为什么要研究生命科学?
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!
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。
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!