《动物世界奇遇记》

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  内容简介:作者汤波是生物化学与分子生物学博士,他在书中打造了一个神奇的动物世界,在那里有来自三个妈妈的克隆青蛙,有能生产婴儿救命药的鸡,有不长角的奶牛,有长着人类器官的猪。或许将来某一天,人类会感谢这些神奇的动物,因为它们都为人类的健康事业做出了杰出贡献。这些神奇动物的诞生得益于生物技术的蓬勃发展和科学家的奇思妙想,其背后则隐藏着许多科学家曲折地、辛苦地进行创新的故事。通过这本书,同学们一定会对科学家的创新世界增加了解,更会对人类的未来充满美好的期待。
  告别格登教授之后,小迪一家回到了宾馆。吃过晚餐后,小迪准备休息一会儿,可是讨厌的蚊子趴在她的胳膊上猛吸血。她使劲地拍了一巴掌,蚊子虽然被拍死了,但是小迪这么一拍,拍得自己胳膊生痛。
  “好大一只花蚊子,”小迪用手指弹开蚊子的尸体,抱怨道,“我最讨厌蚊子了。它们吸我的血也就罢了,还让我感觉奇痒无比。”果不其然,小迪那只被蚊子叮咬了的胳膊已经红肿起来,开始有点儿痒了。
  “赶紧抹点儿花露水吧,一会儿就好了。”妈妈递过花露水说,“蚊子最可怕的是会传播疟疾、登革热和黄热病等传染病。好在我们目前不在热带地区,否则被蚊子叮咬过可就有感染的风险了。”
  “是啊!”爸爸刚从卫生间洗完澡出来,接过妈妈的话说,“不过也有‘好’蚊子,它们能帮助人类消灭传播病毒的‘坏’蚊子。”
  小迪惊讶地问道:“还有‘好’蚊子?太好了!我要让这些‘好’蚊子帮助消灭‘坏’蚊子。但是哪里有‘好’蚊子呢?”
  爸爸回答道:“这种‘好’蚊子是牛津大学的科学家研制出来的。我们不如明天先去参观,之后再去爱丁堡看绵羊多利。”大家一致同意这一提议。
  第二天一大早,爸爸开着租来的汽车载着全家前往牛津大学,两个多小时后,小迪一家来到了牛津大学的一个实验室。接待他们的是卢克博士,他是牛津大学动物学系的教授,也是转基因蚊子的发明者。
  “听说你们要建一个高科技的‘神奇动物世界’主题公园,这是一个很棒的主意!非常希望我们培育的转基因蚊子能成功入選,我先带你们看看我们培育的转基因蚊子吧。”卢克博士开门见山地说。他把小迪一家带到一个房间,里面有很多玻璃缸,缸壁上趴满了花蚊子。
  “全世界的蚊子约有3000种,其中以按蚊属、伊蚊属和库蚊属最为‘臭名昭著’。伊蚊是蚊科中最大的属,包括埃及伊蚊在内有近1000种。埃及伊蚊正是登革热、流行性乙型脑炎等人类传染病暴发的‘罪魁祸首’。据世界卫生组织报告,全球约有25亿人受到登革热的威胁,每年新增5000万以上感染病例,约有2万人因此丧生。曾经在美洲暴发的寨卡病毒也是伊蚊传播的。寨卡病毒有多可怕呢?孕妇一旦感染了寨卡病毒,这些病毒就会影响婴儿的大脑神经发育,导致生下的婴儿容易出现小头症畸形,男人被感染后则会影响生育能力。”卢克博士介绍道,“蚊子生命力特别强,在很多极端气候条件下都能见到它们的身影。它们的繁殖周期很短,从卵到成虫只需要一周多时间,繁殖能力也特别强,一只雌蚊一生只交配一次,但是可以产数百枚卵,所以只需要一个桌子大小的水洼地,一个夏天就能繁育出数不清的蚊子来。”
  “真可怕,伊蚊会传播疟疾吗?”小迪好奇地问。
  “不会,疟疾是由疟原虫引起的,而传播疟原虫的是疟蚊。”卢克博士回答道,“我们实验室研究的主要是埃及伊蚊。”
  “为什么要研究转基因蚊子呢?难道没有其他方式消灭蚊子吗?”小迪问道。
  “当然有。要大规模消灭蚊子,最常用的方法是喷洒杀虫剂。但是这些杀虫剂大多含有剧毒,如氯化物农药DDT,它的化学名称叫二氯二苯三氯乙烷,是瑞士化学家穆勒发明的,他还因此获得了1948年的诺贝尔生理学或医学奖。不过,人们后来发现,DDT不仅对害虫有效,对益虫也毫不留情,给地球生态环境造成了极大的破坏。杀虫剂会在水和土壤中长期存在,严重威胁人和动物的健康,因此,大多数国家都已禁止使用这种剧毒杀虫剂。尽管后来人们又发明了低毒的杀虫剂,但是杀虫剂对环境和人类健康的威胁仍然很大。比如,有科学家发现,全球75%以上的蜂蜜都至少含有一种杀虫剂。这些杀虫剂极有可能导致蜜蜂的灭绝,而含有杀虫剂的蜂蜜无疑也会对人类健康造成潜在的威胁。”卢克博士说。
  小迪的爸爸唐博士接过话题说:“我之前看过一则报道,20世纪70年代,世界卫生组织的科学家曾到南亚一些地区开展一项灭蚊实验,他们先用放射性物质对蚊子的卵或幼虫进行照射,这样能让一些雄蚊丧失生育能力。科学家专门挑选出这种不育雄蚊,计划将这些不育雄蚊放飞到野外,让它们与当地的雌蚊交配,使当地雌蚊不能正常繁育后代,从而大幅减少蚊子种群的数量,以降低登革热等传染性疾病的传播风险。不久,当地谣言四起,说这是外国政府在试验生化武器,被这些不育蚊子叮咬后,人也会丧失生育能力。最后,听信谣言的人异常愤怒,合力将科学家赶走了,这一科学实验也被迫中止。”
  “科学家也真不容易呀,不仅要在科研上有所创新,还时常被一些造谣者中伤,被一些不明真相的民众误解。”小迪感慨地说。
  “是的,这明显是由人们对前沿科学技术缺乏认识导致的。核辐照不育技术在农业病虫害防治方面发挥了重要作用,比如,在美国、巴西等国家,科学家利用这一技术,帮助当地农民消灭了一些危害畜牧业的绿头苍蝇,效果很不错。不过,这项技术在控制蚊子的数量上效果并不好,主要是因为雄蚊的不育性与核辐照剂量相关,核辐照剂量越高,雄蚊的不育性则越强。但是核辐照剂量过高,又容易导致雄蚊体质虚弱。这样的不育雄蚊被放飞到野外,往往得不到野生雌蚊的青睐,没有交配就会死去,根本无法完成‘以蚊制蚊’的任务。”卢克博士解释道。
  “那您研究的转基因蚊子是怎么消灭野生蚊子的呢?”小迪问道。
  “我们研究的转基因蚊子与核辐照不育蚊子的思路基本相同,都是让不育的雄蚊与野生的雌蚊进行交配,使其不能正常繁育后代。与核辐照不同的是,我们将一个致死基因转入蚊子的虫卵中,这种致死基因会产生一种毒性物质,让幼虫中毒而亡。不过,这个致死基因是否产生毒性物质,会受一种抗生素——四环素的控制。也就是说,当我们在实验室里给这些转基因蚊子喂含有四环素的食物时,它们体内的致死基因会受到四环素的抑制,不会产生毒性物质,因此,转基因蚊子能在实验室健康存活,并正常繁育后代。这样,我们就能挑选出很多强壮的转基因雄蚊,然后把这些转基因雄蚊放飞到野外,让它们与野生的雌蚊交配,产下携带致死基因的转基因后代。由于野外环境缺乏四环素,转基因后代体内的致死基因会持续产生毒性物质,毒性物质会逐渐让这些转基因幼蚊中毒而死。经过一段时间,大多数野生雌蚊就不能正常繁育后代了,这样,当地的蚊子种群数量自然会大幅减少,从而达到‘以蚊制蚊’的目的。”卢克博士详细地讲解起转基因不育蚊子的原理。   小迪在基本了解了转基因不育蚊子的工作原理后,继续问道:“原来是这样,但是野外的蚊子数也数不清,需要多少转基因雄蚊才能达到灭蚊的效果呢?”
  “主要看实验区的面积大小和野生蚊子种群数量,面积越大,野生蚊子种群数量越多,需要的转基因蚊子数量自然就越多。某些地区,有时需要几百万只,甚至数千万只转基因蚊子,才能达到控制野生蚊子种群数量的目的。”卢克博士说。
  “哇,竟然需要这么多转基因蚊子,那怎样才能培育出这么多转基因蚊子呢?”小迪追问道。
  卢克博士回答道:“其实,培育转基因蚊子是相对简单的。蚊子的繁殖速度非常快,效率也非常高,只要培育出第一代转基因蚊子,就能很快繁殖出数千万的转基因蚊子。因此,最关键的是培育出第一代转基因蚊子。我们设计了一种既实用又轻松的方法,就是将一个表达红色荧光蛋白的基因与致死基因连在一起,转入蚊子卵中,然后用紫外线照射,只要是能发红色荧光的蚊子,就一定是转基因蚊子。”
  “哦,我想起来了,我们家的母鼠米琪所生的3只红色荧光小鼠,应该也含有红色荧光蛋白基因,爸爸,对吧?”小迪转头看向爸爸,问道。
  “是的,小迪猜得没错。那些小鼠的确含有红色荧光蛋白,所以能在紫外线照射下,发出红色的荧光。”唐博士一边回答小迪,一边问卢克博士,“这是一个很好的设计,但是,怎样验证转基因蚊子真的能够减少野外蚊子的数量呢?”
  “为了验证上述‘以蚊制蚊’的策略是否有效,我们在开曼群岛开展了两次转基因蚊子的放飞试验。第一次放飞试验在一个10万平方米的区域内进行,放飞了近2万只转基因雄性伊蚊。试验数据显示,转基因雄蚊在试验区雄蚊总群落中占16%,在大约10%的幼虫中发现了致死基因。这说明,转基因雄蚊能成功与野生雌蚊交配,这一比例足以抑制蚊子的种群。之后,科研人员又在一个面积约为16万平方米的区域内开展了第二次放飞试验,这次先后释放了约330万只转基因雄蚊。6个月后,该试验区内的埃及伊蚊数量下降了80%。”卢克博士说。
  “我们还在马来西亚、巴西等地开展了类似的试验。自2011年起,研究人员开始与巴西的相关机构合作,在巴西东北部进行了转基因伊蚊的野外放飞试验。结果令人鼓舞,在放飞转基因蚊子后,当地的埃及伊蚊数量也减少了80%以上。”卢克博士越说越兴奋,“最令人激动的是,2014年4月,巴西国家生物安全技术委员会通过决议,允许我们在巴西进行商业注册并使用转基因蚊子技术,我们的产品也成为世界上首个获得商业化应用许可的转基因昆虫。目前,首批转基因蚊子工厂正在巴西建设,一旦投入生产,预计每周可培育200万只转基因蚊子,有望对预防登革热等蚊虫传播的疾病发挥积极作用。”
  “还有一个好消息,美国食品药品监督管理局也批准了我们的转基因蚊子野外放飞试验,地点选择在相对封闭的佛罗里达群岛,以观察转基因不育雄蚊的灭蚊效果。佛罗里达也是蚊虫肆虐的地方,希望野外放飞试验能很快取得满意的结果。”卢克博士补充道。
  “据我所知,除了牛津大学开发的这种转基因不育伊蚊外,世界上还有很多研究机构也在研制不同功能的转基因蚊子,其中抗疟疾的转基因蚊子是研究热点。目前,美国、中国、巴西、日本等国家的科研人员相继研制出抗疟疾的转基因蚊子,有些转基因蚊子体内含有抗疟疾基因,让传播疟疾的疟原虫在蚊子体内难以成活,从而达到控制疟疾的目的。相比登革热,疟疾对人类的危害更大。一旦抗疟疾转基因蚊子获得成功,将有可能为人类抗击疟疾带来新的希望。”唐博士也提前做了不少调查。
  “还有一个问题,有些生态学家担心,如果利用转基因不育技术消灭了某种蚊子,可能会导致以蚊子为食的其他动物灭绝,从而破坏生态平衡。”唐博士继续说。
  “这样的担心,我们在研发过程中也有考虑:一是,我们培育的转基因不育蚊子只是针对特定种群的野生蚊子,比如传播病毒的埃及伊蚊,而大多数其他种属的蚊子并不会受到影响;二是,这种特定种群的野生蚊子并不会全部被消灭,只是种群数量会下降到一个危害极小的水平,因此人们担心的生态问题基本不会出现。”卢克博士回答道。
  “我希望将来有越来越多的‘好’蚊子,这样我就不用再害怕蚊子了。”小迪冒出一句,逗乐了大家。
  “哈哈!如果你们愿意,我可以赠送一些转基因不育蚊子给你们,祝你们的‘神奇动物世界’早日建成,而且希望我能有機会前去参观。”卢克博士说道。
  两个多小时很快就过去了,卢克博士还有一个会议要参加,唐博士代表全家对卢克博士表示了感谢。他们告别卢克博士,驱车离开了牛津大学。
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