[精品]生命科学概论基因工程

生命起源与进化及基因工程的产物 生命的起源 关于地球上生命是从何而来，至今也没有一个完美的定论，给生命的源头蒙上了神秘 的色彩，很多人致力与寻找着根源，希望有一天可以找到答案。 关于生命的起源，有很多的假说存在，都有着各自的理由，各种假说都有着自己的优 缺点。但我比较认同的是奥巴林生命起源假说。苏联生物学家奥巴林在他的生命起源一 书中把生命的起源历史分为三个阶段有机物产生；氨基酸、高分子聚合物形成；具有新陈 代谢机能的蛋白质产生。奥巴林认为，生命发生的可能过程应为蛋白质分子一分子团团聚体, 团聚体内部结构的完善可以导致原始生命的出现，并最终产生结构、功能复杂的生命单体。 先是原始单细胞生物，继而出现复杂的多细胞生物。如果想要弄清生命的来源，就要考虑 与生命息息相关的要素，那就是大气，众所周知，原始大气是没有氧气的，而是由于后来有 了植物，植物进行光合作用才出现了氧气，出现了适合生物生存的环境。正是由于空气对于 生物的重要，才出现生命是在空气中由于某种特定的原因逐渐出现。根据奥巴林的生命起源 假说，1953年，米勒开始原始大气的模拟实验，他把甲烷、水蒸气、氨、氧气的混合物装 在一个完全密闭的装置中，让它们循环流经一个模拟太阳紫外线辐射的电弧。在经过一周的 连续放电后，对装置中的物质成分进行分析，发现装置中产生了十一种氨基酸，其中有四种 氨基酸存在于天然蛋白质中。就这样，米勒的实验试图向人们证实了，生命起源的第一步， 在原始大气的环境下，从无机小分子物质形成有机小分子物质的转化时可以实现的，为生命 的进一步形成奠定了基础。随后又有多位科学家进行了实验，最后组成蛋白质的二十种氨基 酸都可以经过人工模拟自然条件进行合成。米勒实验的第二个阶段是有机小分子向生物大分 子生成的过程。他认为这一过程是在原始海洋中发生的，也就是氨基酸、核昔酸等有机小分 子，经过长期漫长的作用，适当的条件下，形成了原始的蛋白质和核酸分子。在这一阶段米 勒认为海洋是必不可少的，但1955年，福克斯进行试验，他把氨基酸的混合物加热到200 摄氏度，三个小时后，它们就形成了类似蛋白质的分子链，被称为类蛋白。五年后，福克斯 又把酸性类蛋白放入稀酸中加热溶解，冷却后缩结成团，形成微球体，在光学显微镜下，福 克斯发现这种微球体很像细菌，并在特定的处理下还可以长出芽，芽长大后能脱落下来；小 球体还能分裂，一分为二或者彼此连成长串。尽管这是福克斯的类蛋白微球体假说，但这一 点正好证明了米勒的海洋是生命起源必不了少的并不全对，但并不是说米勒的假说是错误 的。只是他认为海洋是必不可少的似乎并不是非常正确。但总的方向我认为还是有一定科学 的推测道理的。第三阶段是生物大分子物质组成多分子体系。他通过实验表明，将蛋白质、 多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能够自动的浓缩聚集为分散的球状小滴，这 些小滴就是团聚体。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催 化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。也就是说生物 大分子可以逐渐增加，形成多分子体系。下一阶段就是，多分子体系演变为原始生命。 但米勒的实验有很多的疑点，如各种气体的比例，放电能量的大小，时间的长短 等。虽然在一定的条件下生成了氨基酸等物质，可以认为解决了生命起源的问题。但 毕竟是假说，总有其不足的地方，但我同样认为这种假说有着一定的合理性。 生命进化 在漫长岁月里，地球上的生命从最初的单细胞生物进化为藻类、植物、动物直至人类， 在这进化过程中，生命经历了一次又一次奇迹般的重大突破。下面是据百科知识中介绍 的生命进化十大奇迹多细胞生物、眼睛、大脑、语言、光合作用、性、死亡、寄生、超 个体、共生。 众所周知的进化理论就是“物竞天择，适者生存”。这就是达尔文的进化理论，他认为， 生物之间存在着生存斗争，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。 生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多 地进化着、发展着。进化的过程，实际上是一个变异和选择的过程。进化的方向是不定向 的。比如，猿进化成人，体毛逐渐减少，这在间冰期气温较暖的条件下是适应于环境的，这 就是进化。进化是生物从不适应到适应环境，进化可以说就是由于环境的改变才引起的，蛋 进化是生物得以生存，得以进一步的发展，尽管进化的方向是不确定的，但总体来说还是有 益的进化偏多，同样是由于进化才使得现在的生物如此多样，纷繁的生物界在进化的存在下 逐渐发展。 由于环境的不同，有些生物无法生存，但进化却使生物更加适应环境，是生物得以生存。 进化的意义在于使生物向着更好的方向发展。 基因工程产物 基因工程自20世纪70年代兴起之后，经过20多年的发展历程，取得了惊人的成绩， 特别是近十年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增等技术的应用不仅使 生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域如医药卫生、农牧业、食品工 业、环境保护等。 我们身边就有很多是基因工程的产物。例如乙肝预苗、胰岛素等。胰岛素是治疗糖尿 病的特效药。早期在临床上给病人注射用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每 100 kg胰腺只能提取45 g胰岛素。用这种方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远远不 能满足社会的需要。1979年，科学家将动物体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA 分子重组，并且在大肠杆菌内表达获得成功。基因工程在农牧业上也有很广泛的应用。1981 年，科学家将菜豆储存蛋白的基因转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株。993年，中 国农业科学院的科学家成功地将苏云金芽泡杆菌中的抗虫基因转入棉植株，培育成了抗棉铃 虫的转基因抗虫棉。1982年，美国科学家将人的生长素基因和牛的生长素基因分别注射到 小白鼠的受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。同样的方法我们得到了 超级绵羊”、 “超级鱼”。利用基因工程还可以提高动物的抗病能力、产仔能力、高质量的肉质等。