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    動物的節(jié)能術(shù)

    優(yōu)美散文2021-04-04189舉報/反饋
    動物的節(jié)能術(shù)

    選自《動物謀生術(shù)》(江蘇教育出版社1998年版)。

    王義炯蛇的耐餓本領(lǐng)可真驚人。據(jù)說,有一條蟒蛇餓了2年9個月才死去。有位生物學(xué)家對我國蛇島〔蛇島〕又名小龍山,也叫蟒島,在遼東半島西南,渤海海峽北面,面積不到一平方公里,生存著數(shù)以萬計的蝮蛇。上的蝮蛇進(jìn)行過研究,既不給食又不喂水的蝮蛇,平均能活78天,活得長的可達(dá)107天,即使“短命鬼”也活了34天。如果讓它們喝些水,那么,耐餓的本領(lǐng)就可提高1倍左右,最耐餓的甚至活了392天。

    為什么蛇有這種耐餓本領(lǐng)呢?因為它們有一套節(jié)約能量的技術(shù)。人們都知道,一摸到貓、狗和雞身上,總是感到熱呼呼的,可是一摸到蛇的身上,卻是冷冰冰的。這是因為前者是恒溫動物,后者是變溫動物。恒溫動物的身體,好像是只具有恒定溫度的爐子。為了保持恒定的體溫,就要消耗體內(nèi)的能源物質(zhì)??墒?,作為變溫動物的蛇就省去了這筆能量開支。它們一年四季的體溫固然不同,就是同一天中的體溫也隨外界溫度變化而有較大的變動。所以,它們體內(nèi)動用的能源物質(zhì),遠(yuǎn)比恒溫動物為少。拿重量相等的豬和大蟒蛇相比較,如果豬每天消耗150份單位重量的能源物質(zhì)的話,那么蟒蛇只要1份就夠了。在冬眠時,蟒蛇所消耗的能量更是微乎其微,經(jīng)過長達(dá)5個多月的冬眠后,它的體重只不過減輕2%左右。

    與此同時,蛇類吸收營養(yǎng)成分的效率特別高。一口氣連吞四五只小白鼠,對蛇來說是并不稀奇的。有時,它們還能吞食比自己大而且長的食物。一般地,只要5天左右的時間,蛇就把吞進(jìn)肚里的食物消化完了,連骨頭也消化得精光,只剩下一些獸毛和鳥羽從糞便中排出來。消化以后,這些營養(yǎng)成分便在體內(nèi)貯存起來。正因為在能量的積聚和消耗上能“開源節(jié)流”,所以蛇的耐餓本領(lǐng)特別高強。

    龜是壽命很長的動物。1766年,法國探險家把一只大龜帶到了毛里求斯島①〔毛里求斯島〕印度洋西南部的一個火山島,是毛里求斯的主要島嶼。上,1810年,英國軍隊打敗了法國人,占領(lǐng)該島,因而接管了這只大龜。它在一個炮兵營地一直活到1918年,由于爬上炮床而被士兵“就地正法”了。這只龜是在成年時被捉住的,看來它的壽命至少也有180年。龜為什么長壽呢?新陳代謝緩慢,能量消耗較少,是其中的一個重要原因。

    駱駝是一種能長時間忍耐干渴的動物,人們把它叫做“沙漠之舟”。有些人認(rèn)為,駱駝之所以能耐干渴,是因為在它的駝峰里裝滿了水。其實,駝峰里裝的并不是水,而是脂肪。脂肪在氧化產(chǎn)生熱量的同時,也產(chǎn)生了水分。駱駝不僅能貯水,而且善于保水。它很少出汗,排尿量也少得可憐。別的動物如果小便不多,不能排出尿素等廢物,就會中毒。駱駝卻可以通過肝臟,利用尿素制成新的蛋白質(zhì)。

    有人曾做過一次試驗,在非洲撒哈拉大沙漠中,把幾頭駱駝拴在太陽下曬了8天,結(jié)果它們失去了重量為體重的1/4的水分,但血液中的水分卻只失去1/10,血液循環(huán)仍然暢通無阻,因而仍能以驚人的毅力,挺立在驕陽之下。

    一頭成年的駱駝,在長途跋涉時可以比馬走得更快更遠(yuǎn),或馱運連牛也吃不消的重物。在20世紀(jì)初,澳大利亞曾舉行過一次駱駝與馬的180千米賽跑。結(jié)果,馬以微弱的優(yōu)勢贏了這場比賽,可是隨即便倒斃了。而駱駝經(jīng)過一夜的休息后,第二天仍以同樣速度跑了180千米。

    近年來,科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn),駱駝耐渴的奧秘就在血漿中。駱駝的血漿中有一種特殊的蛋白質(zhì),可以保持血液中的水分;每當(dāng)體內(nèi)的水分明顯損耗時,這種蛋白質(zhì)仍能維持血液中的水分,保證血液循環(huán)的正常進(jìn)行。科學(xué)家把駱駝血漿內(nèi)的這種蛋白質(zhì)注射到兔子體內(nèi),結(jié)果這些兔子在沙漠中斷水7天,體內(nèi)水分喪失30%之后,仍未死去;而沒有注射過這種蛋白質(zhì)的兔子,失水10%就夭折了。

    動物是很注意節(jié)約能量的。大雁南飛的時候,常常排成“人”字或“一”字隊形,因為這樣比較省力。飛行在前面的大雁拍打幾下翅膀,氣流就上升了,后面的小雁便可以乘著這股氣流滑翔,飛得更輕松更省勁。

    動物的能量利用率也是很高的,在這方面鳥類可算是佼佼者了。哺乳動物每奔跑1千米,100克體重大約消耗2 400焦耳的能量;鳥類每飛行1千米,100克體重只消耗680焦耳的能量,后者所消耗的能量不到前者的1/3。有一種金①〔金(héng)〕一種群居海濱的鳥,體形較小,翅膀羽毛較長。,每年春秋季節(jié)往返于阿拉斯加〔阿拉斯加〕美國最大的州,位于北美洲西北角,在太平洋和北冰洋之間。和夏威夷群島〔夏威夷群島〕位于太平洋中部,是美國的一個州。,在海洋上空不吃也不睡,一口氣飛4 000多千米,體重只減輕60克。如果飛機(jī)能用這個效率飛行,那就能節(jié)省許多燃料。有人把一種蝎子放在一個容器里,里面裝滿了消過毒的沙子,9個月以后,這只蝎子的體重竟絲毫未減。

    動物的節(jié)能術(shù)奧妙無窮,一旦這種奧妙被揭開,肯定會在醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。

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    動物既能節(jié)約能量,又能有效地利用能量,生命在漫長的進(jìn)化中,把自己的生存形式雕琢得如此精妙,你不能不驚嘆大自然的神奇力量。動物和我們?nèi)祟愐粯?,都是大自然的恩賜,都來源于同樣的集合。也許我們能從它們身上,明白更多自然的奧妙,掌握更多的智慧。

    在生活中,你還能補充說明一兩種動物節(jié)能的例子嗎?科技未來47克隆技術(shù):生物放大技術(shù)

    科技未來

    克隆技術(shù):生物放大技術(shù)①選自《生命的黑匣子》(宗教文化出版社1999年版)。

    晨曦“克隆”一詞是英語詞clone或cloning的音譯。我國以前曾將其譯為“無性生殖”或“無性繁殖”。什么意思呢?“無性”,當(dāng)然就是沒有陰陽結(jié)合的過程,而是由同一個“祖先細(xì)胞”通過分裂方式繁殖而形成的純細(xì)胞系,也就是一“群”“孫子”細(xì)胞。這個細(xì)胞系中每個細(xì)胞由于基因(遺傳信息)彼此是相同的,從而決定了每個細(xì)胞由基因所控制的性狀(例如細(xì)胞的個頭性狀)是彼此相同的。由于上一代和下一代的遺傳信息是一致的,所以可以簡單地說,克隆是生命的全息復(fù)制。

    因此,克隆技術(shù)在現(xiàn)代生物學(xué)中被稱為“生物放大技術(shù)”。

    所謂“克隆羊”,就是無性繁殖的羊,它沒有父母雙親,而是某一只羊的“翻版”后代。形象地說,就像孫悟空拔下一根汗毛再吹口氣,便又生出一個甚至成千上萬個一模一樣的小孫悟空。

    克隆可以分為四個層次:微生物或細(xì)胞、植物、動物和人,以及在自然界發(fā)生的克隆和只有人工條件下發(fā)生的克隆。

    實際上,在人們身邊有許多自然界的克隆存在?!盁o性繁殖”并不是什么新東西。它在植物界和低等動物中是大量存在的。比如,植株扦插,從一個柳樹枝上剪下幾根小條,插進(jìn)土里,以后它就長成相似的柳樹;再比如,把土豆切成許多小塊埋在土里,再長出的新土豆便是原先土豆的復(fù)制和“無性繁殖”。這種“無性繁殖”,也叫“克隆”。在自然條件下,由于許多植物本身就適宜進(jìn)行無性繁殖,所以,它們很容易形成克隆,在動物界,這種繁殖方式多見于無脊椎動物,如原生動物的分裂生殖、尾索類動物的出芽生殖等。當(dāng)然,在高等動物中是有性繁殖,克隆基本上是不存在的。

    無性繁殖本來是一種低級的生殖方式。生物進(jìn)化的層次越低,越有可能采取這種生殖方式;進(jìn)化層次越高,則越不可能采取這種生殖方式。由于低級生物如微生物,采取自行分裂的方法繁殖,分裂后子代與親代的遺傳物質(zhì)完全同一,因此在這個意義上,微生物的生殖完全就是“克隆”。也就是說,微生物是“長生不老”的。雖然在嚴(yán)格的意義上,微生物的親代與子代會有若干差異,因為它們的外界營養(yǎng)環(huán)境仍然會有差異?,F(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)研究中用克隆技術(shù)在體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞或癌細(xì)胞,也稱為“永生細(xì)胞株”,意思是說這些細(xì)胞是“不死”的。

    每一個植物和動物個體,從一株小草到一棵大樹,從一只螞蟻到一頭大象,都是由一個細(xì)胞經(jīng)無數(shù)次分裂后形成的無數(shù)個細(xì)胞組成的。每次細(xì)胞分裂時,細(xì)胞核中的遺傳信息都要精確地“拷貝”并平均分配到兩個分開的新細(xì)胞中,其結(jié)果是,盡管葉子和根的細(xì)胞不同,肌肉和血液中的細(xì)胞不同,但同一個植物和動物個體身上的每個細(xì)胞的細(xì)胞核中攜帶的遺傳信息是完全相同的。從理論上講,從動物和植物上取下任何一個細(xì)胞,在合適的條件下都能發(fā)育成一個新的個體。因為新個體攜帶的遺傳信息和原來個體所攜帶的遺傳信息完全相同,所以也都能克隆。新的個體應(yīng)是原來個體的“復(fù)制品”,這種現(xiàn)象叫做“細(xì)胞的全能性”,只有具有全能性的細(xì)胞能夠克隆,失去全能性的細(xì)胞就不能了。

    當(dāng)然,高等動物的受精卵還暫時具有全能性。包括人類在內(nèi)的高等動物,嚴(yán)格按照有性繁殖的方式繁衍后代,即分別來源于雌雄個體的卵細(xì)胞和*子細(xì)胞融合,形成受精卵,受精卵經(jīng)過不斷分裂最后孕育成一個新的個體。這就說明,在高等動物體內(nèi),只有受精卵能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的全能性。這種有性生殖的后代分別繼承了父母各一半的遺傳信息。所以,要使受精卵進(jìn)行無性繁殖,科學(xué)家必須經(jīng)過一系列復(fù)雜的操作程序。首先要用外科手術(shù)除去受精卵的細(xì)胞核,或用輻射等手段使受精卵內(nèi)的細(xì)胞核失去活性,然后再用注射器將另一個個體的細(xì)胞核轉(zhuǎn)換到已去除細(xì)胞核的受精卵中。20世紀(jì)50年代,科學(xué)家用上述方法已經(jīng)成功地?zé)o性繁殖出一種兩棲動物。

    當(dāng)受精卵發(fā)育成胚胎細(xì)胞時,部分動物的胚胎細(xì)胞還具有全能性,也還能利用它進(jìn)行克隆。這種研究是從胚胎分割研究入手的,當(dāng)牛的受精卵細(xì)胞經(jīng)數(shù)次分裂后形成一個小細(xì)胞團(tuán)──胚胎時,科學(xué)家將胚胎分成兩半,并分別移植到兩只母牛的子*中,最后生出了兩只“雙胞胎?!薄kS后,科學(xué)家們又開始進(jìn)行胚胎細(xì)胞的核移植研究。當(dāng)一個受精卵經(jīng)過分裂形成數(shù)個或十幾個細(xì)胞后,將這些細(xì)胞分開,再將這些細(xì)胞的細(xì)胞核取出,分別移植到別的已去掉細(xì)胞核的受精卵或細(xì)胞中,再分別移植到雌性動物的子*中孕育成熟。這樣,一個受精卵就產(chǎn)生了大量“多胞胎”。核移植后的細(xì)胞,分裂后獲得的第二代細(xì)胞還可以再進(jìn)行核移植,還有第三代、第四代……這樣一個受精卵就會產(chǎn)生無限多的“多胞胎”,這種核移植的技術(shù)也是克隆技術(shù)中的一種。

    在動物上一直采用卵細(xì)胞、受精卵細(xì)胞以及胚胎細(xì)胞來進(jìn)行克隆,直到英國科學(xué)家維爾穆特博士采用羊的體細(xì)胞克隆成功。他培育成功的綿羊“多利”,因其細(xì)胞核來自一頭成年綿羊身上的乳腺細(xì)胞,這比胚胎細(xì)胞克隆更進(jìn)了一大步。因為乳腺細(xì)胞作為一種體細(xì)胞已失去全能性,克隆羊“多利”的科學(xué)意義正在于此。

    克隆技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。首先,它是種植業(yè)和畜牧業(yè)中選育遺傳性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)品種的理想手段。

    其次,克隆技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分誘人的前景。目前,美國、瑞士等國已經(jīng)能夠利用克隆技術(shù)培植的人體皮膚進(jìn)行植皮手術(shù)。不久前,有一位美國婦女在一次煤氣爐意外爆炸中受傷,75%的身體被嚴(yán)重?zé)齻?。醫(yī)生從她的身上取下一小塊未損壞的皮膚,送到一家生化科技公司。一個月后,該公司利用先進(jìn)的克隆技術(shù)培植出了一大塊健康的皮膚,使患者迅速地痊愈了。這一新成就避免了異體植皮可能出現(xiàn)的排異反應(yīng),給病人帶來了福音??茖W(xué)家預(yù)言,在不久的將來,他們還將借助克隆技術(shù)“制造”出人的乳房、耳朵、軟骨、肝臟,甚至心臟、動脈等組織和器官,供應(yīng)醫(yī)院臨床使用。

    再次,克隆技術(shù)還可用來大量繁殖許多有價值的基因,例如,在基因工程操作中,科學(xué)家們?yōu)榱俗尲?xì)菌等微生物“生產(chǎn)”出名貴的藥品(如治療糖尿病的胰島素、有希望使侏儒癥患者重新長高的生長激素和能抗多種病毒感染的干擾素等),分別將一些相應(yīng)的人體基因轉(zhuǎn)移到不同的微生物細(xì)胞中,再設(shè)法使這些微生物細(xì)胞大量繁殖。與此同時,人體基因數(shù)目也隨著微生物的繁殖而增加。在人體基因被大量“克隆”時,微生物大量地“生產(chǎn)”出人們所需要的名貴藥品。

    (責(zé)任編輯:副主編)
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