“超级小鼠”是怎样诞生的?
20世纪70年代中期以来由于基因工程技术的发展,人们逐渐实现了把外源基因导入哺乳动物细胞的愿望,如有人将疱疹的tk和人的β珠蛋白基因导入小鼠畸胎瘤细胞获得成功;还有人将小鼠畸胎瘤细胞导入小鼠早期胚胎胚胞腔后得到了嵌合体小鼠。1980年,美国耶鲁大学的科学家们将含有两种病毒DNA的重组质粒以显微注射方式导入小鼠受精卵的原核内培育出带有这种外源DNA序列的子代小鼠。在这些研究工作的鼓舞下,华盛顿大学的科学家们将大鼠的生长激素基因导入小鼠的受精卵,也得到了基因组中整合有大鼠生长激素基因的小鼠,该小鼠的体重比普通小鼠高出了二至三倍。这就是1982年美国“自然”杂志上登载的“超级小鼠”。“超级小鼠”一时成为新闻媒体报道的焦点,一些著名的科学家纷纷撰文对“超级小鼠”带来的生物学上的革命性意义大为赞扬。
“超级小鼠”就是今天我们津津乐道的转基因动物的开端。它是用实验手段将特定的外源基因导入动物早期胚胎细胞并整合至其基因组中,通过生殖细胞系再传给子代,由此得到的一种含有特定外源基因的“新动物”。转基因动物体系打破了自然情况下的种间隔离,使基因能在种系关系遥远的机体间流动;通过转基因动物的表达可以生产一些具用经济价值的新型蛋白质,与原核表达系统相比,所生产的蛋白质能够保持天然生物活性。尤其是通过乳腺作为生物反应器,使大量合成的蛋白质分泌至乳汁中,在收集产品时可以不损害动物个体,因此能够进行廉价地大量地生产。此外,转基因动物能有效地回避不利基因,使有利性状转移到高产性能的种系中来,以减少回交所需的劳力、财力和时间。近年通过转基因技术产生的一些实验动物模型为基础理论研究和医学实践提供的方便。
自“超级小鼠”诞生以来,它对整个生命科学产生了全局性的影响,因此在1991年第一次国际基因定位会上被公认为是遗传学中继染色体连锁分析(20世纪初)、体细胞遗传(20世纪60年代)和基因重组技术(20世纪70年代)之后的第四代技术,并被列为生物学发展史上126年以来第十四个转折点。
由于转基因动物是在其基因组中稳定地整合有以实验方法导入的外源基因特定DNA片段的动物。因此理论上任何动物都可以通过性系基因操作制成相应的转基因动物,如转基因羊、转基因鸡、转基因鱼、转基因鸟类等等,但目前以哺乳类转基因动物居多。按基因导入方式的不同,可将转基因动物大致分为三大类:随机插入型、同源重组基因剔除型和同源重组基因替换型。随机插入型,就是将外源基因插入到动物的基因组中;同源重组基因剔除型,就是利用基因的同源重组,将动物某个基因的重要部分置换掉,使该基因遭到破坏;同源重组基因替换型,就是利用基因的同源重组,将动物有缺陷的基因置换成正常基因,从而恢复该基因的功能。
转基因动物技术的崛起除能提供科学研究所用的动物模型外,还能为人类提供各种药用蛋白质,具有很高的经济价值。1990年12月,荷兰一家制药公司通过转基因动物手段,培育出世界上第一头转基因乳牛。它的牛奶中含有人乳铁蛋白。该蛋白为天然有机铁,很易被机体吸收,孕妇、婴儿和缺铁性贫血病人十分需要。用这种转基因牛生产的牛奶制成的奶粉估计年产值可达50亿美元左右。1991年美国一家制药公司用转基因绵羊生产α-1抗胰蛋白酶(α1-AT,能治疗囊性纤维化病)获得成功,其表达量最高可达每升羊奶中含60克α1-AT。另一英国科学家小组将胰蛋白酶(可用于治疗肺气肿等疾病)基因转到山羊中,其中的一只每天可制造出价值7美元的胰蛋白酶,远比目前从动物胰腺中提取胰蛋白酶的产量高、成本低。以色列特拉维夫的武尔卡研究所培育的转基因山羊,每升羊奶含有10克人血清白蛋白,每头山羊一年就可提供10公斤该蛋白质。芬兰的科学家将人类红细胞生成素转入一头小母牛,预计它每年分泌的牛奶中可生产137磅该药物。我国科学家从1985年开始研究基因动物,业已获得人生长激素、干扰素、乙肝病毒的转基因小鼠、转基因羊等。采用转基因动物技术,为转基因药物产业化和家畜基因工程育种提供了基础条件。
此外,近年科学家们还设想能用转基因动物技术来改造动物器官,使移植到人体中的器官不产生或少产生免疫排斥反应,这无疑是人类健康事业的又一福音。在众多动物中,猪的器官在形状、大小和功能等方面都最接近人体器官。因此,科学家们决定首先从转基因猪着手研究。英国剑桥大学一个研究组在此方面捷足先登,已培育出转基因猪,其心脏带有人体特定基因,可使心脏移植不产生排异反应。可以设想,如果能规模生产可供器官移植用的转基因猪的心脏、肾脏和肝脏等,对人类而言,将是多大的福音。
转基因动物研究仅短短10余年,其成就为世人所瞩目。如何提高转基因的整合表达率、实现基因定点转移和发现供转基因所用的新基因是科学家们需要解决的问题。随着转基因技术的不断完善以及基因打靶等技术的日趋成熟,会使转基因动物研究更上一层楼,并更好地造福于人类。
“超级鼠人”会出现吗?研究发现:人类造成老鼠的智商越来越高
1.如果我没记错的话,“转基因超级鼠”应该在初中和高中生物里都提到过,这项研究被称为分子生物学技术发展史上的里程碑。最早好像是两个美国实验小组一起研制出来的,把小鼠变成了大鼠。转基因鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快两到三倍,体积大一倍。
2.利用的技术应该叫“显微注射技术”。
3.使用核尚未融合的受精卵是因为要事先将大鼠的生长激素基因在显微镜下注入受精卵,再使受精卵内的卵细胞核或精子核结合,这样才能使其中携带着转入的基因。
参考资料:
尽管我们人类在这个世界上存在已经有数百万年的时间,但是 真正登上了地球生物圈“顶端”的时间却并不长 ,只有几千年的时间。但是,这几千年对于人类自己来说却非常重要,因为我们目前积累的知识,拥有的 历史 都是基于此而存在的。
相对于地球上其他的生物来说,人类不管是生理上的进化还是 社会 上的发展都速度极快,很大程度上是因为 人类的脑容量足够大,能够利用自己的智慧去解决各种各样的难题 。举个简单的例子来说,很多哺乳动物生下来很快就可以独立生活,但是人类却至少需要数年的时间才可以,其中一部分原因就是我们的 大脑还需要在出生之后二次发育 。
不过,我们也不要小看了地球上其他动物的生存智慧。 很多动物在发现了人类的“强大”之后,选择了“抱大腿” ,和我们形成了一种共生关系。比如从古到今都在人类生活中扮演了关键角色的各种家畜,尤其是狗、猫等等,和人类之间可谓是 互利共赢 。
即使是在人类 科技 飞速发展的今天,我们依然需要这些动物陪伴我们、帮助我们,它们已经是人类最亲密的伙伴之一。不过,世界上还有很多依存着人类生存的动物,比如蟑螂、老鼠等等,都是 我们并不“欢迎”,却一直存在着的动物 。
鼠类和人类共同生活已经超过了百万年的时间 ,在人类 历史 上也有众多关于老鼠的记载。对于我们来说,老鼠偷吃粮食的习性无疑会给人类 社会 带来极大的危害。
尽管人类会使用鼠药、养猫等方法来消灭鼠患,但是这种 繁殖能力强、身形灵活、生命力顽强 的小型哺乳动物还是一直在我们的 社会 中存在着。在人类的科学技术发展之后,我们也开始逐渐发现了这种小动物 对于人类的作用 。
研究发现,同样作为哺乳动物, 小鼠的基因和人类有着不容小觑的相似性 , 人类身上存在的百分之九十九的基因都在小鼠的身上有发现 。再加上小鼠身形、繁殖能力都便于控制,因此成为了 实验室专用的动物实验对象 。
我们今天吃到的很多药品,能够进行的现代医疗手段,都是先经过小鼠等动物实验才能够继续发展的。从这一点来说, 老鼠对于人类的发展也有着不可磨灭的贡献 ,我们不能够单单将其作为一种有害的动物来看待,它的存在对于人类来说有很大的意义。
我们在观察人类的发展过程时,往往只从科学技术这方面入手,因为它发展得非常迅速,而且对于我们的生活方式有着很大的影响。但根据生物学家和医学家的研究,实际上 人类的身体也在进化当中 ,变得更加适应我们当代生活。
比如此前研究者就通过解剖发现, 越来越多人的手部开始出现了全新的血管 ,而且对比一百年前的人类来说,现代人拥有这根血管的比例要高得多。既然人类都在不断进化,那么 和我们一共生活的动物有没有继续进化呢 ?
答案是 肯定的 。除开那些人工进行了基因选育的动物,比如各种家畜、宠物等等, 老鼠是一个绝佳的比对参照物 ,因为我们几乎没有对野生的老鼠进行过任何选育, 它们的变化完全是自行适应环境的结果 。
于是,一些研究者随机捕捉了一些 生活在城市中的家鼠,和生活在乡村野外的家鼠 ,对这两个群体进行全面的对比。在体能方面,这两类家鼠 基本上没有什么区别 ,那么在影响我们人类发展的关键因素,也就是 智慧方面 ,城市老鼠和乡村老鼠 有没有什么区别呢?
研究者们制作了一个简单的装置,在一座塑料积木搭成的房子里有一些食物,如果想要进入房子里面,那么需要 “破解”一些简单机关的 。为了防止老鼠利用啮齿类动物的本能破解,研究人员特意 选择了比较不容易被咬坏的材料 。
在实验开始之后, 几乎所有的城市家鼠都能够成功打开“机关”,但是乡村家鼠的成功率却只有一半 。在反复进行了多次实验,并且更换了实验具体的对象之后,这个结果依然没有变化,也就是说 城市中的老鼠确实比乡村中的老鼠拥有更多的智能 。
那么,究竟是什么原因让两个除了生活环境不同之外几乎完全一样的生物种群产生了这么大的区别?科学家们经研究后认为, 这种变化很有可能是人类带来的 。随着人类 社会 的发展,我们生活在一个几乎完全由人造物构成的城市中, 如果一种动物只有在纯粹的自然环境中生活的经验,那么显然是无法适应城市生活的 。
因此为了继续从人类这里获取食物,城市中的老鼠也开始“学习”城市中的一切,包括 克服一些简单的障碍和机关 。相对于城市的老鼠来说, 乡村的老鼠处在更加“自然”的环境中,因此“智商”也会更低 。
也就是说,人类自身在发展的时候,其实也影响到了周围的动物们, 老鼠的智商就在和人类一起生活的岁月里进化了 。在得知这个消息之后,有一些人也不由得产生了担忧:如果老鼠的智商再这样继续发展下去,那么会不会最终 进化成像人类一样的智慧生物,甚至建立起自己的文明 呢?
确实,有不少的科幻题材文艺作品都会描写类似的情节,比如一种地球生物在各种机缘巧合之后进化了,最终向人类的文明发起了挑战,甚至 最终将人类的文明毁灭 。
我们知道在哺乳动物“占领”地球之前, 恐龙是这个世界上的绝对霸主 ,它们存在了一亿多年的时间,并且有着食草、食肉等多个品种,有的还具有飞行的能力。只不过在数千万年前, 一颗小行星的坠落让这种生物彻底灭绝了 。
于是也有人猜想,如果当时不是有小行星撞地球这个意外发生,恐龙会不会进化出强大的智慧,成为“恐龙人”,就不会有人类了?同样的猜想也出现在如今的老鼠身上, 已经变得越来越聪明的老鼠会不会变成“超级鼠人”?
尽管老鼠在基因上和人类颇为相似,但是这并不代表老鼠真的能够成为新的智慧物种。人类的确是一步步进化而来的,但是人类也有一些先天的优势,比如 直立行走和脑容量较大的特点 。直立行走 解放了我们的双手 ,让我们能够利用自己的双手去制造和使用工具;较大的脑容量 提升了我们智慧发展的上限 ,让我们能够在数百万年的时间里 持续进化 。
很显然,老鼠作为一种既不能够直立行走,脑容量也不够大的动物,是 不能够进行这样的进化 的, 自然也不会变成“超级鼠人”。
至少对于现在的人类来说, 城市家鼠变得越来越“聪明”只会给我们带来更多的麻烦 。比如,我们在家中设置的捕鼠机关会被破解,而那些往常不会有老鼠发现的通道、缝隙也会被发现。其实很好理解,这也是 老鼠为了从人类这里继续获得食物所形成的“对策” 。
至少在短时间内看来,老鼠还会继续和我们一起生活下去,成为一种无处不在的“小幽灵”。尽管从宏观层面上来说;老鼠确实对我们有贡献,但是城市老鼠不光会偷吃食物还会 传播病毒 ,因此我们平时也要注意防范。
人类 很难完全将一种伴生的生物从我们生活中完全消灭 ,不管是老鼠,还是苍蝇、蟑螂、蚊子都是这样。
不过,现在人类也逐渐明白了一件事,那就是我们人类也是这个大自然的一员,我们不能够单单为了自己的利益就去完全消灭一种生物,这样很有可能会造成 不可挽回的“连锁反应” 。因为对于大自然来说, 每一种生物都有它存在的意义和独特作用 ,其中一些作用可能在它不存在的时候才会被我们发现,那时候就悔之晚矣。
和大自然和谐相处是每一个人都应该做到的,我们只是地球上一种创造了文明的物种,并不是地球的统治者、主宰者,人类在本质上和其他的生物有着平等的地位。因此 面对地球自然环境的变化,人类也是无法完全抵抗住的 。
就比如说,现在如果有和当年灭绝了恐龙的小行星一样大小的天体再次撞击地球,拥有科学技术的人类也一样会 遭到灭顶之灾 。我们现在连地球上经常会发生的天灾都抵抗不了,更不要说是那些足以改变地球生物 历史 的剧变了。
对于未来的人类来说, 如何保持和自然共同发展才是最重要的事情 ,我们拥有强大的科学技术,这种技术不应该只在当下造福人类,而是应该对于人类的未来而已做出贡献,让我们的种族能够一直延续,而不是自取灭亡。
现在,科学技术这把“双刃剑”已经握在了人类的手上, 未来如果我们不加注意,真的会毁灭自己 ,让别的动物“进化”成为下一批智慧生物也不是不可能。所以,我们每个人都要对此 保持充分的警惕性,从自己做起,去保卫我们唯一的家园 。
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