶的雄鱼就会摇身一变，成为“女性”，并继续选择最大的雄鱼交配，承担起养育后代的责任。这就是小丑鱼非常独特的生理现象。同一个体兼具雌性和雄性的生殖器官，也就是“雌雄同体”。小丑鱼其实，自然界雌雄同体的动物还有很多，例如人们非常熟悉的蚯蚓就是很典型的例子。不过和小丑鱼不同的是，每一条蚯蚓个体都是雌雄同体的，即同时具有雄性和雌性的特征，并且终身不变。动物中为什么会存在“雌雄同体”的现象呢？这个问题也一直没有确切的答案。不过科学家推测，这可能与同一性别的个体（通常是雄性）竞争交配机会所导致的自然选择有关。一些物种在严酷的环境中很难找到配偶，因此在这些动物身上通过自然选择出现了雌雄同体的现象。这样就能保证物种的繁殖和数量增加。例如小丑鱼正是借着性别的转换来平衡种群的数量；雌雄同体的蚯蚓则可以和任何一个个体交配，更有利于种族繁衍。 为什么幽门螺杆菌能躲在酸溜溜的胃液里作梗,为什么幽门螺杆菌能躲在酸溜溜的胃液里作梗迄今所知，幽门螺杆菌是唯一能在人胃黏膜的上皮细胞内生活的细菌。胃里的环境对于微生物来说极端严酷，幽门螺杆菌为什么能寄居在酸度极高的胃壁上呢？原来，在与人类共同生活和自然进化的数百万年中，幽门螺杆菌练就了一身过硬的“本领”。它的细胞一端长有数条强有力的鞭毛，像“马达”一样帮助它们在胃黏液中行动自如；为了应对强酸环境，它们还能产生大量尿素酶，这些物质可以轻而易举地分解血液中的尿素，产生一团呈碱性的“氨云”包裹自己，免受胃酸侵害。除此之外，幽门螺杆菌还会产生多种“损人利己”的致病物质，如空泡毒素（可损伤胃黏膜上皮细胞并导致溃疡）、细胞毒素相关抗原、黏附素、胃酸分泌抑制因子、蛋白酶和脂多糖等。幽门螺杆菌导致人体直接、间接患上的传染病多达10余种，除引起胃病等消化系统疾病外，还能引起许多血液系统疾病。更可恶的是，它也是引发胃癌的主诱因。全球人口的幽门螺杆菌感染率接近50％，中国各地的感染率为42％～90％，平均感染率高达59％。幽门螺杆菌能通过口—口或粪—口传播，但因菌株毒力的差异和人群中个体免疫力的不同，感染后并非人人发病。患者通过呼气试验、胃黏膜活检、血清抗体或粪便抗原检验即可得到有效诊断。 为什么我们还要吃不能提供能量的膳食纤维,为什么我们还要吃不能提供能量的膳食纤维现代农业和食品工业给人们提供了大量营养丰富、味美可口的食品，可是某些疾病的发病率却上升了。在发达国家中，超重和肥胖成了普遍现象，糖尿病、高血压、脂血症、心肌梗死、卒中等的发病率都显著上升。在这种情况下，人们除节食减肥外，还把目光转向另一类物质，即“膳食纤维”。从营养的角度来说，这些物质都是“废物”，不能为人体提供营养。那我们干吗还吃它们呢？医学研究发现，它们在胃肠道中有许多“好”的作用。它们体积较大，可以产生“饱胀感”，减少进食，有利于减肥；它们会促进胃肠道蠕动，防止便秘，加速排便，因而能清除宿便，减少直肠癌的发病率；它们有利于那些对人体“友好”的肠道细菌的生长，促进维生素合成，减少“坏”细菌产生的毒素……正是因为它们对人体健康如此重要，膳食纤维便被人们称为除蛋白质、脂肪、糖类、维生素、水、无机盐这“六大营养素”之外的“第七营养素”。膳食纤维对身体大有益处其实从进化的观点来看，这一点都不奇怪。在人类进化的数百万年时间里，我们的祖先除狩猎以外，还采集各种可食的植物部分，包括根、茎、叶、花、果实、种子，这其中就含有丰富的“膳食纤维”。换句话说，“膳食纤维”本来就是我们祖先食物中的“正常成分”。我们祖先的身体也适应了这种情况，发展出对应的消化吸收机制和肠道细菌系统，并且把这种状况“记录”在人体的基因里。而“现代社会”的出现以及人类食谱的改变，只不过经历短短几十年时间。“膳食纤维”在人们的食谱中逐渐减少了，但是人的基因却来不及改变，还在按过去的方式来消化和吸收食物。这就是各种与饮食有关的疾病发生的根源。现在人们重新重视“膳食纤维”的作用，不过是“回归”到过去的自然状态而已。 为什么有些人的血型既不像父亲又不像母亲,为什么有些人的血型既不像父亲又不像母亲尽管人类有30个血型系统，但其中最重要、最常用的是ABO血型系统，包括A型、B型、AB型、O型四种血型。父母的血型和子女的血型之间存在密切的联系，那么我们能不能根据父母的血型，推测出自己的血型呢？与许多性状一样，血型也是由基因决定的。染色体成对存在于体细胞中，坐落于同源染色体上同一位置的一对等位基因“携手”发挥作用。不过，生物群体中在这一位置上也会有两个以上成员的情况，这种现象就叫作“复等位基因”。当然，对一个个体来说，因为同源染色体成对存在，所以依然只能选择其中的某两个基因。人的ABO血型就是由\(I^{A}\)、\(I^{B}\)和i这三个复等位基因决定的。IA对i来说是显性；IB对i来说是显性；IA和IB互相之间是“共显性”。所谓共显性，是指等位基因的两个成员在杂合子中都完全地显示其作用。基因型是\(I^{A}\)\(I^{A}\)和\(I^{A}\)i的个体，血型是A型。基因型是\(I^{B}\)\(I^{B}\)和\(I^{B}\)i的个体，血型是B型。基因型是\(I^{A}\)\(I^{B}\)的个体，血型是AB型。基因型是ii的个体，血型是O型。父母一方的血型是AB型，另一方是O型，其婚配模式只能是\(I^{A}\)\(I^{B}\)×ii，子女的基因型有50%的可能是\(I^{A}\)i，血型是A型，有50%的可能是\(I^{B}\)i，血型是B型。子女的血型不会是AB型或O型，所以既不像父亲，也不像母亲。 为什么有些人舌头大、肚脐凸,为什么有些人舌头大、肚脐凸有些人看起来很奇怪，他们的舌头特别大，腹部的肚脐明显突出。其实，他们是患了贝威二氏综合征。这是一种由于生长过度所造成的疾病，属表遗传病，其罪魁祸首当数胰岛素样生长因子－2的印记基因的变异。在人类基因组中，科学家们已经确认大约有100多种等位基因属于印记基因。所谓印记基因，顾名思义就是打上“标记”的基因。一般说来，每个人所携带的基因组一半来自父亲一半来自母亲。通常情况下，来自父母双方的未突变的正常等位基因都是活跃的，但印记基因却表现出了“一山不容二虎”的情况，来自父母双方的等位基因只有一个能发挥作用。造成这种情况的原因是甲基化。甲基化的等位基因成为“沉默基因”，而未甲基化的另一个等位基因仍能正常活动。正常情况下的胰岛素样生长因子-2基因的表达沉默基因可以通过精子传递给子代，也可以通过卵子传递给子代。正常情况下，如果精子传给子代的是沉默基因，那么卵子传给子代的就是能正常发挥作用的等位基因。同样，如果卵子传给子代的是沉默基因，那么精子传给子代的就是能正常发挥作用的等位基因。这样，胎儿中只有一个胰岛素样生长因子－2的基因能表达，结果就是产生刺激胚胎和胎儿生长的激素，而且激素的量正好能维持胚胎和胎儿的正常生长。如果卵子传下来的那个胰岛素样生长因子－2基因和精子传下来的胰岛素样生长因子－2基因同时表达，会导致受精卵以及胎儿中刺激生长的激素量太多，产生大舌头、凸肚脐的异常婴儿。由此可见，这种病是因为他们体内本该沉默的基因不愿沉默，转而发挥作用造成的，是一种表遗传病。 为什么有人担心男性会灭绝,为什么有人担心男性会灭绝21世纪初，英国牛津大学人类遗传学教授布赖恩·塞克斯曾提出过一个让男人自危的理论：Y染色体已经发生了缺陷，并且至今依然不能修复。根据他的计算，12.5万年后，地球将会成为“女儿国”，到那时，染色体组成为22Ⅱ+XX的女性，将会由干细胞产生的精子与卵子结合，所以受精卵将只能变为女性。一切都要追溯到Y染色体的起源：哺乳动物是由爬行动物进化来的，地球上刚出现哺乳动物时，性染色体还没有产生，只有性别基因，胚胎的性别要靠温度等外界环境因素来确定，所以常会有雌雄同体的个体出现。3亿年前，人的性别基因所在的X染色体发生了缺陷，这种缺陷不仅没有被修复，反而逐渐扩大，这样使X染色体上的基因丢失很多，最终这个X染色体变短了，基因也少了，就形成了现在的Y染色体。不过，关于Y染色体消亡的时间存在着巨大的争议。澳大利亚国立大学遗传学家珍妮弗·格雷夫斯教授认为，Y染色体在3亿年前刚出现时，约有1438个基因，如今只剩下45个左右的基因，其中1393个基因已经丢失了，根据丢失基因的速度推测，Y染色体要在1000多万年后才能消失。龟的性别取决于孵化时的环境温度正当英国和澳大利亚的科学家们在争论Y染色体消失的时间时，美国遗传学家戴维·佩奇和他的同事们指出，Y染色体的DNA分子结构是与众不同的，一旦发生基因缺陷，Y染色体可以进行自我修复，因此，大可不必担心Y染色体将会在人群中消失。 为什么有时馒头“发”不起来,为什么有时馒头“发”不起来发“馒头”和发“面包”的道理是完全一样的。有许多家庭自制馒头，发面时常用老面团做引子，由于它里面含有大量野生酵母菌，所以也能使面团起泡膨松。但有时面团却发不起来，那是因为有些酵母菌不纯，其活力减低，或者是发面温度过低或过高，使酵母菌工作效率降低。更可能是外来细菌、霉菌乘虚而入，使面粉发酸，产生怪味。 为什么研制艾滋病疫苗困难重重,为什么研制艾滋病疫苗困难重重有一种球形病毒，直径为1微米，却能把人类世界搞得天翻地覆，它就是大名鼎鼎的人类免疫缺陷病毒（HIV）—艾滋病病毒。人体感染这种病毒后会导致免疫缺陷，并引发一系列其他的病原微生物感染及肿瘤，严重者可导致死亡。由HIV引起的疾病称获得性免疫缺陷综合征，也就是艾滋病。全球科学家围绕这种来势汹汹的病毒已经研究了近30年。可是，在2012年7月召开的世界艾滋病大会上，专家却表示艾滋病疫苗问世仍然需要时日。为什么至今还没有艾滋病疫苗来保护人体免受其害呢？这是因为HIV十分狡猾，它主要攻击的对象是人体的辅助T淋巴细胞，一旦侵入T淋巴细胞后，病毒会使细胞错把它当作自己人。它却在T淋巴细胞中进行破坏活动，使辅助T淋巴细胞失去作用，使免疫系统无法发挥功能。它混入免疫细胞内部后，难以被识别消灭。除此以外，HIV还善于变身，能不断地发生变异，人们至今还无法掌控其变异的规律，人体的免疫大军无法识别新变异的病毒，便无法将其消灭。值得庆幸的是，HIV的生命力比较脆弱，而且主要通过体液传播，我们可以通过切断其传播途径来保护自己。艾滋病病毒 为什么细菌可以用来发电,为什么细菌可以用来发电所有生物都有发电的潜力，这是因为生物的细胞在新陈代谢的过程中，都会有电荷的传递。例如，人体的神经、运动和循环系统都是靠生物电信号来维持正常运行，这是生物体获得能量、传递信号，以及行使其他各种重要生物功能所必不可少的。但与其他体形大、结构更复杂的生物相比，微生物的电活动可以较方便地被利用来为人类服务，因此广受关注。最简单的微生物电池可以分成左右两个小池，中间用一层特殊的阳离子交换膜分隔开。左右分别插入阳极和阴极两个电极，同时在左边的阳极小池中加入酵母细胞及葡萄糖等所需的各种营养物，再加一种电子转移分子——亚甲基蓝。这种电池利用微生物生长过程中消耗营养、释放电子来产生电流。结构简单、体积微小的微生物电池可以点亮一个小灯泡，或带动微型马达。科学家们期待这种电池能够应用于植入体内的微型心脏设备、基因芯片检测等领域，但若想投入实际应用还需要进行更加充分的研究。如今一些国家的科学家正在全力以赴，用最新的技术设计研发高效实用的微生物电池。可以期待，在不久的将来，人们可以让微生物帮忙为人类源源不断地提供电力。 为什么细菌的繁殖力那么旺盛,为什么细菌的繁殖力那么旺盛细菌通过分裂生殖的方式增加个体数量，你知道这种一分为二的增殖速度有多么惊人吗？以大肠杆菌为例，在合适的生长条件下，大约每20分钟就能繁殖一代，每小时分裂3次产生8个后代。一昼夜就能繁殖72代，由最初的一个细菌能变成4722366500万亿个！当然，这只是很理想的状态，实际上由于环境中的营养有限，大肠杆菌是不会无限增长的。 为什么血友病又被叫作“王室病”,为什么血友病又被叫作“王室病”沙皇尼古拉二世的独子阿列克谢在出生后不久就被诊断出患有血友病。这是一种曾经肆虐欧洲王室的遗传病，患者表现为损伤后出血不止，不管是在拔牙、扁桃体摘除这样的小手术或者仅仅是不慎跌倒、意外受伤后都会持续渗血，难以止住，若是遇上大手术或大创伤更会出血不止，其后果不堪设想。血友病可分为两种：血友病A和血友病B。它们的症状非常相似，只有通过专门的凝血试验才能区分。凝血过程涉及13种凝血因子。血友病A是血液中缺乏凝血因子Ⅷ，血友病B是血液中缺乏凝血因子Ⅸ。它们各自由特定的基因决定。一旦发生基因突变，就不能指导合成有正常功能的凝血因子Ⅷ或凝血因子Ⅸ。这两个基因都位于X染色体上，致病基因都是隐性基因，所以，血友病是伴性隐性遗传病。沙皇尼古拉二世的儿子阿列克谢维多利亚女王和她的子孙们阿列克谢的血友病致病基因要追溯到英国的维多利亚女王。可以推断，女王的母亲在卵子形成过程中发生了一次基因突变，使女王成为血友病致病基因的携带者。女王育有4子5女，孙辈42名。由于当时欧洲盛行王室联姻，这些子辈和孙辈遍布欧洲的许许多多王室，维多利亚女王就有了一个外号叫“欧洲王室的祖母”。女王把血友病致病基因传给了她的幼子，使他成为患者。女王还把致病基因传给了她的2个女儿。这2个女儿又把它传给了女王的4个外孙女。这些携带者生下的儿子中就出现了血友病患者，涉及德国、西班牙、俄国等欧洲的众多王室，所以，血友病还有一个外号叫“王室病”。阿列克谢的血友病致病基因就来自他的母亲亚历山德拉皇后，她是维多利亚女王的外孙女。然而，维多利亚女王携带的是血友病A还是血友病B的致病基因，以前却一直没有定论。2009年对阿列克谢的遗骸进行了DNA分析，终于确定了“王室病”是血友病中更为罕见的血友病B。 为什么要合理使用抗生素,为什么要合理使用抗生素抗生素不仅能杀灭细菌，而且对霉菌、支原体、衣原体等病原微生物也有良好的抑制或杀灭作用。它们可以是微生物或高等动植物的代谢产物，也可能是人工合成的类似物。目前临床使用的抗生素已有100多种，主要通过破坏细菌细胞结构、抑制菌体蛋白质合成、阻碍细胞分裂繁殖等途径发挥抑菌或杀菌作用。统计资料显示，抗生素的使用使得人类寿命较20世纪初增加了近10岁。但是，自然界有着保持生态平衡的趋势，在人类不断发现新抗生素杀灭病原微生物的同时，微生物也在适应这种变化，开始产生越来越强的耐药性从而使自己生存下去，进而导致药物的作用效果明显下降。耐药性根据其发生的原因可分为获得耐药性和天然耐药性。自然界中的病原体，如细菌的某一株天生就对某种抗生素具有耐药性，将药物阻拦或排斥在体外；也有一些细菌通过自身的“梳妆打扮”和破坏抗生素来避免被抗生素杀死。当长期应用抗生素时，原来占多数的药物敏感菌株不断被杀灭，而原来只是少数的耐药菌株却具有了更大的生存优势，它们伺机大量繁殖，致使其对该种药物的耐药力不断升高。这也是产生耐药菌的主要原因。细菌耐药的四种机制现在，一代耐药菌的产生只需2年时间，而开发一种新的抗生素大约需要10年，抗生素的研制速度已经远远跟不上耐药菌的繁殖速度。如此发展下去，我们迟早会面临无药可用的尴尬境地。在美国，每年死于医院内耐药性感染的就多于6万人，经济损失达45亿美元。更使人忧虑的是，从医院内感染科患者分离到的细菌，90％是耐药菌。以结核菌为例，由于耐药性结核菌的感染，每年死于结核病的患者达300万之多。世界卫生组织惊呼：如不采用有效措施，结核病有可能成为“不治之症”。超级细菌而且，作为药物的抗生素，虽然疗效可靠、安全，但进入人体后也会引起很多不良反应。患者用药越多，不良反应越严重，会导致过敏、肝肾损伤、体内正常菌群失调、胃肠功能降低、神经系统损伤、造血功能障碍，甚至致癌、致死等。链霉素、庆大霉素、卡那霉素等还可能会因损害第八对脑神经而造成耳聋。青霉素可发生过敏性休克，还会引起皮疹和药物热。应用广谱抗生素如四环素等，会使体内耐药细菌大量生长繁殖，引起新的更严重的感染。儿童是滥用抗生素的最大受害者，由于体内各种器官发育不成熟，抗生素本身也能杀灭人体中的正常菌群，降低机体本身对病害的抵抗力。还有，许多抗生素都要通过肝脏代谢，滥用抗生素就容易造成肝脏功能损害。重视抗生素的毒副作用，避免病原菌耐药性的出现，就必须坚持合理使用抗生素。例如，对病毒性疾病不用抗生素治疗，根据细菌培养和药敏试验结果选用抗生素，新生儿、老年人和肝肾功能不全的人应避免或慎用某些抗生素，严格控制预防性抗生素的应用，努力提高自身免疫力。 为什么要建立“种子银行”,为什么要建立“种子银行”靠近北极、濒临北冰洋的挪威斯瓦尔巴群岛上，有个冰雪覆盖的岩石山洞，里面藏着一批特殊的宝藏。这些宝藏埋藏在1000多米深的地下储藏室。要进入其中，必须在极其严密的视频监视下，走过120米长的隧道，穿过一道又一道的钢铁大门，其戒备森严的程度绝不亚于世界银行的金库。这就是保存世界种子的“诺亚方舟”，号称“末日粮仓”的全球种子银行。450万份来自地球各地的形形色色的农作物种子经过特殊的处理和包装，正安静地躺在这深埋于地下的“粮仓”中。斯瓦尔巴全球种子库内部结构模型（上）及其入口（下）为什么要建立种子银行呢？因为自然界的物种正以每年1000种的速度灭绝，由于不能自由地迁移，植物受到的威胁比动物更为严重。到21世纪末，也就是再过100年不到的时间，将有2/3的植物种类从地球上彻底消失。为了保存这些物种，科学家想出了建立“种子银行”的办法，尽可能地收集世界各地珍稀濒危和对人类有重要作用的植物种子，并小心翼翼地保存起来。一旦某种植物灭绝，就可随时启用种子银行中的种子，使物种得以恢复。但是，是不是有了种子银行，就可以避免植物的灭绝呢？科学家认为，目前地球上有记录的植物大约有30余万种，要将所有的植物种子都完好地保存下来，难度相当大，建立种子银行只是不得已的应对措施。其实自然界的原始森林、草原、湿地、荒漠和海洋，才是植物种子最好的“银行”，只有保护我们的环境才是保护物种最有效的办法。2010年上海世博会的英国馆是一座由6万颗种子组成的“种子圣殿” 为什么要检查染色体,为什么要检查染色体医务人员将一根针小心地刺入孕妇腹部，少量羊水被抽了出来，羊水中漂浮着一些从胎儿身上脱落的细胞。医生将抽取液经过纯化培养后，利用细胞学分析可以清楚地检测出胎儿的染色体是否正常。这种检测胎儿染色体的羊膜腔穿刺术，可以及早发现唐氏综合征、畸形胎儿、白血病等多种疾病。羊膜腔穿刺术染色体是基因的载体，是细胞中能被染料染色的物质，在1879年被德国生物学家弗来明首先发现。每一种生物都具有固定的染色体数目，只有当染色体的形态正常，才能保证基因的正常表达，使生物体正常发育。若是染色体发生了异常，就会导致生物体的病变。在人类中，现在已经发现多达百余种与染色体异常有关的疾病。染色体的改变被称为染色体畸变，包括染色体数目异常和结构畸变两大类。在染色体数目异常中，有的是整倍体改变，例如人的正常细胞中有23对同源染色体，共46条，属于二倍体生物，一旦发生整倍性改变，可能会形成染色体数为23条的单倍体、69条的三倍体、92条的四倍体和更多的多倍体，这些染色体异常的胚胎通常难以存活。染色体数目还会出现非整倍体改变，例如在二倍体的基础上，细胞中增加或减少一条或几条染色体。唐氏综合征就是染色体数目非整倍性改变的典型例子，在患儿的细胞内会出现47条染色体。染色体结构畸变是另一类染色体变异。染色体结构的变异起源于染色体的断裂和重接，主要包括重复（染色体区段增加）、缺失（染色体区段丢失）、倒位（染色体位置颠倒）、易位（非同源染色体片段互换）几种类型。由于每条染色体都携带很多基因，每个基因在染色体上都必须保证出现在合适的位置，因此不管是染色体数目异常还是结构畸变，都会造成比单基因突变更严重的后果。唐氏综合征患者的染色体组型，其中第21号染色体有3条，比正常人多了1条，发生了染色体数目异常 为什么要研究生命科学,为什么要研究生命科学生命世界瑰丽多姿，生命现象引人入胜！人类的祖先是以森林为家的古猿，古猿又是从哪里来的呢？对这样的问题很多人都会感到好奇吧。说到人的自身，刚诞生的婴儿是母亲身上掉下来的一块肉，这块肉最初在母亲体内只是一个肉眼不易见到的“小不点”，这个小不点的真名叫“受精卵”。受精卵在母腹中日长夜大，最终离开母体独立生活。受精卵在母腹中的日子真是变化万千、奇妙无比，一个受精卵在不到一年的时间内增殖到千万亿个细胞。由同一个受精卵而来的千万亿个细胞中又包含着多种多样的细胞，同一个人身上就有皮肤细胞、神经细胞、白细胞等，大约不少于200种细胞。一个受精卵怎么会增殖出上万亿个细胞，这上万亿个细胞中怎么会有形态、大小、功能大不相同的多种多样的细胞，你想知道其中的奥秘吗？受精卵能变成一个人，因此把受精卵称为“全能细胞”一点也不为过。那么由受精卵增殖而来的皮肤细胞、肌肉细胞等多样的细胞能不能变成“受精卵”那样的“全能细胞”呢？如果皮肤细胞、肌肉细胞等能变成“受精卵”那样的“全能细胞”，那么要是某个人因某个器官，如肾、心、肺等出了问题，就可以用皮肤、肌肉等细胞再造一个正常的肾、心、肺。用再造的正常器官换下出了问题的器官，濒临死亡的人又能健康地生活、工作了，这是多么诱人的课题呀！回答这个问题的是获得2012年诺贝尔生理学医学奖的英国生物学家格登和日本学者山中伸弥。格登在1962年就用非洲爪蟾肠道的一个细胞核替换了蟾卵的细胞核，发育出活蹦乱跳的蟾，开创了动物繁殖史上的先河；而山中伸弥则在老鼠的皮肤细胞里放入几个基因，把它诱导成能发育成各种组织的多能干细胞，称为iPS细胞。中国科学家用老鼠的iPS细胞创造出具有生殖能力的老鼠“小小”，证实了iPS细胞是全能细胞。“小小”和它的弟弟们的出生表明，孙悟空拔毛变猴的神话变成了现实，使神话变现实的生命科学就是那样神奇！精子聚集在卵子周围，当第一个精子冲破透明带与卵子结合，受精卵即将形成随着人类社会的发展，环境问题接踵而至相当长的一段时间内，人类都在同大自然携手共进，享受着大自然无限资源所赋予的乐趣。然而，当科学技术迅猛发展，人类发现自己所掌握的工具越来越强大时，原本敬畏自然的人类开始试图改造自然、统治自然。一连串的危机也随之发生了：粮食、能源、环境和健康等危机接踵而至，这一系列危机使曾以为自己是万物之灵、大自然主人的人类惊醒了，终于认识到在大自然中，多种多样的生物都处在一张无形的网中，人与其他生物、生物与生物、生物与环境之间都处在相依相存之中，人类绝不是大自然的主宰者和征服者，而只能是大自然的管理者，这是生命科学的结论。高粱和甜菜会变成酒，酒又会变成醋，而醋也会失去酸味，你知道这是为什么？瘟疫会像黑色的妖魔那样扫荡世界、夺去成千上万人的生命，这又是为什么？生命科学告诉我们，高粱、甜菜变成酒是一种肉眼难见的小生命奉献给人类的礼物，而瘟疫是另一类小恶魔在作祟。如何善待那些为人类默默奉献的小生命，如何消灭这些小恶魔，都是我们需要认真研究的生命课题。黑牛生白犊，红花的豌豆后代依然开红花，这是生物的变异和遗传现象。自从孟德尔揭示生物的变异、遗传规律之后，遗传、变异现象就与“基因”结下了不解之缘。我们研究生物的遗传、变异规律，研究生物体的基因，是丰衣足食的需要，也是健康长寿的需要。基因由DNA（脱氧核糖核酸）分子构成，自从DNA的结构被揭示以后，生命科学的发展突飞猛进，因此许多不同领域的自然科学家不约而同地预言：21世纪是生命科学世纪。从20世纪开始，由于物理、化学、数学等领域的自然科学家参与生命科学的研究，基因诊断、基因治疗、基因芯片、表遗传等诸多领域捷报频传。基因工程也应运而生，现在由基因工程生产的药物已有很多在临床运用并取得了很好的效果。眼下尽管在转基因动物、转基因植物、转基因食品等领域还存在着不同的意见，但“转基因”毕竟是科学发展的必然，科学本身是把双刃剑，人类也绝不会因剑能用来杀人而把剑扔掉，应该取其利而弃其害。人类利用微生物发酵来酿酒2000年6月26日，美、英、日、法、德、中等国的16个中心联合宣布，人类基因组“工作框架图”已经绘就，这标志取得生命科学史上又一个里程碑式的成就。为此，当时的白宫主人克林顿表示，这是“流芳百世的一天”。正当全世界科学家为基因组“工作框架图”绘就而欢欣鼓舞时，新的问题又出现了。例如：原来以为人类基因组中至少也应该有10万个基因，因为人体内的蛋白质至少在10万种以上，可是在人类基因组中真正被确认的基因还不到3万个；人类基因组中的DNA约有30亿个碱基对（脱氧核糖核苷酸对），可是人类基因组的DNA序列中与蛋白质结构有关的为3%～5%，基因组DNA序列中有相当大的一部分为重复序列。人们期盼着有朝一日能够探明生命的全部规律，基因组“工作框架图”的绘就还只是万里长征的第一步，后基因组时代赋予科学家的将是更加艰巨而光荣的使命，生命科学的研究依然任重道远！ 为什么香蕉没有种子,为什么香蕉没有种子香蕉吃起来软、糯、香、甜，深受人们喜爱。在非洲和东南亚一带，有些地方的人将香蕉作为主食，煮食或晒干后食用。很多人在吃香蕉的时候，会觉得奇怪，为什么这种水果没有籽呢？这些没有籽的香蕉又是怎样繁殖的呢？香蕉起源于亚洲马来西亚一带及中国西南地区，是世界上最古老的栽培果树之一。现在的香蕉栽培种起源于野生的尖叶蕉和长梗蕉。这两种野生香蕉品种的染色体有2组，都是二倍体，简写为2n，由22条染色体组成。它们都能产生种子，进行有性生殖，正常成长。不过，尖叶蕉果实小，风味较好，但是抵抗恶劣环境的能力差，不容易种植；而长梗蕉适应性强，却味道欠佳。所以，这两种野生香蕉品种都不适合栽培。尖叶蕉的染色体组成被称为是AA染色体组，长梗蕉的染色体组成被称为是BB染色体组。现在栽培的香蕉品种多数是经过改造的尖叶蕉，它们的染色体组成为AAA，是三倍体。这是利用野生的尖叶蕉在生殖过程中出现染色体减数分裂异常，形成了二倍体的配子，染色体组成为AA，将这些配子与正常的染色体组为A的单倍体配子结合，就会产生染色体组为AAA的三倍体香蕉品种。这种香蕉的果实大，味道好，产量也高，是现代主要的栽培香蕉种。染色体组成的变化使三倍体香蕉与野生二倍体香蕉的繁殖方式发生了巨大变化。正常的二倍体香蕉繁殖时，22条染色体进行减数分裂，形成具有11条染色体的雌配子或雄配子，雌雄配子结合长出了二倍体香蕉，这些香蕉具有正常的种子。而栽培的香蕉多是三倍体的染色体组，在它们形成配子时，由33条染色体组成的三倍体品系进行减数分裂，染色体分配不均衡，很难形成一整套含有11条染色体的活性配子，因此就无法产生正常的种子。所以，我们通常看到的香蕉，都是没有种子的。因为没有种子，三倍体香蕉不能通过有性生殖来繁殖，只能通过无性生殖方法来繁衍后代。三倍体生物在减数分裂时染色体不能均分，产生可育配子的机会极少野生香蕉的种子非常大，味道不佳 与生俱来的“身份证”,与生俱来的“身份证”除了指纹，每个人天生就有许多独一无二的“身份证”，虹膜扫描仪能像扫条形码一样，识别你的虹膜；每个人的声音语调也有各自的特征。可是，如果犯罪分子藏身于茫茫人海中，如何像大海捞针那样找到他呢？美国联邦调查局研发出了一种名叫面部识别系统的新技术，这项技术将人面部的一些凸起或凹陷，以及眼距、鼻宽、颌骨轮廓等作为特征标志，将其转换为一系列数字代码。就算犯罪分子没有直视镜头，这项技术也能准确地捕获他的面孔。 为什么左旋螺特别稀罕,为什么左旋螺特别稀罕无脊椎动物贝类的贝壳，或圆润光洁，或棱角分明，形态千奇百怪，色彩斑斓艳丽。你是否注意过贝壳上螺旋的方向？观察常见的田螺，你就可以发现它们外壳大多数都是右旋的，只有很少是左旋的。由于左旋螺非常罕见，这种螺便成了贝类收藏者梦寐以求的藏品，很多人都为得到一只左旋螺而欣喜万分。而在藏传佛教中，更是将镶有黄金和各类宝石的左旋螺视为至尊法器，以示佛法的至高无上和吉祥如意。为什么左旋螺的数量这么稀少？贝壳的螺旋方向是由谁做主的呢？自然界中的螺大多为右旋其实，这是由贝壳的基因所决定的。生物体的某个单位性状，常常可区分为显性和隐性。如豌豆的花色，既有红也有白，红色称显性，白色称隐性。海螺或者陆生的螺类群体中存在着决定螺左旋和右旋的基因。其中右旋的基因D对左旋基因d呈显性。通常，右旋的螺基因型是DD，左旋的螺基因型是dd。对于雌雄异体的螺来说，如果基因型是DD的雌性右旋螺与基因型为dd的雄性左旋螺交配，子一代基因型是Dd，全部都是右旋的螺。这是因为右旋基因D对左旋基因d是显性的原因。但是，如果基因型是dd的雌性左旋螺与基因型为DD的雄性右旋螺交配，子一代基因型虽然也是Dd，但是螺会全部呈左旋。这是为什么呢？原来，螺壳的旋转方向是由细胞质中的“旋转因子”决定的，而这种旋转因子又是由母本的核基因（D或d）决定的。由于母本基因型是dd，因此母本细胞质中的“旋转因子”就是dd核基因的产物，是左旋因子，所以尽管子一代的基因型为Dd，但子代螺的旋转方向依然为左。不过，如果这种子代自交（即Dd×Dd）时，尽管其后代中会出现DD、Dd和dd这3种不同基因型，但这3种不同基因型的旋转方向都是右旋，因为细胞质中的旋转因子都是由Dd核基因决定的右旋因子。自然界中右旋螺的数量远远多于左旋螺并不令人奇怪，倒是螺壳到底是左旋还是右旋由母本基因型所决定，与自身的基因型无关更令人感到惊奇。 为什么指纹能用来鉴别身份,为什么指纹能用来鉴别身份人在出生前一个月，指纹的细节已经形成，此后至死不变，无论经历脱皮、受伤还是化学腐蚀，待伤口愈合后，指纹依旧。一个人有十指，各手指的指纹存在明显差异。孪生兄弟姐妹之间，指纹也不相同。指纹的这个特点，为身份鉴定提供了客观依据。正是因为指纹的个体特异性和高度稳定性，早在公元前2000年，巴比伦人已经开始在契约上印上指纹，作为某个人独特的身份证明。现代指纹学的创始人、英国的人类学家高尔顿将指纹分为120个细节特征，而仅检测其中的12个特征，就可以保证相同率仅为1/1050。到19世纪末20世纪初，指纹又被广泛地用于犯罪学和法医学的身份证明。几百年来，罪犯在现场留下的指纹，都是警方追捕疑犯的重要依据。现在，指纹鉴别已经电脑化，程序识别也更快更准。指纹鉴定结论是重要的诉讼证据，被很多人誉为“物证之首”。指纹采集 为什么至今人类发现的微生物种类比动植物的少,为什么至今人类发现的微生物种类比动植物的少地球上最有生气、最令人惊叹的景观，是种类繁多、数量庞大、外形千姿百态、行为无比奇妙的生命世界。生命世界通常可以划分为三大类，即动物、植物和微生物。人类已记载过的物种约有200万种，其中动物为150余万种，植物为30余万种，微生物为20余万种。那么，地球上到底生活着多少种生物呢？这是一个无法精确回答的谜。据不同专家的估计，这一数据可以从几百万种一直到1亿种。按常理，生物的个体越小，其繁殖速度越快，产生的个体也越多，变异就容易发生，因此种类就越多。那么为什么记录在案的微生物数要明显少于动物、植物呢？要知道，微生物是一切肉眼看不见或看不清的各种微小生物的通称，它们都是一些个体微小（一般长度或直径小于0.1毫米）、构造简单的低等生物，主要包括属于原核类的细菌、属于真核类的真菌和属于非细胞类的病毒三大群。因为它们的个体十分微小，故必须用光学显微镜或电子显微镜才能观察研究。而动物界和植物界的各种成员都是人们看得见、摸得着的，所以自人类问世以来，就逐步对它们有较多的认识了。而面对看不见、摸不着的微生物世界，在显微镜发明前，人们根本无法想象还有这样小的生物存在于这个世界上。在历史上，人类对微生物曾长期处于迷惘状态，或者说对身上和身边的微生物世界“视而不见，嗅而不闻，触而不觉，食而不察，获其益而不感其恩，受其害而不知其恶”。这种“微盲”（微生物知识盲）状态，一直到17世纪后期荷兰的业余显微镜爱好者列文虎克用自制显微镜观察到细菌等微小生物后，才开始改观。此后的200年中，人类也只是凭兴趣和好奇心对外表多样的微生物作了一些观察和描述罢了。从19世纪中叶起，通过法国科学家巴斯德和德国医生科赫等人出色的工作，在提高了显微镜观察技术并解决了消毒灭菌、纯种培养等一系列研究方法上的难关后，人们才真正开始深入研究微生物（尤其是致病菌）。所以，形体小、研究起步晚，研究历史短，是目前记载的微生物种数暂时还赶不上动物、植物的主要原因。 为什么转基因食品让人们忐忑不安,为什么转基因食品让人们忐忑不安1995年，美国最先种植了转基因作物，阿根廷、加拿大等国紧随其后开始了转基因作物的种植，欧盟、日本也不甘落后，政府部门都陆续正式批准了在自己国家种植转基因作物。一时间，转基因作物声名鹊起，前途一片光明。就在人们憧憬转基因食品的美好前程时，欧洲国家却接二连三地爆出了食品安全问题。先是疯牛病突如其来，再是口蹄疫接踵而至，稍后又卷入了二噁英漩涡。一时间，欧洲居民对食品安全谈虎色变。原本与这些事件并无关联的转基因食品，也开始遭受质疑。恰在此时，一个来自苏格兰罗伊特研究所的免疫专家普斯陶伊，把这场质疑变成了一场大纷争。1998年8月10日，普斯陶伊在电视节目中宣称，经过实验证明，转基因食品是有害的，自己不会食用转基因食品。这一言论立刻在英国和欧洲其他国家引起了轩然大波，一些媒体为了吸引大众眼球，在电视和报刊上发布了那些器官受损的大白鼠的血淋淋的照片。就这样，欧洲人把美国人在餐桌上和快餐店尽情享用的转基因食品称作“弗兰肯斯坦食品”，而弗兰肯斯坦是科幻小说中的一位人物，他是由疯狂科学家利用许多碎尸块拼接出的“人”。普斯陶伊的电视讲话和媒体的推波助澜在欧洲引起一片恐慌，人们对转基因和转基因食品犹如惊弓之鸟，这股风潮也很快蔓延到了全球，并把罗伊特研究所推到了舆论的风口浪尖。事实上，罗伊特研究所对普斯陶伊的讲话内容事先一无所知，他们也不允许一名研究人员不经研究所同意，擅自向公众发布没有经过证实的信息。因此，研究所决定解除普斯陶伊的聘用合同并申明永不聘用。但普斯陶伊本人并不服气，他在1999年3月向英国下院所属的科学技术委员会提出了申诉。英国皇家学会立即组织专家对普斯陶伊提出的申诉进行了评议。评议结果指出：（1）普斯陶伊在实验中所使用的转基因土豆尚未允许在实验室外种植，他所用的外源基因是两种雪花莲凝集素基因，一种毒性较强，一种为低毒。（2）普斯陶伊喂老鼠用的并不是转基因土豆，而是人为加入雪花莲凝集素的生土豆，这种土豆中雪花莲凝集素的量是正常值的5000倍，老鼠食用后出现发育滞缓、免疫力下降的现象。不过，老鼠吃了含有低毒雪花莲凝集素的转基因土豆并未出现异常，虽然这种土豆中的雪花莲凝集素的量也超过正常值的100倍。（3）谁都知道生土豆有毒，人为地在生土豆中加入超量雪花莲凝集素，从而导致老鼠免疫系统受损是意料中的事。（4）试验中的老鼠数量太少，不符合科学标准。帝王蝶至此，普斯陶伊事件真相大白。不过，1999年5月，英国《自然》杂志又刊登了康奈尔大学副教授约翰·洛西的一篇文章。这篇文章宣称，他用马利筋叶片喂帝王蝶幼虫时，幼虫的死亡率高达44％。他认为造成幼虫死亡的原因是叶片上散落着转基因玉米的花粉。换言之，是转基因玉米的花粉毒死了帝王蝶。稍后，美国的《纽约时报》、《华尔街日报》等报刊都作了转载，美国有100多名转基因反对者高举横幅走上街头，抗议转基因食品。事实上，洛西所指的转基因玉米，转的是苏云金杆菌的毒素基因（Bt基因），这种基因所决定的一种毒蛋白，就是专门杀死鳞翅目昆虫的。而人们之所以将这种基因转入包括玉米在内的植物，就是为了能够准确地杀灭这些害虫。由于帝王蝶正是一种鳞翅目昆虫，因此，它的幼虫在食用了转Bt基因玉米的花粉后死去，是一件再正常不过的事了。由此你可以知道，人们之所以对转基因食品忐忑不安，大多是源于对此不甚了解。 为什么转基因食品需要“准生证”,为什么转基因食品需要“准生证”鉴于转基因食品持续引起了关于食品安全的大讨论，使得它到底能吃还是不能吃，成了摆在人们面前的一道难题。其实，不管是传统食品、有机食品还是转基因食品，都存在着这样的问题。任何食品除了能喂饱肚子之外，健康和安全当然是必须考虑的。因此，有关国家的权威部门也为转基因食品设置了一道门槛——食品安全证书，也就是“准生证”。在美国，任何转基因食品上市，都必须通过美国食品药品监督管理局（FDA）、农业部（USDA）以及环境保护局（EPA）其中一个或一个以上部门的批准。科学家进行田间试验在中国，2001年5月23日，国务院以304号令公布了《农业转基因生物安全管理条例》。这一条例不仅对生物转基因研究提出要取得安全证书的要求，而且对生产、加工、经营等过程同样提出了要取得安全证书和经营许可证的要求。此外，还要求在中国境内销售的农业转基因生物必须要有明显的标志。对进口与出口也做了规定，所有进口到中国来的转基因生物以及加工的原料，都需要取得中国颁发的转基因生物安全证书。2002年3月20日，农业部又发布了三个配套的管理办法。2002年4月8日，卫生部也发布了《转基因食品卫生管理办法》，从2002年7月1日开始实施，对所有转基因食品要求作标识。国家权威部门对转基因食品颁发食品安全证书，是要有足够科学依据的，这个依据就是8～10年严格的追踪试验。只有当试验结果能确切地回答转基因食品与非转基因同种食品一样安全时，才能发给食品安全“准生证”。追踪试验的内容包括转基因食品是否会引起人体器官异常，是否会降低人的免疫力，是否会引起过敏，是否影响生育，是否引起后代异常等。所以，有了这张“准生证”的转基因食品，我们就可以放心食用了。德国的一块转基因玉米地正在收割右边的玉米经过转基因改良，根系更发达，能够吸收更多的水和养分，使植物生长更茁壮 像红绿色盲这样由单基因突变导致发病的伴性遗传病与性别有关……,像红绿色盲这样由单基因突变导致发病的伴性遗传病与性别有关……像红绿色盲这样由单基因突变导致发病的伴性遗传病与性别有关。如果位于X染色体上的致病基因是隐性基因，那么，患者中男性远远超过女性。如果位于X染色体上的致病基因是显性基因，患者中女性数量则远远超过男性。你知道这是为什么吗？ 在玻璃瓶里装满河水,在玻璃瓶里装满河水在玻璃瓶里装满河水，放在阳光下，过两天会发现瓶壁上长满了绿色的藻类植物。放几颗田螺进去，几天后瓶壁重新变干净了，你知道这是为什么吗？ 寻找根瘤,寻找根瘤小心地拔起大豆、苜蓿等植物的根，你会发现根上附生有许多小瘤状的结构，其横切面呈红色，这便是根瘤。 幽门螺杆菌是怎么被发现的,幽门螺杆菌是怎么被发现的胃里面会有细菌吗？人们平时可能有过这样的经历：有时候身体不适而出现“反胃”时，口腔会感到奇酸难耐。这是因为，成人的胃每天要分泌1.5～2.5升胃酸（主要含盐酸），它的酸度可达pH0.9～1.5，比柠檬汁（pH2左右）和食醋（pH3左右）还要酸得多。由于强酸能杀菌，长期以来，医生和科学家都想当然地认为胃里是不可能长细菌的。一旦有人患了胃病，就认为是由情绪、食物质量或饮食习惯不当等原因造成的。事实上，在生物的长期进化过程中，自然界已造就了无数千姿百态、能力超凡的生物。这在微生物界尤为突出，一种后来被称作“幽门螺杆菌”的细菌，就可定居在酸度极高的胃黏膜的上皮细胞上。胃壁上的幽门螺杆菌1979年4月，澳大利亚珀斯皇家医院的病理学家罗宾·沃伦在观察一份胃黏膜活检标本时，突然见到一条奇怪的“蓝线”，后经高倍显微镜观察，发现它是由许多细菌聚集在一起组成的。每个细菌长约3微米，直径约0.5微米，有着弯曲或呈浅螺旋状的外形，细胞的一端还长有几条鞭毛。后来，他发现在慢性胃炎和胃溃疡患者的标本中经常可见这种细菌。于是，他就高兴地把这一发现告诉了周围的同事们：胃里有微生物！由于传统的偏见，除了他的妻子外，其余的人都不相信他的发现。当然，一个严肃的科学结论是不能光靠研究者的“自信”而博得人们认可的。按照病理学上的“科赫法则”，若要证明某菌确是导致发生某病的元凶，关键是要从相应病灶中分离到活菌，经人工培养、增殖后，重新把它接种到健康个体的相同部位上，若能看到该部位也出现同样症状，才可得到肯定。由于沃伦并不擅长细菌学技术，非常渴望能找到志同道合的合作者。经过努力，他与同院消化科一位年轻的医生——巴里·马歇尔一拍即合，两人决定联手揭开这种陌生生物的神秘面纱。马歇尔先是依照这种菌弯曲的外形，从文献中查找“弯曲菌”的培养方法。可是，他按照传统的培养方法，连做了30余次试验，却都以失败而告终。马歇尔并没有气馁，当他培养到第35个样本时，机会来临了。1982年春，因为复活节外出度假，马歇尔未能像往常那样天天去伺候他的细菌宝贝。待5天休假结束再回实验室时，他惊奇地发现，自己日思夜想多时的“弯曲菌”已长出肉眼可见的小菌落。原来，过去他一直按照文献上的记载，循规蹈矩地培养2天，而新的菌种却需培养3～5天后才能长出菌落！有了活菌样品，接着要做关键的“吞食活菌”的致病试验了。可是，面对这种未知的细菌，除了他本人外只找到了一个志愿者——莫里斯医生。当他俩吞下了足够量的活菌液后，果然“如愿以偿”，获得了理想的回报——双双患上了胃炎。事后不久，马歇尔幸运地被治愈，而莫里斯则被折磨了几年后才得以治愈。这时，马歇尔终于可以得出结论：幽门螺杆菌的确是胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡等胃病的病原菌。1984年，他把这一惊世发现发表在世界权威医学刊物《柳叶刀》上，此后一场全球范围内的幽门螺杆菌研究热潮便一触即发。 我从哪里来#,我从哪里来#吹灭生日蜡烛，你又长大了一岁，可是你知道吗？其实，你真正的“诞生日”是从你出生的那天往前算9个月的某一天，在那天父亲的精子和母亲的卵子合二为一生命从这里开始比句号还要小的“受精卵”是你生命之旅的真正起点。让我们乘坐“时光机器”，重新看看你在妈妈子宫里的这段时光吧。这要从受精卵的形成说起，爸爸慷慨大方地把上亿个精子送进妈妈体内，而妈妈则早已准备好自己的一个卵子在输卵管中等待了，当浩浩荡荡的精子大军抵达输卵管时，领先的那个精子受到卵子的邀请，进入卵子内部，其他精子则失去了与卵子结合的机会。就这样，卵子接受精子后就成了你的第一个细胞——受精卵。浩浩荡荡的精子大军靠近卵子（示意图）受精卵的超级分身术受精卵产生伊始，便一刻不停地开始了自我复制。一个变两个、两个变四个……一边成倍地增加细胞数量，一边从输卵管向子宫缓缓移动。4天之后，原先的那个受精卵已经变成了一个由上百个细胞构成、中间空空的“肉球”，科学家们给了它一个形象的名字——“胚泡”。胚泡中间是一个大空腔，称为“胚泡腔”，胚泡的周围是一层细胞，称为“滋养层”。此外，胚泡的一边还有一团细胞与滋养层相连，这团细胞称为内细胞团。胚泡刚形成时，找不到自己的落脚之处，像流浪的孩子一样在输卵管里“漂泊”着，大约“漂泊”两天后来到子宫里，与子宫内膜靠近了，而且越靠越紧，最终就像一粒种子落入了肥沃的土壤，干脆埋进了子宫内膜。胚泡埋进子宫内膜中的过程叫做着床。胚泡从靠近子宫内膜到全部植入结束，大约需要一周的时间。此时的胚泡已经安安稳稳地落在子宫内膜里，可以更好地得到母体提供的营养和保护了。这时，细胞不仅通过分裂增加数量，也开始通过分化增加细胞的种类了。之前肉球状的胚泡变得不再那么圆圆滚滚的了。胚泡向内生长，形成新的隔膜，里面的叫做羊膜，外面的一层与子宫内膜隔膜形成胎盘。在胎盘中，母体和胚胎的血管彼此靠近但不连通，保证母体和胚胎之间能够交换营养物质与废物、氧气与二氧化碳，同时彼此的血液独立而不混合。这时的“胚泡”正式改名为“胚胎”。人模人样当生命旅程进入到第5周时，胚胎发育成为三层，你身体上的所有器官都将由这三胚层逐渐分化而生。外胚层将形成神经系统和脊椎；中胚层形成心脏和循环系统；而内胚层则形成肺、肠胃、甲状腺、肝脏和胰脏。此时的你，虽然仅有芝麻粒舨大小，但已经有了初具雏形的大脑、脊髓和心脏。一条连接你和母亲身体的脐带正在出现，可以更好地协助胚胎的发育。现在，摸摸你的肚脐，它就是连接你和母亲的那条脐带的“遗迹”。到第8周末，人体各种器官已经初具规模了。这时候的你头很大，几乎占了全身的一半，虽然有了眼、耳、鼻和口，但是鼻子是扁的，两只眼睛也离得很远，尽管样子难看些，可看起来也像“人”的模样了，曾经短暂存在的尾巴也没有了。到第9周左右，你已经长到核桃壳那么大了，头和身子已经能够区分开，肾脏、肝脏、大脑和肺部全部开始发挥各自的功能，手指和脚趾开始分化，外生殖器形成。因为外形已经明确无疑地看得出是人，就不能模棱两可地叫“胚胎”了，所以从第9周起，你就叫“胎儿”了，这也是你在母体内的最后一个称呼。出生倒计时第15周的你，分量和一只鸡蛋差不多重，尽管此时的你眼皮还粘在一起，但视网膜已经能感觉到光线的存在。而你的外形已经和出生照上的自己很相像了。你的骨骼与肌肉进一步强壮起来，你越来越剧烈的肢体运动也为怀孕中的母亲带来越来越清晰的生命律动。第6个月末时，你长到了20厘米，体重接近700克。在母亲子宫里的时光，进入到3个月倒计时阶段。这期间，你的大脑表面出现沟回和突起，肺部发育完善，眼皮可以打开，身高则比3个月前长了一倍，体重达到了3千克以上。接下来的时间里，你已经可以张眼闭眼，皮下脂肪越积越多，身体越长越大，四肢变圆，皮肤渐渐变成粉红色，经常会用力撞撞妈妈的肚皮——你已经迫不及待地想出来看看这个世界了。终于到了母亲分娩的时期，医护人员剪断了你和母体之间连接的脐带，呱呱落地的那一刻，是你独立面对这个精彩世界的开始，未知的奇妙世界就呈现在你面前。新生命孕育记精子是怎么形成的男孩长到十二三岁时，睾丸和阴囊迅速增大，这是进入青春期的标志。此时，男孩睾丸中的一种名叫“精原细胞”的细胞就开始进行细胞分裂。当一个细胞分裂一次得到两个细胞时，在分裂前后的细胞中，都有两个基因组。就这样每个精原细胞连续分裂6次，由1个细胞分裂形成了64个细胞，这64个细胞全部被称为初级精母细胞。接下来，每个初级精母细胞进入减数分裂，最终产生4个精细胞，由此可知，每个精原细胞经过6次有丝分裂和1次减数分裂之后就能得到256个精细胞。精细胞要经过大约64个日日夜夜之后，才能成为有头、有体、有尾巴的精子。卵子是怎么形成的与男性不同，女性在胚胎时期体内就已经存在卵原细胞了。到女婴出生时，未成熟的卵巢中，卵原细胞已变成了初级卵母细胞。等到10～14岁时，女孩的卵巢发育成熟，初级卵母细胞才会一分为二，经过减数分裂变成两个细胞。这两个细胞的大小明显不同，大的那个细胞称为次级卵母细胞，小的那个叫第一极体。次级卵母细胞在输卵管中，如果能迎接到一个精子，那么当精子进入次级卵母细胞后，次级卵母细胞就能进行减数分裂，在细胞一分为二的同时，每个染色体中的姐妹染色单体也各自分开，进入不同的细胞。由次级卵母细胞分裂成的两个细胞依然是一大一小，大的就是卵细胞，成熟以后就是卵子，小的那个称为第二极体。那些有机会形成生命的幸运卵子女性的生殖期大约为45年，每月只排卵一次，即每月只有一个初级卵母细胞会分裂成为次级卵母细胞和极体。在女性出生时，拥有大约1000000个初级卵母细胞，但在女性的生殖期内能幸运地成为次级卵母细胞的只有400～500个，绝大多数初级卵母细胞很早就自然萎缩，或者说退化了。什么？我的每个细胞里基因组都一样你一定知道，一个人或一头象，甚至一棵草，都包含着许许多多的细胞，因此被称为多细胞生物。人体大约由22×1014个细胞组成。不过，在任何多细胞生物的众多细胞中，不管是形状不同的细胞，还是执行不同功能或具有特定生理特性的细胞，细胞核中的基因组都是相同的。就拿我们人来说，所有人体细胞中，都有两个基因组，每个基因组都有23条染色体。为什么同一个生物体的众多细胞中，基因组会相同呢？答案很简单，那就是一个生物体的所有细胞都来自同一个受精卵。为什么从一个受精卵能变出五花八门的细胞在同一生物体中，具有相同基因组的细胞不仅在形态、功能、特性等方面会出现不同，就是同一种细胞在不同时间段也会出现生化特性等方面的差异，这是因为基因表达不一样造成的。在人体细胞的基因组中，总计约有2万至3万个基因，不过这些基因并不是在同一时间内一起表达的，而是不同细胞中只有部分不同的基因在表达，在不同时段的同种细胞中表达的基因也可能不同。全部基因中，只有部分不同基因的表达称为“依序表达”或“差异表达”。细胞分化就是基因差异表达的结果。 抑菌圈,抑菌群抑菌圈的概念由弗莱明提出。接种了青霉菌的培养皿中，青霉菌的周围不生长细菌，远离青霉的地方有细菌生长。不生长细菌的地方，是一个以青霉菌落为圆心的规则的圆，这个圆圈被弗莱明称为抑菌圈。这个抑菌圈的出现与青霉菌分泌的青霉素有关。 新能源开发需要注意什么问题,新能源开发需要注意什么问题新能源的开发和生产，引起了人们的一些非议和争论。比如，目前生物酒精的生产，主要依赖甘蔗、玉米、大豆、菜籽等粮食和经济作物，造成了近些年粮食和食品价格的飞涨。为了大规模生产这些作物，人们大量开垦荒地，增加农药和化肥的使用，给生态环境造成明显的压力。有人估计，美国为了增加玉米产量以满足生物乙醇生产的需要而增加使用的化肥，已经导致墨西哥湾海水中氮的污染水平提高了10%～34%。生物能源的生产过程中，还需要大量的水用于冷却清洗等工艺过程，据估计，现代化的工厂每生产1吨生物乙醇，需要消耗3吨水。如何使生物能源的生产过程更加绿色，也是人们需要考虑的。 无处不在的微生物,无处不在的微生物微生物几乎遍及地球的所有角落，无论是几千米深的海底、南北极高寒冰川，还是岩洞缝隙、地热喷泉，到处都充满着各种微生物，真是“无所不在，无孔不入”！它们最早为地球带来了氧气，给高等生物的出现创造了条件；它们时刻为地球清理废弃物，制造各种营养物质。当然有些微生物还是引起人类多种疾病的罪魁祸首，需要我们时刻警惕。 无籽西瓜为什么无籽,无籽西瓜为什么无籽夏日炎炎，人们都喜欢吃西瓜解暑，可是一边吃西瓜一边吐籽真是麻烦。如果西瓜没有籽，那该多方便啊！科学家们为了满足大众的愿望，真的培育出了无籽西瓜。为什么西瓜能变成无籽的呢？这是由于西瓜内的染色体数目改变导致的。大多数生物的细胞中有两个相同的染色体组，这样的生物就被称为二倍体生物。正常情况下，特定物种的染色体组中，染色体数目和结构都是固定的。比如人有23对染色体，玉米有10对，果蝇只有4对，这些都是二倍体生物。对生物来说，要是染色体发生了改变，轻则引起生物性状的改变，重则可能导致生物死亡。二倍体生物在细胞减数分裂时同源染色体需要一一配对，只有当同源染色体能够配对完全时，生物才能产生生殖细胞——配子。除了二倍体，生物界也存在着四倍体的生物，因为四倍体生物的同源染色体也可以在减数分裂时一分为二地平均分配，也能产生存活的配子。那么，三倍体的生物呢？由于三倍体生物的三套同源染色体在配对分离时，不能平均分配，可能会出现有的配子细胞染色体多，有的配子染色体少的情况。在生物繁殖过程中，这些染色体数目不均衡的配子，都不能成活。正常二倍体西瓜的体细胞中，染色体的数目是22条，这种二倍体西瓜具有正常的西瓜籽。科学家在染色体数目上“大做文章”，采取了一个巧妙的方法，用正常西瓜培育出了无籽西瓜：在普通西瓜苗出土后，用一种化学药品秋水仙素涂抹西瓜苗进行诱变，使普通西瓜的染色体数量翻了一倍，具有44条染色体，成为四倍体西瓜。这种经过处理的四倍体西瓜成熟结籽后，次年再种下，待到四倍体西瓜开花时，去掉它的花药，然后将普通二倍体西瓜的花粉授给四倍体。这样，四倍体的西瓜成熟后，西瓜内的种子就是具有33条染色体的三倍体西瓜籽。这些三倍体的西瓜籽种下去，由于不能平均地分配染色体，不能产生可以成活的配子，于是就成了无籽西瓜。这是一个生产实践中利用染色体数目畸变的成功案例。 无菌室,无菌室在科研工作中，常常要求实验室空间是“无菌”的。无菌室就是这样一间特殊的房间。要想实现这么高的无菌标准，除了一般的灭菌方法，还要借助“高效过滤器”对进出房间的空气进行过滤。这样既保证进入实验室空间的空气没有杂菌存在，使实验不会被外来的杂菌干扰，也保证了实验中的微生物不会随空气“逃逸”到实验室外，污染人们的生活环境。 有没有“垃圾DNA”,有没有“垃圾DNA”长期以来，人们认为基因是决定生物体性状的基本原因，也就是说，那些编码蛋白质的DNA序列决定了生物体的表现型。可是，当人类基因组工作框架图问世后，出乎人们的预料，人类基因组中的DNA只有5％左右是负责编码蛋白质的序列，而高达95％的DNA与蛋白质的合成无直接关系，它们不属于编码蛋白质的序列，于是有人认为，在基因组中存在着大量的“垃圾DNA”。事实果真如此吗？2003年，美国启动了“DNA元件百科全书”计划，这项计划期望一网打尽基因组中所有的功能元件。人们惊喜地发现，基因组中超过90%的DNA都会被转录，其中除了不到2%的基因被转录为信使RNA（mRNA），并进一步翻译成蛋白质外，也就是人们曾经认为的“有用DNA”，其余大部分都转录成为大小不同、功能各异的非编码RNA（ncRNA），即一大类不编码蛋白质的RNA。但是，千万别小看这些ncRNA的作用。长链非编码RNA（lncRNA）在真核生物体内担负着调控蛋白质编码基因的表达的重任；微RNA（miRNA）则参与转录后基因的表达调控；小分子干扰RNA（siRNA）除基因表达调控外，也参与了病毒防卫过程；piwi蛋白互作RNA（piRNA）在大部分动物体内参与转座子控制、染色体状态和发育调控。这些数量庞大、定位独特、机制多样的ncRNA构成了一座巨大、高效的基因调控网络，精确决定了在一定时空条件下基因组的活动，使机体得以完成复杂的发育过程。非编码RNA一旦出现功能异常，就会引发疾病。所以，“垃圾DNA”这一称呼，正随着人类对基因组认识的深入而退出历史舞台。 杂种为什么有优势,杂种为什么有优势骡子是马和驴的后代，它既不是马也不是驴，可它像马一样灵活、强壮，又像驴一样不易生病、容易饲养，这体现了生物界中普遍存在的一种现象——杂种优势。杂种优势是指基因型不同的两个亲本杂交产生的第一代（杂种一代），在产量、品质、生长势、抗性等多方面超过双亲的现象。猎豹的基因高度纯化，它们的基因库缺乏变化，使得它们面对自然界中的恶劣变化时更容易受到伤害与“杂种”相对的是“纯种”，纯种是近亲繁殖的结果，在人类中就是指近亲结婚。为什么要避免近亲结婚呢？这是由于“自交”会增加后代基因型纯合的比例，而人类中的许多致病基因又都是隐性基因，这就使得近亲结婚会导致后代中隐性遗传病的发病率提高。不仅仅是人类，任何生物体都会或多或少地带有有害基因，如果有害基因是显性，那么在杂合型的个体中就表现出有害的结果，因此就容易通过自然选择或人工选择来淘汰掉，但隐性基因的危害只有在基因纯合时才会表现出来，所以很难被发现和排除。由此可见，隐性基因能够“潜伏”在进化过程中，它所造成的危害反而比显性基因更为严重。杂种有优势的原因，也可以从显性基因的角度来解读。显性假说认为，杂交后代能够充分利用来自双亲的显性基因，使得一个亲本的不足之处由另一个亲本的优势来替代，从而汇集了双亲之所长。而另一种假说认为，等位基因间不存在显隐性关系，杂种优势的根本原因是杂合基因间的相互作用大于纯合基因间的相互作用，这就是超显性说。这两种假说都建立在大量的实践基础上，不过，这两种假说都没有能够完全解释杂种优势这一现象的根本原因。为了破解杂种优势这一生物界普遍存在的现象，科学家们还需要更多的试验与探索。 用什么办法可以杀灭病原微生物,用什么办法可以杀灭病原微生物流感、肺结核、脑膜炎……很多具有传染性的疾病都是由微生物造成的，这类会危害人们健康的微生物称为病原微生物。对付病原微生物大致通过两种方法：一是“消毒”，清除或杀灭处于活跃生长状态的病原微生物，使它们失去致病能力，但这个方法对芽孢等抗性很强的休眠体可能没有作用。二是“灭菌”，彻底杀灭所有微生物和它们的芽孢。显然，灭菌比消毒要彻底得多，采用的方法也会更强硬有力。对于一般的生活环境，我们并不需要通过“灭菌”，使之达到无菌状态，因为许多微生物是无害的，有些甚至是有利于人类的，一股脑儿地消灭所有的微生物对人类来说也许弊大于利。我们所需要做的就是清除过多有害的微生物，也就是消毒。含氯消毒剂是生活中最常用的消毒剂，84消毒液就属于这一类。含氯消毒剂具有一定的氧化性，可以破坏微生物的细胞结构，从而帮助我们消除绝大部分病原微生物的威胁。医院里常用的福尔马林、酒精等也都是有效的消毒剂，可以使微生物的蛋白质变性、凝集，使微生物失活。这类液体消毒剂很适合用来浸泡器械和擦拭物体表面，以达到消毒的目的。如果需要对整个房间来一次全面的消毒，可以采用紫外线照射。紫外线有一定的穿透力，可以穿过微生物细胞壁的“盔甲”，直达微生物体内破坏它的核酸，使它失去生长能力。在紫外线的作用下，空气中会产生臭氧，这种闻起来有腥味的气体也具有一定的消毒能力。但紫外线消毒时应该尽量避光，因为在有光线的情况下，微生物会进行DNA的自我修复，使紫外线消毒的效果大打折扣。除了紫外线，也可以用熏蒸消毒法对房间进行消毒。如过氧乙酸熏蒸消毒法，通过加热让消毒剂过氧乙酸充分挥发到空气中，杀灭空气中、角落里的有害微生物。外科手术所用的器械都需要经过严格的灭菌对于一些要求更加严格的环境和物品，如医用产品、科研试验用产品、保质期较长的食品等，单用“消毒”就不够了，需要采用更厉害的“灭菌”方法。最常用的灭菌方法是加热。居家生活里，我们把水烧开再饮用就可以保证饮水安全，但要达到“灭菌”的效果，还需要更加严苛的条件。常用的方法是在加热的同时加压，使温度进一步上升到121℃，并保持高温、高压20～30分钟。经过这样的处理，一般细菌的芽孢会被彻底灭活。对于玻璃、金属等可以耐更高温度的物品，可以采用干热灭菌的方法，把温度升高到170℃，并保持1～2小时，这样也可以杀灭所有微生物及其芽孢。塑料制品和新鲜食品既不耐高压，又不耐高热，怎么才能“灭菌”呢？可以采用电离辐射灭菌的方法，用γ射线、X射线等进行处理。这些射线穿透力极强，会破坏微生物的DNA，既可以有效地杀灭细菌，又可以保持物品完整，使食品的风味和营养不受影响。 用无性繁殖来保护大熊猫可行吗,用无性繁殖来保护大熊猫可行吗大熊猫的数量已经很少，发情期又短，在野外遇到合适的异性本来就不容易。而且大熊猫对配偶的选择十分“挑剔”，“看不对眼”的还不要。在人工饲养的环境中，大熊猫也不容易发情。如果大熊猫能成功怀胎，一般只怀一个，就算产下双胞胎，通常也只管一个。所以大熊猫的繁殖十分困难。如果无性繁殖大熊猫获得成功，至少可以大大增加它们的数量。 由基因可以推测相貌吗,由基因可以推测相貌吗在推理小说《福尔摩斯探案全集》中，大侦探福尔摩斯所展现出来的强大的推理能力和细致入微的观察能力，至今令人印象深刻。更令人折服的是，他仅仅根据犯罪现场所遗留下来的蛛丝马迹，便能推测出案犯嫌疑人的一些基本生理特征，如身高、体重、肤色、虹膜颜色等。现实生活中，警察和法医是否像福尔摩斯那样能根据犯罪现场遗留的痕量证据提前预知嫌犯的一些相貌特征呢？答案是肯定的！警察和法医除了依靠基本的推理和判断外，还有先进的生物技术来帮忙。那就是以第三代基因指纹SNP（单核苷酸多态性）为基础的“DNA画像”的技术。对于所有的人而言，细胞内的DNA有99.9%都是相同的，但就是这另外不同的0.1%，造成个体间的体格特征出现极大的差异。经鉴定，这0.1%DNA中的许多变量对应着特殊的生理特征，如皮肤和虹膜的颜色等。因此，随着SNP及对应性状的数据库的不断完善，警方只需收集罪犯遗留在犯罪现场的血迹、毛发等，经一系列分子生物学手段获知其SNP，并将之与数据库比对，便能预测出嫌犯的一些基本的相貌、体格特征。然而，基因不是决定相貌的一切因素，个体实际相貌等生理特征可能因为后天的成长环境或者意外事故的发生，而与“DNA画像”技术的推测结果不一致。虽然我们还不能根据个体基因组序列、SNP等数据准确地绘制出相貌，但是综合各方面的特征、合理地推断并结合其他线索，我们便能迅速圈定目标嫌疑犯范围，大大提高警方破案效率。 由辐射引起的基因突变,由辐射引起的基因突变射线在引起基因突变时只与总强度有关，而与每次照射的强度无关。如用100伦琴（1伦琴＝2.58×\(10^{-4}\)库/千克）的X射线照射生物体能引起某个基因突变的话，那么用100伦琴的照射量照射一次与用1伦琴的照射量照射100次的最终效果是一样的。也就是说，射线引起基因突变是具有累积效应的。 线粒体中的基因,线粒体中的基因线粒体是细胞质内为细胞提供能量的细胞器。线粒体内有很小的环状DNA。DNA的大小是以它所含碱基对的数目多少来衡量的。在人的细胞核内，每个基因组含大约30亿个碱基对，2万～3万个基因，而人线粒体DNA却只有16?569个碱基对，37个基因。 线粒体基因突变疾病的治疗,线粒体基因突变疾病的治疗在人体中，一些有关呼吸代谢的重要基因存在于细胞的线粒体中，这些基因一旦突变，会引发心脏病、肝衰竭、脑功能紊乱、失明和肌无力等疾病。针对这种线粒体基因突变引发的疾病，有些科学家想采用“核移植”的办法来治疗：一是将由父母产生的受精卵中的细胞核移植到正常女性的去核卵中；二是先从线粒体基因突变的卵细胞中取出核，再移植到正常女性的去核卵中；三是用线粒体基因突变的女性丈夫的精子进行体外受精。这种治疗疾病的方法称为“三亲疗法”。 细胞中的新蛋白质来自哪里,细胞中的新蛋白质来自哪里每个人的体内都存在形形色色的蛋白质，随着新陈代谢，旧的蛋白质被分解再利用，或被排出体外，新的蛋白质则源源不断地补充进来，以供应人体的消耗。这些新蛋白质从何而来？原来，人体的每个细胞中有一个微型蛋白质装配厂——核糖体。由DNA携带的基因信息经过忠实地转录，被“写”进信使核糖核酸（mRNA），mRNA与核糖体共同协作，会源源不断地制造出细胞所需要的各种蛋白质。核糖体是一种由蛋白质和核糖体核糖核酸（rRNA）共同组成的颗粒，这种颗粒由大小两部分组成，大的称大亚基，小的称小亚基。这两种亚基各有绝招，小亚基中的rRNA能识别mRNA中的启动部位（启动子），像“引导员”一样把细胞中的mRNA引领到核糖体中专门为mRNA铺设的轨道上，而大亚基中的rRNA则负责把一个个氨基酸装配成肽链。皮肤、毛发、各种器官都是由蛋白质组成的细菌核糖体模型构成人体蛋白质的氨基酸有20种，而DNA上是用A、T、G、C这4种碱基给蛋白质编符号的。4种碱基怎么给20种氨基酸编符号呢？科学家已经有了明确答案：在4种碱基中，任意3个组合编写成一个氨基酸的代码，称为密码子。由这样组成的密码子可以多达\(4^{3}\)（64）种，大大多于20种氨基酸。在这么多的密码子中，有的是几个密码子共同表示一个氨基酸，也有些密码子与氨基酸没有关系，只是作为氨基酸连成肽链过程将要结束或开始的符号。核糖体不仅具有多种装配蛋白质的设备，而且在结构上也十分精巧，因此能够承担着高效完成蛋白质装配的重任。mRNA携带着来自DNA的遗传信息，穿过核孔从细胞核到达细胞质中，在这里，一个个氨基酸识别mRNA上的信息，依次连接起来，形成肽链 细胞是如何实现分化的,细胞是如何实现分化的在同一生物体中，不仅具有相同基因组的细胞在形态、功能、特性等方面会出现不同，就是同一种细胞在不同时间段也会出现生化特性等方面的差异。这好比是许多相同型号的电视机，在同一时间纷纷播放不同的电视节目，而同一台电视机在不同时间段也可以播放不同的节目一样。电视机屏幕上的节目不同是因频道不同或同一频道不同时段播放的节目不同，而细胞不同或同一细胞在不同时间段的差异，是因为基因表达不一样的结果。在人体细胞的2个基因组中，总计有2万～3万个基因。不过，这些基因并不是在同一时间内一起表达的，而是不同细胞中只有部分不同的基因在表达，在不同时段的同种细胞中表达的基因也可能不同。全部基因中，只有部分不同基因的表达称为“依序表达”或“差异表达”。细胞分化就是基因差异表达的结果。受精卵分化例如，人体中的红细胞负责输送氧，红细胞能输送氧全靠其中的血红蛋白。1个血红蛋白分子由4条肽链组成。现在知道，同是血红蛋白，在人的胚胎期、胎儿期、成人期，其结构就不一样：胚胎期有3种血红蛋白同时存在，胎儿期主要是一种血红蛋白，成人期主要是另一种血红蛋白。血红蛋白不同是因为肽链种类不同，而每种多肽都是由一种基因决定的，因为血红蛋白有5种不同的多肽，每种多肽各有对应的基因。就这样在人生的各个阶段，随着基因的先后“打开”和“关闭”以及依序表达，演奏出了一支和谐的生命协奏曲！ 细胞都是人眼看不见的吗,细胞都是人眼看不见的吗罗伯特·胡克在显微镜的帮助下，第一次“看”到了细胞。现在，科学家发现，绝大多数细胞的直径在10～100微米之间，仅凭肉眼是见不到这些细胞的真面目的。不过人的神经细胞的长度超过1米，我们能看到这些神经细胞吗？答案是否定的。虽然神经细胞有1米长，但却是一根极细极细的纤维，很细的细丝再长也看不见呀。而且它无色透明，没有染色时，人们根本无法把它们分辨出来，就是用显微镜观察神经细胞也要用染料给神经细胞染上颜色呢！神经细胞不过，细胞世界可谓是众星璀璨、耀眼夺目，虽然绝大多数细胞个头都那么小，可仍有一些像怪物史瑞克般的“庞然大物”存在。人的卵细胞有针尖那么大，可最好的眼睛要看清针尖大的卵细胞也不是那么容易的。那么我们能看得清清楚楚的鸡蛋是不是一个细胞呢？其实，未孵化的鸡蛋里确实包含着一个卵细胞或受精卵细胞，但是鸡蛋壳和鸡蛋白可不是卵细胞的成分。我们敲开鸡蛋壳，将蛋黄和蛋清倒进碗里后会看到一个白色的小斑点，这个斑点的科学名称是胚盘，其中含有细胞核。此外，鸡的卵细胞还包含细胞质、细胞膜和核膜等结构，肉眼要分清鸡卵细胞的这些部分也是不容易的。鸡的胚胎发育过程 细胞长什么样,细胞长什么样在显微镜发明之前，人们从来没听说过“细胞”，更不用说亲眼目睹细胞了。直到300多年前，英国人罗伯特·胡克成功制造出了能看到微小物体的显微镜，当他用这台显微镜观察用锋利刀片削成的很薄很薄的软木片时，被眼前的情景吸引住了。软木片上密密麻麻地排满了小小的“空房间”，如同一个制作精良的蜂巢。他给这些“小房间”起名“Cell”，中文译名就是“细胞”。胡克看到的“小房间”都只是植物细胞壁围成的空洞，里面的细胞质早已缺失。同是英国人的格鲁进一步用显微镜对植物薄片进行了潜心观察，绘制了100多幅细胞观察图。也正是他，发现了细胞可不是空无一物的小房间，里面充满着汁液；细胞之间也不是毫无联系的松散个体，它们相互紧贴，结构精密。可惜，在罗伯特·胡克看到细胞后长达150年的时间里，由于显微镜的制作工艺实在是太落后了，人们始终没能对细胞取得更多的了解。动物细胞（左）和植物细胞（右）大不相同直到1839年，捷克斯洛伐克组织学家浦肯野把填满细胞的胶状液取名为原生质。不过，这个名词并未被他的同时代人所认同，直到19世纪中叶以后，德国的一位植物学家莫尔采纳了这个词，并用原生质来概括各种不同细胞的内容物。从此以后，细胞壁内的物质就统称为原生质。尽管细胞大小不同，形态各异，可在特殊之中又包含着一般。只要是真核细胞，都有大体相同的结构，最外层是细胞膜（植物细胞在细胞膜外面还有一层细胞壁），细胞膜里面是细胞质，细胞的中心是细胞核。在细胞质里还分布着许多有特殊功能的细胞器，这些细胞器分别执行着养料的分解、合成、吸收、排泄等职能。细胞核是英国植物学家布朗在1831年发现的。细胞核是一个物质较为致密的小球，一般位于细胞中央，呈圆形或卵圆形。细胞核外有一层膜，称核膜，核膜上有小孔，可与核外的细胞质发生联系。1879年，德国细胞学家弗来明用某些红染料使细胞核内散布着的微小颗粒染色时，终于使细胞核内的那些微小颗粒物质染上了颜色，他就把细胞核内的这些物质称为染色质。1882年，弗来明又看到在细胞分裂时染色质会形成一条条细丝。1888年，弗来明的同胞、解剖学家瓦尔德尔干脆把浓缩成棒状的染色质称为染色体，原来染色体是折叠浓缩后的染色质。 细菌银行,细菌银行在美国华盛顿，有一幢貌不惊人的四层楼房，它是名扬四海的“细菌银行”所在地。这家银行的大名是“国立华盛顿微生物园”。这里专门培养和保存形形色色的细菌和其他微生物，为世界各地的微生物研究提供帮助。在细菌银行的邮购目录中，你可以发现探测油井的特殊微生物，使秋海棠霉腐的微生物，使米变黄酒、使葡萄变香槟酒的酵母菌。在目录补遗里，甚至陈列着有剧毒的微生物种类。 芽孢,芽孢当环境中营养物质缺乏、代谢产物浓度过高时，有些细菌能在细胞里形成一个有着厚外壁的椭圆状的休眠构造，这就是芽孢。芽孢的特殊结构使得它耐热、耐辐射，很难被杀灭。通常情况下，芽孢可以保持几年到几十年不死亡，有的芽孢甚至可以休眠数千年。一旦环境适宜，芽孢就会从休眠中苏醒，恢复生机成为有活力的细菌。 营养状态对孙辈的影响,营养状态对孙辈的影响瑞士科学家们曾对1890—1920年间出生的人做过一项调查，他们有的是在丰衣足食的条件下成长并结婚生子的，有的是在食不果腹的饥饿状态中成长而结婚生子的。接着，科学家还跟踪调查了他们孙辈的健康状况。结果前者的孙辈死于糖尿病的风险比较高，而后者的孙辈，死于心脏病的风险比较低。这表明，这些被调查者的营养状态不仅直接影响自身的生长发育，还会影响到孙辈们对疾病的易感性。其实，环境条件并没有造成基因的改变，而只是影响了基因表达，也就是表遗传的改变，但表遗传为什么能跨代起作用至今尚未完全阐明，有待进一步的研究。 血型是由什么决定的,血型是由什么决定的血型是由存在于细胞表面的血型物质所决定的。血型物质广泛地存在于红细胞、白细胞、血小板、血清等中，在其他组织细胞、体液甚至排泄物中也有。已经发现并为国际输血协会承认的血型系统有30种，其中最重要也最常见的两种为根据红细胞血型划分的“ABO血型系统”和“Rh血型系统”。 运动中的生态系统,运动中的生态系统生态平衡并不是静止的，而是一种动态的过程。例如，一个生物种群中，总有一些个体濒临死亡、一些个体刚刚降生，但从总数上看，整个种群数量没有发生剧烈的变化，因此是相对稳定的。 中国的杂交水稻是如何诞生的,中国的杂交水稻是如何诞生的20世纪60年代，世界范围内掀起了一场“绿色革命”：以美国人诺曼·博洛格为核心的育种家用两种小麦进行杂交，培育出了“皮蒂克”等30多个矮秆、半矮秆的抗锈品种。同一时期，菲律宾国际水稻研究所的水稻育种家们，选用两个品种的水稻进行杂交，育成了产量高得出乎人们预料的半矮秆新品种“IR8（国际稻8号）”。这是人类自驯化野生植物成为适宜人工种植的“作物”后，对绿色植物所进行的又一次重大变革。正当全世界都在为绿色革命的成功感到欢欣鼓舞时，中国的绿色革命也在悄然掀起帷幕。1966年，《科学通报》上刊登了袁隆平撰写的一篇文章——《水稻的雄性不孕性》。这篇文章引起了国家科委有关人员的重视，在政府指导下，于1967年成立了由袁隆平、尹华奇和李必湖3人组成的“水稻雄性不育科研小组”，任务是主攻水稻雄性不育。由此中国的绿色革命开始了。1970年10月，李必湖在海南岛三亚南红农场，与该农场的技术员冯克珊一起，在农场旁的水沟里，发现了一株雄性不育的野生稻。他当即把这一发现转告正在北京查阅文献的袁隆平。袁隆平听到这一好消息后，兴冲冲地从北京赶往三亚，他仔细检查了这株野生稻，认为这株野生稻除雄花没有生育能力外，其他一切都正常，这株野生稻只是雄性在生育方面是失败的，因此他就给这株野生稻起名“野败”。这株“野败”就是现在绝大多数“三系法”杂交水稻中不育系的老祖宗。1970年中国杂交育种专家在海南岛发现的“野败”原始株1970年冬，就在袁隆平、李必湖等带着“野败”回到湖南后，江西省萍乡市农业局的颜龙安和他的助手特地从江西到湖南，向袁隆平等学习培育杂交水稻的有关技术，随后他们将“野败”带回江西。这株“野败”在江西按时抽穗，颜龙安等不失时机地把“野败”的雄性不育性状成功地转送给了栽培稻“二九矮1号”，终于在1972年冬培育成“二九矮1号”不育系和“二九矮1号”的同型保持系。袁隆平等用同样的方法，在1973年秋也培育成功“二九南1号”不育系和同型保持系。杂交水稻要真正在生产上应用，光有“不育系”和同型“保持系”是远远不够的，因为光有这“二系”无法得到具有杂种优势的杂交种子。为了得到具有优势的杂交种子，还需要一个“恢复系”。为了这个目标，全国各地的水稻科研人员都在为寻找“恢复系”四处奔波。广西农学院的教师张先程非常幸运，1973年，他在东南亚的水稻品种中终于找到了符合要求的“恢复系”。他找到的“恢复系”，不仅能使“不育系”的结实率超过90%，而且从“不育系”上得到的杂交种子再开花时，雌、雄花全都正常，也就是说雄性恢复正常了。更难能可贵的是，杂交种子的产量很高，生长十分旺盛，即杂交种子具有强大的优势。杂交水稻之父——袁隆平在长沙的一片杂交水稻田中工作杂交水稻“三系”配套成功后，1975年冬，国务院就做出了迅速扩大试种杂交稻的决定，并在人力、物力、财力等方面加大投入，于是当时在湖南大地出现了千军万马下海南的动人场景。当年在全国多点示范的面积达5600多亩，1976年示范推广的面积就高达208万亩。1976年至1988年间，全国累计种植杂交稻的面积为12.56亿亩，累计增产水稻1000亿千克以上，仅1987年，杂交水稻增收的粮食就达150亿千克，而当时辽宁省一年的粮食产量也只有127亿千克。1981年6月6日，国家科委和农业部在人民大会堂把新中国第一个特等发明奖授予袁隆平、颜龙安、张先程、李必湖，这是对他们在杂交水稻领域取得的成就所给予的充分肯定。 中国科学家是怎样得到无性繁殖小鼠的,中国科学家是怎样得到无性繁殖小鼠的2009年，世界权威的科学杂志《自然》和《细胞》的“干细胞”分册都报道了中国科学家的一项令世界为之瞩目的研究成果：他们从一只雄性黑色小鼠尾巴上取下一些皮肤细胞，经过“诱导”之后，在小鼠子宫内发育成活的小鼠（得到了无性繁殖小鼠），其中第一只叫作“小小”。《自然》杂志还专门为此举办了新闻发布会，高度评价中国科学家的这项工作。“小小”的出生，自然会使人想起“多利”。早在1996年，英国科学家就用“去核卵与体细胞混合法”，成功地培养出一只无性繁殖绵羊。在那之后，科学家又成功地得到了其他一些动物，包括牛（1999年）、山羊（1999年）、猪（2000年）、兔（2002年）、猫（2002年）、大鼠（2003年）、马（2003年）、狗（2005年），等等。既然已经有那么多种动物能经过混合细胞繁殖了，那“小小”的出生是不是又增添了一种动物无性繁殖的新方法呢？要不是这样，为什么这项成果这么受重视呢？阿根廷科学家与克隆牛威尔穆特与多利原因就在于，中国科学家研制“小小”所用的办法，不再是得到“多利”和其他动物的“细胞混合法”，而是一种新的技术，叫作“诱导干细胞法”。“细胞混合法”能使多种动物繁殖，证明了动物的体细胞与去核卵混合后也具有“全能性”，具有“破冰”的重大意义。但是这种方法存在严重的缺点。一是它需要使用同种或近亲动物的卵，但是许多动物的卵非常难以得到。为得到适用的卵，科学家花费了大量的时间，吃尽了苦头。二是这种方法的成功率极低。在威尔穆特的277次试验中，只有“多利”成活。而在用这种技术繁殖马时，在841个形成的胚胎中，只有一匹小马能够活着出生。三是由“细胞混合法”得到的动物有这样那样的问题，如“多利”就早早夭折了，这说明由细胞混合得到的“组装”细胞的全能性还存在着一些问题。要是有一种办法，能够在不使用去核卵细胞的情况下，也能使动物的体细胞获得“全能性”就好了。中国科学家们从雄性黑色小鼠的皮肤细胞中用转基因的方法“诱导”出37个“多功能干细胞”的细胞系，并从中挑选了6个，将这些细胞一一分开，分别植入1500多个小鼠“四倍体”囊胚中，再转移至小鼠的子宫内。21天后，被借用子宫的一只白鼠终于生下了第一只黑色小鼠，这就是“小小”。随后，又有26只小鼠相继出生。全部27只鼠都是来自一只小鼠的皮肤细胞，因此是一个鼠克隆。现在，“小小”的第二代和第三代加起来已经有数百只小老鼠了，它也成了这个大家族的“鼠爷”。“小小”“小小”和它的子孙们的出生，证明不用“细胞混合法”，仅用几种外来基因，也可以把动物的体细胞（这里用的是皮肤细胞）变成“多能干细胞”。这是动物无性繁殖技术的一个重要发展，也是干细胞理论研究的一个重要突破。不可否认，用外来基因把皮肤细胞“诱导”成为“干细胞”的方法虽然有效，不过也有缺点。它要用病毒的遗传物质作为运载工具。这些病毒在完成它们的“搬运”任务后，就永远留在细胞内，留下了隐患。它们也会随机插入到细胞的DNA内，有可能破坏一些对生物体起着重要作用的“好”基因，也可能会打开一些对生物体有害的“坏”基因。“诱导干细胞”的“多能性”，也意味着它们具有强大的繁殖后代细胞的能力和变化成其他任何种类细胞的能力，有形成癌细胞的风险。好在中国科学家们得到的“小小”以及“小小”的弟弟们现在已经子孙满堂了，而在它们的子孙中尚未出现我们所担心的危险。但是既然会有潜在的危险，就要防患于未然。2012年，德国科学家宣布，他们在细胞培养液中加入各种能促进和控制细胞生长和分化的蛋白质“生长因子”，就可以把皮肤细胞变为神经干细胞。这样就完全不用担心外来遗传物质在细胞内引起的危险。不过，这样形成的干细胞还不是“全能干细胞”，只能分化成有限的几种神经细胞。这样形成的干细胞生长和分化的能力虽比较弱，但不引入外来遗传物质，产生癌细胞的风险也比较低。虽然这种技术还不能用来无性繁殖动物，但是可以用于替补坏掉、死亡的细胞和组织。随着细胞工程领域相关技术的飞速发展，人们对科学家们在干细胞领域大展身手的未来场景正拭目以待。诱导多功能干细胞（iPS）的制作流程 怎么让腺病毒在人体内大施拳脚,怎么让腺病毒在人体内大施拳脚用腺病毒运送基因，可谓一举多得：既可以把腺病毒加入人工培养的靶细胞周围，又可以把腺病毒送进人的呼吸道，还可用静脉注射的方法把腺病毒送到患者体内。此外，把腺病毒制成胶囊或药液，通过口服可经肠道让腺病毒吸收入体内，然后再由腺病毒把目的基因送进靶细胞。 怎样把基因送进人体,怎样把基因送进人体基因治疗能够治本，把人们以往一筹莫展的疾病斩草除根，自然获得了全世界的广泛关注。基因治疗的核心问题，是如何把目的基因送到该去的地方。现在把目的基因运送到人体细胞中的方法大致有三类：物理方法、化学方法、生物方法。在物理方法中，可以用专门的针筒把目的基因注射进靶细胞中，也可以用特制的基因枪在轰击中把目的基因送进靶细胞。此外，还可以用电穿孔的办法把目的基因送进靶细胞。基因枪利用细小的黄金颗粒作为“子弹”，外面包裹上目的基因在化学方法中，常常需要找到一个中间体化学物质，这个中间体既能与基因结合，又能与细胞相融合。于是，我们先让目的基因与化学物质结合，然后再把这个结合体与靶细胞接触，目的基因就能转移到靶细胞中去了。例如有一种由球状磷脂双层膜组成的人工胶囊脂质体，既可以将目的基因包在胶囊内，也可结合在胶囊膜的表面，当这种脂质体与靶细胞结合时，脂质体就能和对方的细胞膜融合，将目的基因送进靶细胞。除脂质体外，二乙氨乙基—葡聚糖等也能担当运送目的基因的重任。装载着目的基因的腺病毒进入细胞，将目的基因注射进细胞核生物学方法是现在应用最为普遍的方法，世界上第一例遗传病基因治疗就是采用这种方法。在生物学方法中，需要依靠一种对人体无害的运输工具来运送目的基因，而这种较为安全可靠的工具通常是病毒，例如腺病毒。如果把目的基因比作一个人的话，不管是乘飞机还是坐火车，人都得先坐上交通工具，并感到安全舒适。目的基因也是这样安全舒适地搭上腺病毒这个运输工具，医学上将这个搭载过程称为整合，用腺病毒把目的基因送进靶细胞的过程称为感染。腺病毒运送目的基因时绝不捣乱，既不会唤醒沉睡的癌基因，也不会使活跃的抑癌基因失活。不过，通过腺病毒输送目的基因虽然安全可靠，但由于装载目的基因的腺病毒DNA游离在细胞核内，并没有插入细胞染色体上，因此可能导致目的基因无法长期表达，使得基因治疗的效果难以持久维持。 怎样让干细胞“报到出列”,怎样让干细胞“报到出列”人体内干细胞的数量很少，只有各种组织细胞的万分之一左右。在显微镜下，干细胞的“模样”也和其他细胞差不多。那科学家怎样从细胞的汪洋大海中精确地发现干细胞？怎样把它们分离出来？怎样让它们“报到出列”呢？原来，每种细胞表面镶嵌的蛋白质都不一样，干细胞也不例外。这些蛋白质就像人佩戴的徽章，可以用来识别一个人。但是这些“徽章”太小了，用显微镜都看不见。那怎么办呢？科学家们利用抗体能专一地结合抗原这种性质，用特异的抗体来“标记”干细胞的“徽章”，再在抗体上连上荧光基团。在激光的照射下，荧光基团会发出荧光，组织细胞因为没有干细胞那枚独特的徽章，连着荧光基团的抗体结合不上去，也就发不出荧光。流式细胞仪常被用来分离细胞接下来，让这群浩浩荡荡的混合细胞依次通过一根细管，这根特制的“独木桥”非常狭窄，每次只让1个细胞通过。当发荧光的细胞通过细管时，机器会给它们加上电荷。细管后面，是一片电场。干细胞因为带了电荷，走的路线会发生偏转，进入专门的收集管。其他的细胞因为没有被标记，不带电，在电场中不发生偏转，进了其他的收集管。用这个办法就把干细胞从各类细胞中分离出来了。 植物不会“撒尿”，为何能排出多余的盐,植物不会“撒尿”，为何能排出多余的盐无论是饮用水还是地下水，里面或多或少都含有盐分。水在空气中干了以后留下的白色“残留物”中就含有盐分。植物每天都要从土壤里面吸收很多水分，又通过叶片上的气孔蒸发掉许多水分。水分蒸发了，里面的盐却无法带走，会逐渐在植物体内积累起来。可是植物既不“撒尿”，也不“拉屎”，它们是怎么把体内的盐排出去的呢？植物的叶片细胞里有个神奇的“垃圾箱”，也就是液泡，它专门收集和储存细胞里面产生的“废物”，这其中就包括水分蒸发后留下的盐分。随着细胞的日益衰老，里面的“液泡”就越来越大，几乎占据了细胞的全部体积，把细胞核和细胞质都“挤”到了一边。最后“垃圾箱”里面的“垃圾”装满了，就是叶片该脱落的时候了。叶片凋零时，这些“废物”也就随着落叶一起被植物“丢弃”了。植物叶片上的细胞，浅绿色的部分是一个大大的液泡 植物无性繁殖,植物无性繁殖“无心插柳柳成荫”，其实就是植物无性繁殖的一个很好的例子。春天的时候，取一根鲜活的柳条（如果没有柳条，也可用月季花），把顶端削去，插在花盆里，定期浇水，看柳条能否成活。 植物界的基因搬运工——Ti质粒,植物界的基因搬运工——Ti质粒根癌农杆菌以能引起植物根部产生肿瘤而得名。研究表明，根癌农杆菌中有一种能把引起植物根部肿瘤的基因转送到植物细胞中的质粒，使植物的根部产生疙疙瘩瘩的结节。这种质粒名叫Ti质粒，除根癌农杆菌的Ti质粒能转运基因外，其他细菌中的质粒也能转送基因。 真核细胞是怎么出现的,真核细胞是怎么出现的现在地球上存在的细胞有原核和真核两类，原核细胞只有核物质，核物质外面没有一层膜包围，细胞质内也没有线粒体、叶绿体这样的细胞器，而真核细胞有核膜包围着核物质。20世纪60年代，一位名叫马古利斯的科学家突发奇想，提出了一个大胆的假设。他认为，当地球上同时存在厌氧细胞、好氧细胞和自养细胞（即能进行光合作用的细胞）之后，厌氧细胞把好氧细胞吞并到细胞内，好氧细胞与厌氧细胞共生共荣，好氧细胞最终就变成了厌氧细胞中的一个细胞器，这个细胞器就是线粒体；如果厌氧细胞再次吞并了自养细胞，当自养细胞进入已具有线粒体的原核细胞后，也能共生共荣，那么自养细胞也就成了一个细胞器，这个细胞器就是叶绿体；具有吞并能力的厌氧细胞不仅吞并别的细胞，而且还吞并自己的细胞膜，当吞并的细胞膜把核物质包围起来后，真核细胞就出现了。马古利斯的这个不断吞并的假说被称为“内共生”假说。不过，假说如果得不到实验的证实，还不是科学。就在科学家们模拟火山爆发环境来探索细胞起源的同时，人工合成生命物质的研究也在紧锣密鼓地进行着。20世纪末，胰岛素、酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工合成就已相继告捷。21世纪初，蛋白质、核酸这类生命大分子的人工合成成功。人们相信，总有一天细胞也会被人工“制造”出来，到那时地球上最初的细胞是怎么产生的就会有明确的答案了。 种群,种群种群是指生活在一定范围内的同种个体。不同年龄的个体数量在种群中所占的比例称为种群的年龄结构。根据年龄结构，我们可以预测某一种群未来的发展趋势。例如，2011年中国进行了第六次全国人口普查，结果发现，60岁以上的老年人口的比例增加，说明中国人口老龄化进程正逐步加快。 肿瘤会遗传吗,肿瘤会遗传吗“肿瘤会遗传吗？”这是人们关心的问题之一。医学研究已经确认，肿瘤的形成是一个多步骤的过程，每一个步骤都涉及某一特定基因的突变。这些基因主要归属于两大类：一类叫“癌基因”，它们的突变会导致细胞分裂因失去控制而致癌；一类叫“抑癌基因”，它们的突变会导致细胞失去抑制肿瘤发生的功能而致癌。没有这些遗传物质的变化，肿瘤是不会形成的。然而，这些基因的突变不是发生在生殖细胞内，而是发生在体细胞内，所以，肿瘤属于体细胞遗传病，与生殖细胞基因变化引起的单基因遗传病、多基因遗传病、线粒体遗传病等不同，是不会在亲代和子代之间传递的。不过，肿瘤的易感性是由易感基因决定的，易感基因的突变发生在生殖细胞内，所以，肿瘤的易感性是会在亲代和子代之间传递的，表现为肿瘤的家族聚集性，也就是我们常常会发现的，一个家族内有许多人先后患上同一种肿瘤。基因突变导致肿瘤形成许多人不能接受肿瘤是由基因决定的说法，因为通常都说肿瘤与环境因素有关。比如，中国江苏省启东市是全世界肝癌发病率最高的地区之一，有许多关于启东市环境中致癌因素的调查报告。这些报告给出了三个主要结论：一是当地乙型肝炎病毒的传播严重；二是当地家庭粮食贮存习惯不科学，导致黄曲霉素污染；三是当地饮用水中微量元素硒缺乏。但是，启东市100多万人口都生活在这三种环境条件之下，得肝癌的大约有几百人，大多数人不得肝癌。可见，肿瘤是环境条件和基因突变共同作用的结果。环境条件是外因，是癌变的条件；基因突变是内因，是癌变的根据。外因通过内因而起作用。必须要有与癌症有关的基因突变，环境条件才能起作用而导致癌症。 质粒,质粒一种独立于基因组外的遗传因子，可以从细胞中分离出来。质粒上的基因与细胞的主要生命活动关系不大，例如，抗生素的抗性基因，糖类分解代谢的基因等。大部分质粒是环状双链DNA分子。质粒是基因工程中一类重要的载体，人们将目的基因“安装”在质粒上，然后让它进入受体细胞，生产出人们需要的基因工程产品。 转基因动物为什么能用来研究人类疾病,转基因动物为什么能用来研究人类疾病从现代医学的角度来看，许多疾病都与基因变异或者基因表达异常有关。于是科学家们设想，如果把导致疾病的那些变异的基因导入到动物基因组内，那么这种转基因动物是不是就会和人产生相同的疾病呢？按照这一设想，科研人员创立了“疾病动物模型”。所谓“疾病动物模型”就是一类转入了导致人类疾病的异常基因，并且能表现出和人类相同疾病的转基因动物。转基因动物疾病模型的诞生，使研究人员能更精确地研究基因与疾病的关系，并探索更多的疾病治疗方法。例如，地中海贫血是典型的由于血红蛋白基因变异导致的一种遗传性血液病，转入这种变异基因的小鼠会获得和人一样的贫血症状。中国科学家就是用这种带有血红蛋白变异基因的转基因小鼠进行基因治疗的实验研究，使地中海贫血模型小鼠体内生产出了正常的血红蛋白，成功地治疗了模型小鼠的贫血症状，为今后开辟地中海贫血的基因治疗方法提供了宝贵的科学资料。美国研究人员通过转基因技术让一组老鼠拥有比正常情况下更多的Par-4蛋白质，已发现这种蛋白质能消灭老鼠体内的肿瘤细胞，却不会伤害体内的健康组织，从而使老鼠有了抵抗癌症的能力。后来他们发现，这些老鼠对许多类型的癌症（如肝癌、前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌等）都能产生免疫力。科学家希望有朝一日把这种抗癌蛋白质用于癌症患者身上，使他们摆脱常规的化疗、放疗带来的痛苦。带有血红蛋白变异基因小鼠可以作为疾病模型，用来研究人类的地中海贫血症的治疗 转基因动物是怎样问世的,转基因动物是怎样问世的体形巨大的超级老鼠，会生产药物的鸡和奶牛，这可不是科幻电影塑造的形象，而是现实生活中通过人工转移基因创造出来的动物新品系。要创造出转基因动物，先决条件是要得到符合需要的基因，也称“目的基因”。比如，要是想创造一头乳汁中含有人凝血因子Ⅸ的牛，首先要有人凝血因子Ⅸ这种蛋白质的基因。有了“目的基因”之后，还要想办法把它转运到动物的合适细胞中，现在转运“目的基因”可以利用“注射”法和借用那些“弃恶从善”的动物病毒来运送。不论使用哪种转基因技术来生产转基因动物，最重要的都是把“目的基因”转移到动物体内。选择转移的最佳时机也很重要，比如是在动物的生殖细胞、受精卵时期还是动物的早期胚胎时期让基因转入，是转基因技术必须要考虑的。这些“整合”入基因组的“目的基因”，会随着动物细胞的分裂而增殖，并能稳定地传递给后代，当“目的基因”在新的动物体内能发挥正常功能时，转基因动物的培养才算大功告成。转基因猪以小鼠为例，生产一只转基因小鼠的过程主要分成四个步骤：首先是收集小鼠的受精卵，受精卵有两个细胞核，来自爸爸的叫雄核，来自妈妈的叫雌核。第二步，要在显微镜下找到雄核，用显微注射针把“目的基因”打进去，动作尽可能轻柔，而且“目的基因”注射的量不能太多，也不能太少，因为受精卵是非常脆弱的，一不小心，就会破裂死亡。第三步，把注射过的受精卵通过手术转移到“代孕”鼠妈妈的体内“借腹生子”，等待3个星期后小鼠仔出生。最后，就是应用实验技术对生下来的小鼠仔进行基因组的检验，看看是否带有注射进去的“目的基因”，有的话才算真正获得了转基因小鼠。被转入了荧光基因的小鼠，能够发出绿色的荧光不要以为“目的基因”很容易就能“整合”入基因组，100只在受精卵时期注射过“目的基因”的小鼠里，可能只有十几只是成功的转基因小鼠。如果想要生产一头转基因羊、猪或者牛，试验量就会翻倍，可能就需要注射上千枚受精卵。研究表明，“目的基因”越大，“整合”越困难，需要注射的受精卵数量就越大，研究人员付出的时间和精力也越多。正是因为转基因技术操作过程的复杂以及整合的随机，所以“目的基因”的选择就显得相当重要。能产生对人类有价值的蛋白质的基因，就成了研究人员生产转基因动物的首选。例如长瘦肉的基因，转入了这种基因的猪就成为瘦肉型，而不需要什么“瘦肉精”；促乳汁分泌的催乳素基因导入牛、羊细胞中，这些转基因牛、羊乳汁就会增加；而凝血因子可以治疗血友病，把能产生凝血因子的“目的基因”转入牛的基因组，使它发挥作用，在牛的乳腺中分泌出人凝血因子，人们就可以从牛奶中提取需要的药用蛋白，这样的转基因牛宛如一头会走路的“制药工厂”。 转基因食品有哪些种类,转基因食品有哪些种类（1）供直接食用的转基因生物；（2）供直接食用的转基因生物的产物，如由转基因玉米产生的玉米种子；（3）由转基因生物或转基因生物的产品加工制成的食品，如面粉、豆粉、油脂等；（4）由转基因微生物所产生的物质所制成的食品和添加剂，如维生素、各种必需氨基酸等；（5）由转基因微生物所产生的酶制剂加工成的食品，如重组葡萄糖异构酶水解玉米淀粉所得到的高果糖玉米糖浆等。 重复序列,重复序列重复序列是由几个脱氧核糖核苷酸组成的重复单位相互连接而成的一段DNA，如ATGATGATG……其中ATG就是重复单位。