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“细胞自杀”与干细胞之谜 生物学家一直弄不明白，胚胎中的一团细胞，怎么会变出手、足、头脑，最终长成一个胎儿的。经过多年的研究探索，现在，科学家能肯定地告诉你，胚胎细胞是通过自杀，让多余的细胞死亡，恰到好处地分裂生长来塑造自己的。 细胞“自杀” 在细胞核的信息分子中，有一种死亡程序，它发出的指令能调节细胞的生长与死亡。当细胞接到死亡指令，细胞中的物质就收缩成小颗粒，再“爆炸”成碎片，吞噬细胞将碎片“回收”，改造成新细胞的元件。这同病源微生物杀伤细胞的方式完全不同，病原体毒素使细胞中毒时，细胞胀大破裂，内容物渗出，并引起疼痛、发热等免疫反应。而细胞自杀却不痛不痒，是一种主动的生理过程。 据科学研究，细胞自杀是生命过程不可缺少的，随时随地都在进行，如果这种自杀一旦停止，就标志着生命的死亡。拿人来说，血液中的红细胞每秒钟自杀成千上万；表皮细胞不断脱落死亡；肌肉细胞定期更换。对细胞的自杀程序，过去并不清楚。20世纪80年代，美国科学家约翰逊和他的助手，在研究神经细胞生长时，发现了细胞自杀的程序。神经细胞又叫神经元，是组成脑和神经的基本单位。它的形状就像一只带刺的球形毛虫，生出了一条细长的尾巴。这尾巴叫“轴状突起”，细胞上分叉的毛，称为“树突”。轴突和树突，就是平常所说的神经纤维。神经细胞在生长时，先生出细胞体，再长出突起。突起的生长就像草发芽那样，会长出很多，但大部分突起是不必要的。这时，机体就启动自杀程序，让多余的“芽”死去，必要的“芽”生长，修饰成一个有正常树突和轴突的神经细胞。 在离体的神经细胞培养液中，实验人员加进阻止自杀的基因程序，神经细胞就长出一身乱毛，成了“疯子”神经元，失去了传递信号的功能。如果加进去过量的自杀基因程序，就不能长出神经纤维，这样的神经细胞即使长成，也是废品。在对其他细胞进行培养时，也能用同样的实验方法，使细胞生长或自杀，这说明细胞中确实存在有自杀程序。后来的研究又发现，细胞的正常分裂和生长，除营养、激素和自杀程序外，还要有细胞生长因子。科学家在研究癌细胞时，发现一种基因，将它种在老鼠的淋巴结上，它能发出一种蛋白质信号，阻止细胞自杀，于是老鼠的淋巴结细胞就不断分裂积累，变成了肿瘤。后来，科学家又找到另一种基因，它同前一种功能相反，能命令合成细胞自杀的蛋白质，若将它接种到肿瘤上，癌细胞就开始自杀，癌块逐渐变小，最后奇迹般地消失了!科学家们认为，生物体的生理活动，有一系列的控制程序，基因控制是一切控制的总后台。细胞自杀，过去只当作一种生命现象来研究，现在成了免疫、癌症和艾滋病研究的重要课题。 当你不小心碰破皮肤，病菌就会乘虚而入，这时血液里的白细胞就会涌向伤口，吞食病菌，受伤处就红肿起来。病菌消灭后，白细胞就引爆自杀成为碎片，吞噬细胞将碎片清除，红肿逐渐消失。科学家在研究中还发现，病毒感染健康细胞后，淋巴细胞会给它插上标记，命令带病毒的细胞自爆死亡。这说明细胞自杀，还是机体抗感染的重要手段。 下面的故事是“干细胞之谜”。 台湾桃园国际机场，一架波音747客机在朝霞中起飞，在香港稍作停留后，直达北京航空港。客机刚刚停稳，扶梯上就急匆匆走下两位穿白衣的人，他们护着一只方盒，向早已等候在跑道边的救护车走去。汽车载着白衣人风驰电掣般地行驶在大街上，不一会儿就到了首都医院，前来迎接的医生紧握着白衣人的手说：“太感谢了!太感谢了!”这是怎么回事呀?原来，一位名叫小兰的北京女孩得了白血病，需要进行骨髓移植，但女孩的血型很特别，在上千万人里才能找到一个血型相符的。医院在国际互联网上发出求援信息，台湾红十字会的骨髓库正好有这种骨髓，其用电话告知北京，送来了救命的骨髓。 白血病又叫血癌，是由于红骨髓里的造血母细胞发生基因突变，产生过量的白细胞，破坏了血液正常功能形成的一种癌症。小兰被注入台湾同胞的骨髓后，很快就康复出院了。 神奇的干细胞 人的血液中有红细胞、白细胞和血小板3种血细胞，它们有固定的比例，分别完成运送氧气、消灭病菌和小血管破裂出血后血液凝固的任务。血细胞每天要大量死亡，就靠红骨髓里的造血母细胞分裂生成新的血细胞补充。生物学上称这种能生出新细胞的母细胞为“干细胞”。 科学家曾做过这样的实验：将一只小白鼠的肝脏切去2／3，要不了1个月，肝脏里的干细胞就分裂增生，长出完好如初的肝脏；血液中的红细胞每天要死去成千上万，120天更新一遍，靠的就是骨髓中的干细胞；表皮细胞不断死亡，又不断长出新的，因为皮肤下有干细胞。但是，在手臂上割去一块肉，就不能恢复，因为肌肉组织中没有干细胞。 身体各处的干细胞，大多处在休眠状态，只有骨髓、精巢和卵巢、皮肤等处的干细胞，一直在活动，因为它们关系生命存亡和延续后代的大事，是不能停止活动的。生理学家认为，发育着的胚胎都是干细胞，它们能不断分裂分化，变成皮肤、肌肉、神经、血细胞等。但一到胚胎发育成熟，成为胎儿，就失去了干细胞的特性，只有骨髓、生殖器官、肝脏、皮肤等器官中仍保留着干细胞。 干细胞是细胞更新、组织修补的原材料，在动物育种、器官移植中神通广大，所以科学家一直想弄清干细胞的秘密。要研究干细胞，先得把它们从普通细胞中分离出来，但科学家研究了10多年，也没有把干细胞请出来。直到1981年，英国有一位科学家才从小鼠的胚中，分离出干细胞。一般细胞在体外只能分裂10几代，而干细胞能繁殖150代，也不改变遗传的特性。把它接种到小鼠的胚中，能形成各种组织。 在对干细胞的研究中，科学家意外地发现，干细胞有发育成多种细胞的本领。例如，红骨髓干细胞不但能变成血细胞，还能变成脑细胞，这项发现在医学上意义重大，它能用到器官的再造和移植上。例如，一个人的心脏坏了，必须换一颗好的心脏，但得到捐赠的机会是极少的，大多数坏了心脏的人只有等死。现在，医学家已初步学会了在体外让干细胞转化的方法，能培养出血细胞、肌肉、肌腱、软骨等组织。 鲨鱼的趣事 在辽阔的海洋中，生活着各种浮游生物、多彩的藻类、美丽的珊瑚、各种鱼儿以及多种多样奇特的海兽，它们共同组成了一个令人神往的海洋生态系统。在鱼类中，鲨鱼王国是一个独特的软骨鱼群体。它们的生活习性和医药功效引起了海洋生物学家的普遍关注，鲨鱼的秘密正在被一个个揭开。鲨鱼有350多种，小者盈尺，大者如船，体重以吨计，但无论大小，它们在海洋中均十分灵活。有些鲨鱼，如真鲨、噬人鲨、双髻鲨，相当凶猛，素有海中霸王之称。传说有一个渔民捕得一头母噬人鲨，剖腹时见有一条小鲨(鲨为卵胎生)，就用手去拨弄，哪知小鲨竟一口咬住了渔人的手!食肉鲨的嗅觉特别灵敏，据科学研究表明，1米长的鲨鱼，鼻腔中的嗅神经末梢如若展开，面积可达4842平方厘米。而几米长的大鲨鱼，灵敏的鼻子，能嗅到数千米以外的血腥。 凶猛的鲨鱼 鲨鱼的名声虽然不好，但是，攻击人类与船只的鲨鱼只有30多种。大部分鲨鱼对人类有百利而无一害，在海洋生物学家的眼里，鲨鱼全身都是宝。大型鲨鱼的肝脏很大，有的可占体重的15％～21％，含油率高达63％，内含丰富的维生素A和维生素D，是制造鱼肝油的重要原料。鲨鱼油特别耐冻，有的在零下50℃仍保持液体状态，是制作高级润滑油的首选材料。鲨鱼皮细腻柔韧，为革中上品，用它生产的皮鞋皮包，精美别致，深受女士先生的青睐。鲨鱼的鳍俗称鱼翅，富含蛋白胨，清炖滑润可口，是筵席珍品。 鲨鱼有极强的生存能力，早在20世纪50年代，生物学家就对此进行了研究。他们把癌细胞接种到鲨鱼体内，要不了多久，癌细胞就自动消失了。进入20世纪90年代，随着海洋生物工程的兴起，海洋生物学家加快了鲨鱼抗癌机理的研究，通过大量的实验，揭开了鲨鱼抗癌的面纱。他们将癌细胞小块组织接种到双髻鲨体内，不久就发现癌组织萎缩脱落。把死亡的癌组织放在显微镜下观察，发现癌组织周边的血管大多已死去。经过生化处理，科学家从这一癌组织中提取到一类新型的多肽活性物质，它能抑制肿瘤血管的生成，使癌组织得不到营养和氧气的供应导致最终死亡，专家们将这种多肽命名为“血管生成抑制因子”。进一步研究表明，“血管生成抑制因子”是由鲨鱼的软骨组织合成的。科学家把鲨鱼的软骨组织提取液注入已接种过癌组织的家兔角膜中，几天后他们观察到实验兔角膜小血管的密度降低，血管长度也缩短了70％～80％，在癌组织周围形成了一个明显的抑制圈。现在科学家认为，鲨鱼的血管生成抑制因子，是一种高效的抗癌物质，它能使血管停止生长，切断癌组织与周围组织的联系，断绝血液供应，防止癌细胞的生长和扩张。 在鲨鱼的血清中，还有一种抗体，能对各种癌细胞具有直接的杀伤功效，它是广谱的抗癌药；姥鲨肝脏中的角鲨烯，不但能抗肿瘤，还能治疗心血管病。运用化学方法合成的各种角鲨烯衍生物，已在食管癌、胃癌、肺癌的治疗中发挥作用。 蛛丝的奇观 蚕丝洁白无瑕，棉丝柔软多姿，锦纶丝耐磨坚韧，更稀奇的是蜘蛛丝，它轻盈无比，直径只有0.00508~0.025毫米，比所有的动植物丝都细，如果用蜘蛛丝绕地球一周，这4万千米的蜘蛛丝还可以装进你的书包。蜘蛛丝特别坚韧，它的抗拉强度是钢的5倍!胜过所有天然和人造的纤维。在长期的进化中，蜘蛛形成了特殊的产丝方式，蛛丝成了蜘蛛生存竞争的特殊工具。蛛丝的种类也千姿百态。 千姿百态的蛛丝 结网圆蛛有编织八卦网的习性。每当夜幕降临，躲在屋檐、树枝和树洞里的圆蛛就活跃起来了，它打开腹部的纺绩突，按照基因程序纺丝结网。先来回纵横，拉起牢固的网架，再一道道旋转编织，经过精细的操作，一个漂亮的大网在空中张开。犹如一片晶莹的八卦网。结网圆蛛的“捕虫网”是湿丝，在成丝时，圆蛛身体里要分泌出一种叫吡咯烷酮的液体，均匀地涂布在蛛丝上。这种液体特别黏，在空气中不易氧化干燥，当一只倒霉的昆虫在飞行中不小心触网，就会立刻被粘住。蛛网的震动沿拉线传给蛰伏的圆蛛，它立即螫射毒液，将俘虏麻醉，再用蛛丝将它捆绑。待昆虫在消化酶的作用下变成液体后，圆蛛才吸食享用这顿美餐。 生活在西双版纳森林中的一种圆蛛，它结的网能粘住小鸟。但蜘蛛在网上行走却来去自由，从不被粘住，这多奇怪呀!如果你仔细观察蜘蛛在网上行走的方式，就不难发现其中的奥秘了。原来，蜘蛛在网上行走总是沿着骨架来回，从不走到网格中，有时为了加快速度，蜘蛛还会沿着骨架滑动，活像一位杂技演员。 干丝中有一根特别长，一直通向蜘蛛的隐藏处，这是它的通讯线。当有昆虫落网，震动就沿通讯线传到蜘蛛腿上的听觉分析器中，因此，蜘蛛就能准确地爬向目标。 大多数母蜘蛛在产卵前，会用比织网还细的丝编织卵袋。在这个时候，你能看到蜘蛛妈妈的两条后腿不断地交错忙碌，将纺出的丝层层交织，不一会儿一只大小适中，又很牢固的育儿袋就编成了。育儿袋就像一粒小珠子，拖在蜘蛛妈妈圆滚滚的肚子后面，待它产完卵，还得织一个袋盖，将育儿袋封死，然后把育儿袋藏到隐蔽的地方，靠自然温度来孵化。 有的蜘蛛编织的育儿袋十分漂亮，它先从纺绩突吐出白丝，接着再吐出彩丝，一会儿棕色，一会儿褐色，一会儿黑色，像变魔术似的，鲜艳夺目。蜘蛛为什么会吐彩丝呢?目前还没有搞清它的原理，不然，中国的丝绸将会更加多姿多彩。 小蜘蛛没有翅膀，但它们迁飞的本领却比会飞的昆虫还强。刚从育儿袋里孵化出来的小蜘蛛，只有芝麻大小，它们爬到高高的树枝顶上、芦苇尖上，然后像孙悟空似的连续翻筋斗，翻着翻着，突然从纺绩突喷出一股“烟雾”，仔细一瞧，原来是一团几尺长的飘浮丝。飘浮丝弯曲盘绕呈一个汽球状，小蜘蛛用腿抓着它，随着微风飘呀飘呀，一会儿就“飞”出老远。“飞”到合适的地方，小蜘蛛就收回飘浮丝降落下来。它们就是用这种办法，散布到自然界的各个角落，捕食害虫。 蜘蛛的“婚恋”很不浪漫，有的甚至还有点残酷。蜘蛛交配后，雌蜘蛛丝毫不念“夫妻”的情分，一口将“新郎”咬死!但有些雄蜘蛛却能逃脱杀身之祸，例如有一种蟹蛛，当它相中一只雌蛛后，会突然用脚把雌蛛紧紧抱住，再用很粗的蛛丝将“妻子”绑起来，使它无法动弹。完成交配任务后雄蛛便扬长而去，让“妻子”自己慢慢松绑。蟹蛛的这种捆绑式恋爱，在自然界中并不多见，但它却避免了雄蛛婚姻的悲剧。 蜘蛛捕食的昆虫大多是害虫。例如，农田中的蜘蛛能够捕食稻飞虱、稻叶蝉等农业害虫。所以，蜘蛛是对人有益的动物。我国已经发现的蜘蛛大约有1000多种，有人统计，每平方米稻田内可以有蜘蛛45～120只之多，如果每只蜘蛛每天消灭5～8只农业害虫，其防治农业害虫的能力就相当可观。 蛛丝的优良性能早就引起了科学家的注意，它轻盈无比，又特别坚韧，它的抗拉强度是钢的5倍。科学家们想用蛛丝编成特殊的绳索和网具，制造防弹衣，生产布料。随着生物工程科学的发展，生物学家已用计算机仿真技术，搞清了蜘蛛纺绩器的微观结构，并模拟了产丝过程。目前，科学家对蜘蛛合成蛛丝的基因的研究，也已取得了重大的进展。如果搞清了蜘蛛成丝的全部程序，把它转移到微生物细胞中，就能实现蛛丝的工业化生产，人类将会得到无比轻盈、无比坚韧的纤维材料。 啄木鸟的捕虫技巧 当你走近森林，常常会听到“笃笃笃”的击木声，这是“森林医生”啄木鸟在给树木治病。若你进入树林子寻找，就能看到啄木鸟在树干上一边攀登，一边啄着树干。它们发现哪儿有虫，就啄破树皮和树干，用特殊的舌头摄取害虫。据科学家研究，啄木鸟啄树干的动作迅猛有力，它的喙运动速度可达555米/秒，比音速快1.4倍。同时，啄木鸟颈部的肌肉也快速摇动，速度可达578米/秒，比子弹出膛的速度快1倍多。用如此快的速度啄食，头脑受到的冲击力和震动力是相当巨大的，奇怪的是啄木鸟却从不得脑震荡。 啄木鸟 美国加利福尼亚大学的生物学家，仔细研究了啄木鸟头部的结构，发现它的骨质疏松而有空隙，但又十分坚硬，头骨内部有一层坚韧的外脑膜，外脑膜与脑之间还有一个狭窄的空隙，能有效减低震动波的传入。这样算来，啄木鸟的头部有3层防震装置，再加上头部两侧肌肉有力旋转时具有吸震消震作用，冲击力再大也不会伤害脑子，难怪最新型的防震帽要搞成啄木鸟式结构了。 在鸟类中，啄木鸟以“长舌”著称于世。有人曾做过一个有趣的实验：将一株病树的朽木剖开，露出白蚁的甬道，外面镶上玻璃。一只啄木鸟飞来了，它完全不理会人造的机关，伸出长达12厘米的舌头，在蚁巢中粘食白蚁，动作既灵活又快捷，舌头还能随着蚁道转弯呢!啄木鸟的口腔长不过3.3厘米，怎么能容下这么长的舌头呢?现在这个秘密已被生物学家弄清楚了。 原来，啄木鸟的舌头并不长，只是有一条带弹性的结缔组织连着舌根，因此加长了舌头。这条特殊的结缔组织，从下颌穿出来，向上绕过后脑壳，再由脑顶前部进入右鼻孔固定，当它从后脑和下颌滑出时，舌头就可以伸得很长。在动物界中，鼻子是用来呼吸的，在长期的食虫进化中，大自然竟让啄木鸟“牺牲”一个鼻孔，以适应高效食虫的功能。 白蚁、天牛等树木害虫，隐藏在树干里做坏事，一般的捕虫鸟对它们无可奈何，而啄木鸟却能将这些坏东西全部消灭。靠“笃笃”的音响差别，啄木鸟能判断出哪儿有虫，然后啄开树洞，把带黏液的舌头伸进洞里来回扫荡，将小虫一扫而光。对付大龄幼虫，啄木鸟就用舌尖的钩刺拉出；对付藏在深处的虫子，啄木鸟就使劲敲击树木，吓得害虫在洞中乱窜，待它们窜到舌头够得到的“伏击圈”，再一举歼灭。 啄木鸟的食性很广，除捕捉树干中的害虫外，还吃甲虫、螟蛾、椿象、蝗虫卵等。啄木鸟的食量也很大，据研究，一只斑啄木鸟一天能吃1000～1400条害虫，在冬季，它能消灭60％～90％的柳树虫瘿，吃掉50％的果树害虫。在1000亩(1亩=0.0667公顷)树林中，如果有2对啄木鸟，就能控制住树干害虫的蔓延危害了。 春江水暖，桃红柳绿，鸟类的生殖季节来到了。食虫鸟的生殖，需要一定范围的营巢区，才能保证幼鸟有足够的食物。假如一对亲鸟看中一块地方适合筑巢，它们就在自己的势力范围内飞来飞去鸣叫不停，向别的鸟宣布：这是我们的领地，请不要进来!啄木鸟的歌，是那得意的击木声。在春天的森林里，一处“笃笃”声起，另一处就会“笃笃”响应，好似山谷的回声：请注意，这是我们的领地，请走远一点! 揭秘鸟类迁徙 鸟类迁徙是鸟类随着季节变化进行、方向确定、有规律和长距离的迁居活动。在动物界中，类似的活动非常常见，在昆虫则称为“迁飞”，在鱼类则称为“洄游”，在哺乳动物则称为“迁移”。迁徙是鸟类生命周期中风险最高的行为，受到体能、天敌等因素的制约。 “人”字形鸟队 鸟类和其他生物迁徙行为的起源至今没有定论，较多学者认为，地球上交替出现的冰川期与鸟类迁徙行为的起源有着密切的关系，冰川活动期生活在纬度较高区域的鸟类被冰川逼迫南移，冰川北退后出于本能鸟类又迁回高纬度的繁殖地，从而形成迁徙的行为；也有学者认为迁徙行为源自自然选择的压力，由于迁徙行为是鸟类生命周期中最为艰苦和死亡率最高的阶段，因而有着迁徙行为的鸟类在迁徙过程中都经历了严苛的自然选择，有着这一行为的鸟类种群会在生存竞争中占据有利地位，正是这种原则压力造就了鸟类迁徙的行为。 迁徙中的鸟一般会结成群体，在迁飞时有固定的队形。一般有“人”字形（西文称为“V”形队）、“一”字形和封闭群。猛禽在白天迁飞，通常不结群迁徙，也会相对比较集中，但个体之间保持一定的距离。某些种的猛禽还会组成数量不等的混合群体进行迁徙。 涉禽 不同的鸟类迁徙的时间也各自不同，大型鸟类以及猛禽由于体形较大或由于性情凶猛天敌很少，因而常常在白昼迁徙，夜间休息，以便利用白天由于日照引起的上升气流节省体力；但是更多的候鸟，包括体形较小的食谷鸟类、涉禽、雁鸭类等，则多选择夜间迁徙，白昼蛰伏、觅食的方式，选择夜间迁徙的鸟类会在凌晨异常活跃，在一些鸟道，迁徙季节时候凌晨鸟类的喧闹声甚至能够吵醒熟睡的人。研究显示，白昼迁徙的鸟类多利用太阳或者地面景观导航定位，夜间迁徙的鸟类则利用月光和星座导航。部分鸟类在穿越沙漠和大洋时由于没有落脚点会采取昼夜兼程的迁徙方式。 影响鸟类迁徙的因素有很多，其中既有外在的气候、日照时间、温度、食物等，也有鸟类内在的生理因素。 (1)气候：在纬度较低的热带、亚热带地区候鸟较少而留鸟较多，而在中高纬度地区候鸟较多而留鸟较少。其主要原因低纬度地区气候变化较小，每年间各项气候指数相对稳定；而中高纬度地区季节鲜明，气候变化较大。 (2)温度：温度不仅仅影响了鸟类本身的感受，同时也会影响鸟类的食物来源。当高纬度地区温度降低时，鸟类便会随之迁徙；而由于地形等因素的影响，中高纬度地区也会有一些区域会保持相对较高的温度，生活在这里的候鸟就有可能转变为留鸟。 (3)日照时间：有相当一部分候鸟，每年开始迁徙时间非常稳定，据室内实验的验证，这与日照时间有关，当日照时间达到一定长度以上或以下之后，会触发鸟类体内的某种反应机制，诱发其迁徙行为。 (4)食物：食物状况是影响鸟类迁徙一个重要因素。有学者认为，由于鸟类是恒温动物，本身对环境温度的变化较不敏感，因而温度因素对鸟类迁徙的影响主要就是通过食物来实现的，温度降低不仅食物本身的活动停止，而且鸟类的觅食活动也受到很大限制，正是这一因素迫使鸟类开始迁徙。 (5)鸟类生理因素：根据对笼养鸟类的观察，每到繁殖季节鸟类会出现所谓“迁徙不安”的行为，部分物种会终日朝向迁徙方向站立；或不断试图起飞，一些夜间迁徙的物种会颠倒昼夜节律，在夜间显示出异常的活跃，由于在笼养条件下，气候、温度、光照、食物的条件终年不变，因而笼养鸟在迁徙季节的“迁徙不安”行为说明至少对部分物种而言，迁徙是其生命本能的一部分，受到其内在生理因素的调节。 动物多彩的血 如果有人问：血液是什么颜色的? 你准会毫不迟疑地回答：红色!是的，哺乳动物、人类血管里流动的是鲜红的血。但在生物学家的眼里，动物的血液却是多彩的，除红色外，还有蓝、青、绿、白、褐、淡蓝、红绿相间、玫瑰色等9种。脊椎动物的血液大多是红色的，生物学家对红色的血液研究比较多，不但搞清了高等动物血液的成分和功用，而且对红色血的色素也进行了分析，并且了解到血红素中含有二价的铁离子，不但呈红色，且有一股子铁腥味。血红素同蛋白质相结合，生成的血红蛋白有一种奇妙的特性，它能与氧分子和二氧化碳分子进行不稳定的结合，成为这两种气体的载体。血液从左心室泵出流经肺泡时，血红蛋白放出从组织细胞带来的二氧化碳，同新鲜氧气结合，这时的血液呈特有的鲜红色，称为动脉血；血液从右心室出发，流经组织细胞时，血红蛋白把氧气供给细胞，同时将组织中的二氧化碳和废物带走，这时的血液呈现暗红色，叫静脉血。血红蛋白从鲜红到暗红，又从暗红到鲜红的变化是生命体生生不息的动力，如果这种变化一旦失调，生命就会发生危险。 动物界种类最多、数量最大的是昆虫，据生物学家估计，地球上的昆虫，少说也有100多万种。昆虫的血液有各种各样的颜色，最常见的是黄色、橙红色、蓝绿色和绿色。在十字花科植物间飞舞的菜粉蝶，其幼虫、蛹或成虫的血液，雌雄有别，雌性为绿色，雄性则是金黄色或无色透明；大天蚕蛾、家蚕的血液为黄色；飞蝗的血液为淡绿色。环节动物蚯蚓的血液是玫瑰红色的，蛭的血液为红色。所以，不同种类的动物，血液的颜色各不相同。同样是血液，为什么颜色会不同呢?科学家认为，血液的颜色是由血色素决定的，像鳞翅目昆虫，体液中多胡萝卜素、核黄素、黄酮等，血液就呈现黄色。血液的颜色还与血蛋白中的金属离子有关，所含离子不同，血液的颜色也不同。如果血液中有2种不同的血蛋白相互掺和，血液的颜色也会变化。例如，直翅目昆虫中的各类蚂蚱，血液中既有黄色蛋白，又有蓝色蛋白，两者相辅，血液就呈现淡绿色。 昆虫的血液是多彩的 在我国300万平方千米的海疆中，生活着几十万种海洋生物，从低等的藻类植物到高等的哺乳类动物应有尽有，它们组成了充满生机的海洋生态系统。有的海洋生物既原始又奇特，如福建沿海有一种定名为鲎的生物，模样奇丑，雌性个体大小与老鳖相当，它的进化程度只与地质史上的三叶虫属同等，分类则与蜘蛛同宗，是有名的活化石，它的血液是蓝色的。经科学测定。鲎的血蛋白中含有0.28％的铜离子，组成的是血蓝蛋白。因为鲎在进化上比较低等，它的血细胞没有组织分化，只是一种变形细胞，因此抵抗微生物的能力很差。在鲎的生命历程中，遇到病菌入侵，变形细胞就使出浑身的解数，用自己的凝固的办法吞噬细菌，但却经不住众多病菌的进攻，变形细胞一个个崩溃，最后连血液也凝固起来。鲎也就命归黄泉了，所以这种丑八怪的寿命极短。 鲎血的致命弱点，在医药卫生上却大有用处。科技人员把鲎的血液抽出来，经过离心纯化，得到白色的液体，里边有大量变形细胞的溶解物，冷冻干燥后就成了粉状的鲎试剂。鲎试剂是很灵敏的检测试剂，在医学上有着广泛的用途。 雌雄之变的秘诀 生物大多都有性别的区分，或雄或雌，或公或母。生物是如何区分性别的呢? 秘密全在生物细胞核的染色体上。生物的染色体是成双成对组合在一起的，不同的生物，染色体对的数目是不一样的，像水稻有12对染色体，猕猴有21对染色体，而人体有23对染色体等等。在这些染色体中，只有1对是决定生物性别的，这对染色体叫“性染色体”，那么其他的则叫“常染色体”。生物的性染色体有型号的区别，如果蝇、人等，在一对性染色体中，一条用英文字母X表示，另一条用Y表示，如果生物细胞中的一对性染色体是XX，表示是雌性的；如果生物细胞中的一对性染色体是XY，表示是雄性的。这类生物属于XY型性别决定。而鸟类等生物的一对性染色体中，一条用英文字母Z表示，另一条用W表示，如果生物细胞中的一对性染色体是ZZ，表示是雄性的；如果生物细胞中的一对性染色体是ZW，表示是雌性的。这类生物属于ZW型性别决定。在性细胞分裂形成精子和卵细胞时，姐妹染色体要分开，对精子来说就会有X精子和Y精子，卵细胞都是X卵子，Y精子和X卵细胞结合生下雄性的后代，XX结合就生下雌性的后代。当然，还有其他形式的性别决定，像蜜蜂，性别由染色体的倍数决定。龟鳖等的性别由卵细胞的孵化温度决定，在26～27℃下孵出的幼体大多是雄性，在29℃孵化出的幼体，80％是雌性。 染色体 在生物界，还有性逆转的现象。如黄鳝刚从受精卵里孵出来，都是雌性，到产卵后卵巢就逆向生长变成精巢，长到42厘米以上时，大部分都变为雄黄鳝。这时的黄鳝体肥肉多，是加工黄鳝菜肴的上等原料。 性别变化是一种自然现象。有的生物大多产雄性幼体，有的大多产雌性幼体，在养殖业中人们根据市场需求，要进行性别的人工控制。例如，罗非鱼是一种营养价值很高的热带淡水鱼，雄鱼体大肉多，雌鱼长得较小，因此多养雄鱼，才有较好的经济收入。在雌雄混杂的鱼池里。罗非鱼的性成熟早，繁殖率高，大量的鱼挤在一起不容易长大，就是雄鱼也难长到200克以上的商品标准。如果将雄鱼单独饲养，每条鱼都能长到1000克，产量是原来的几倍，如果用人工方法把雄鱼苗挑出来也很不容易。科技人员了解到，罗非鱼是“XY”型性别决定，一般在孵化后25天左右才开始性别分化。他们在第24天向鱼苗池中加进雄性激素，大部分鱼苗变成了雄鱼，产量大大提高。但是加进水里的雄性激素，在很长时间里都不被分解，会污染环境。为了解决生产与环境保护的矛盾，科技人员想出了一个绝妙的主意：先用雌性激素叫一些雄鱼变成“雌鱼”（性染色体仍是“XY”），让它们同真正的雄鱼交配，得到了“YY”型雄鱼。给一些“YY”雄鱼喂以雌性激素，使它们变成雌鱼。让“YY”雄鱼同“YY”雌鱼交配，就育出了能稳定遗传的YY雄鱼。这种雄罗非鱼，外表与XY雄鱼差不多，但比用激素处理的鱼成活率高，产量也比激素鱼高出30％，同混杂鱼相比，产量要高出50％。 有些动物的生产优势在雌性，如奶牛。为了多得母牛，英国剑桥大学的科学家，根据X精子中的DNA比Y精子多40％~50%，用仪器把90％以上的Y精子分离出来。这种方法现已在畜牧生产中启用。 为何有的动物可共生 对于不同种属的生物，人们常见的是相互间的逐杀和争斗。可是，奇妙的大自然中也存在着另一种动物关系。这就是一种特殊的“共生”现象，即两种不同的生物相互依存，互惠互生。很多动物在它的生活中都会交上一些“异种”朋友。比如：凶猛的鲨鱼也会有一些小伙伴，这些小鱼叫拟狮鱼。它们常常在鲨鱼身旁来回穿梭，去吞食鲨鱼吃剩的残屑。鲨鱼为什么能容忍这种“无视”它权威的小鱼呢?原来，这些小鱼不仅在它前面帮助导航，以找到鱼群集结的地方，而且还常常游到鲨鱼的嘴里帮助鲨鱼剔牙，这种登上门来的“牙医”和“向导”，鲨鱼还能拒绝吗? 海葵示意图 海葵与双锯鱼。在海洋中，最著名的共生伙伴是海葵和双锯鱼。海葵色彩艳丽，栖息在浅海或环形礁湖的海底。双锯鱼很小，最长的不过十几厘米。双锯鱼与海葵为伍，主要是寻求庇护。海葵不但保护双锯鱼，还给它们提供食物。双锯鱼的主要食物是浮游生物，但也经常把海葵坏死的触手扯下来，吃上面的刺细胞和藻类。双锯鱼对海葵的好处，主要是帮助它们清理卫生。海葵不能移动位置，因此很容易被细沙、生物尸体或自己的排泄物掩埋窒息而死。双锯鱼在海葵的触手中间游来游去，搅动海水，冲走海葵身上的“尘埃”。如果有较大的东西落在海葵身上，双锯鱼便立即叼走，为它除去一害。 双锯鱼 犀牛与犀牛鸟。犀牛发性子时，连大象也要远远地躲避它。这个粗暴的家伙，却也有它的“知心朋友”，那就是我们所说的“犀牛鸟”。犀牛皮肤坚厚，但皮肤的褶皱之间，却非常嫩薄，是寄生虫和吸血昆虫理想的攻击之处。犀牛除了往身上涂泥来防治害虫外，主要还是依靠这种小鸟。犀牛鸟停栖在犀牛背上，可以啄食那些害虫，作为自己的主要食物。此外，犀牛鸟对犀牛还有一种特殊价值，它会及时向犀牛报警。因为犀牛的嗅觉和听觉虽灵，视力却非常差，有敌害悄悄地向犀牛发动袭击时，犀牛鸟就会飞上飞下，以此引起“朋友”的注意。 鳄鱼与鳄鸟。鳄是一种善于游泳，性情凶恶的大型爬行动物。它常栖息在水边捕食。它的食域很广：各种鱼类、蛙类、鸟类，它都不放过，甚至有时袭击人畜。因此，大多数的小动物都避开它。但是有一种小鸟却从不躲避它，甚至钻进它的口腔中。这种小鸟叫鳄鸟，它是鳄的朋友，它们友好地生活在一起，有时鳄鸟钻进鳄的口腔里，鳄突然闭上嘴巴。不过你不要担心，只要鳄鸟在里面轻轻叩击鳄的上下颚，鳄就会张大嘴巴让鳄鸟飞出。鳄为什么不吃飞进它嘴里的鳄鸟呢?原来，鳄鸟可以细心地剔出鳄齿间的食物残渣，并啄食寄生在其中的小蛭。鳄的口腔得以清洁，鳄鸟也可以得到丰盛的美餐，并得到鳄的保护。 动物界寄生现象简述 人们常把靠剥削别人劳动成果，不劳而获，坐享其成的生活斥之为过寄生生活。在动物种间关系中，有一种损人利己的特殊形式，这就是寄生关系。这是指一种动物生活在它种动物身上，从中吸取营养而使它种动物受到损害的一种关系，前者叫寄生者，后者叫寄主或宿主。寄生现象普遍存在于动物之中。可以说在自然界中很难找到一种不被其他寄生者寄生的动物。寄生关系非但形式多样而且非常复杂。按寄生的部位可以分为体内寄生和体外寄生。如蛔虫寄生在寄主体内就是体内寄生；跳蚤、虱、蛑和螨等寄生在寄主体表就是体外寄生。一种寄主的体内或体外被一种寄生动物寄生的现象叫单寄生。这种寄生事实上不多见，因为，在自然界一种动物常被多种寄生动物寄生共生。例如一只蝙蝠的毛皮上可以发现蜱、螨等多种体外寄生动物，在它体内的器官中同时也可发现线虫等多种体内寄生动物。更复杂的是复寄生或叫重寄生，如甲种昆虫可被乙种昆虫(一级寄生动物)所寄生，而乙种昆虫又可被丙种昆虫(二级寄生动物)所寄生，甚至可多达四五级。 跳蚤示意图 人们习惯把寄生者叫寄生虫。其实寄生者并不一定限于虫。还有很多不是虫的动物，甚至高等脊椎动物也有过寄生生活的。 疟疾是一种全球性的疾病。20世纪50年代，当时全世界25亿人口中有1/2以上人受到疟疾的威胁。法国内科医生拉弗兰从病人血液中鉴定出寄生物，指出病因是一种原生动物叫疟原虫寄生在人体红细胞和肝脏的实质细胞中所致。一位在印度的英国外科医生罗斯指出是按蚊传播这种疾病。我国最为常见的间日疟原虫的生活史中有两个寄主：一个是人，另一个是按蚊。感染疟原虫的雌蚊叮人时，疟原虫的子孢子随蚊子的唾液进入人体，在肝细胞和红细胞中进行无性繁殖，分裂成很多裂殖子，一些裂殖子可继续侵入新的红细胞，不断循环裂体生殖，每一循环周期为48小时，所以病人每48小时出现一次发冷发热，俗称“打摆子”。最后有一些裂殖子形成配子母体。当雌蚊叮病人时，配子母体进入蚊体，在蚊胃中完成雌配子和雄配子的结合生成合子，完成有性繁殖，最后形成千万个子孢子。 扁形动物中具有吸盘的种类全部过寄生生活，如对人类危害很大的华枝罩吸虫。人被感染后，肝肿大，胆囊发炎，并可并发原发性肝癌。它有2个中间宿主和1个终末宿主。成虫寄生于人、猫和狗等的胆管内，进行有性繁殖，虫卵随粪便排出，被第一中间宿主沼螺吞食，在螺体中发育成尾蚴。离螺体入水，侵入第二中间宿主淡水鱼体，形成卵圆形的蚴。如果人吃了没有煮熟的带有蚴的生鱼，囊蚴进入肝中，1个月后就形成成体，其寿命可长达15～20年。 曾经威胁过我国江南水乡人民的日本血吸虫，也是一种扁形动物。儿童被寄生，不能正常发育，成为侏儒；成人则丧失劳动力，妇女不能生育，甚至丧失生命。它有一个中间宿主和一个终末宿主。成体寄生于人、牛、猫等肠系膜的静脉血管中，雌体在肠壁产卵，有的卵由肛门静脉入肛，有的卵随粪便排出，在水中孵化出毛蚴，进入中间宿主钉螺，发育成尾蚴，离开螺体在水中游动，经人的皮肤而入人体。 寄生动物更换寄主的现象是由于与寄生主们在进化过程中相互关系形成的，在系统发展过程中较早出现的种类就是最早的寄主，后来寄生动物的生活史才扩大到较后出现的类群中去。这样较早的寄主就成为中间宿主，而最后的寄主便成为终末寄主。此外，寄生生物大量的无性增殖是对寄生生活的一种适应，只有大量增殖才能使寄生动物繁衍，尤其是需要更换寄主的种类以使得到寄主的机会增加。否则，就会在进化的过程中被淘汰。 人疥螨是一种蛛形纲的小动物，寄生于人体皮肤内，形成疥疮。有些人患了酒糟鼻，影响了形象美，也是一种螨类寄生所造成的。蚤类把一些动物的疾病传播给人，造成难以想象的后果。由鼠疫杆菌引起的鼠疫一般先在鼠类中流行，由鼠类叮咬而传染给人。据史载，欧洲在古代和中世纪发生过12次由鼠疫形成的浩劫，最大的一次是14世纪鼠疫的流行，蔓延到世界上很多地方。在牛津大学当时每3位学生就有2个因此而死亡。农村和城镇人口减少，结果从经济上的衰退导致政治和宗教上的混乱。以后虽然再也没有如此大的流行，但威胁尚存。在近代，1941年美国洛杉矶就发生过一次。1947年我国东北也发生过一次鼠疫，这是日本军国主义者于1937～1945年的8年间，丧心病狂地在我国各地实施细菌战，导致鼠疫流行的结果，百姓遭殃，受害者达3万人。 七鳃鳗 七鳃鳗是一种圆口纲的水栖动物，它是现代脊椎动物中构造相当原始的类群，过暂时性的寄生生活，常用它的口吸盘吸在鱼体上，用角质齿和舌锉破皮肉，吸食血肉，给渔业造成很大危害。有一种深海鱼叫角敛鲸，雄鱼居然用口吸附在雌鱼身上，吸取养料，完全过寄生生活，在生物学上叫性寄生。许多种杜鹃，以及黄莺科和指示鸟科的一些鸟类，自己不筑巢，而把卵产在别的鸟巢中，并由别的鸟代为孵育，在生物学上称为社会寄生也叫巢寄生。 有些科学家认为寄生现象起源于共栖，以后发展成体外寄生，然生再进而形成体内寄生。人们对动物寄生关系的研究主要着眼于2个方面：①消灭和防治对人畜有害的寄生虫，如防治血吸虫病的关键措施是消灭血吸虫的中间宿主——钉螺和沼螺，使血吸虫不能完成其整个生活史。以及在感染区注意个人防护，不要让皮肤直接与可能有血吸虫尾蚴的水接触。防治疟疾最主要是消灭蚊子，防治人体蛔虫是饭前便后洗手，粪便不能随处乱倒。因为蛔虫的传染途径是虫卵经口而入人体的，生吃瓜果要去皮或用高锰酸钾等消毒液加以消毒。②利用寄生关系进行生物防治有害的昆虫，如世界各国都采用赤眼蜂防治玉米螟、地老虎和棉铃等害虫。因为赤眼蜂产卵于这些虫的卵中，整个发育过程都在被寄生的卵内完成，这样就可达到害虫为害之前就把它们消灭的目的。 在生物防治上特别注意重寄生现象，例如舞毒蛾的一级寄生蜂的幼虫有复寄生昆虫35种，其中2种还有三级寄生昆虫。如果用寄生蜂防治舞毒蛾，就要解决二级寄生物寄生在寄生蜂上的问题，可以利用三级寄生物来防治有害的二级寄生物。 走进人类的返祖现象 我们都知道，生命的进化是一个永无止境的过程。然而生物进化的方向也不是我们所能控制的。达尔文的《物种起源》告诉我们，环境的变化是物种进化的原因。有趣的是，在现代社会中出现了返祖现象。那么我们应该如何认识返祖现象呢？ 返祖是指有的生物体偶然出现了祖先的某些性状的遗传现象。在人类，偶然会看到有短尾的孩子、长毛的人、多乳头的女子等等，这些现象表明，人类的祖先可能是有尾的、长毛的、多乳头的动物。所以返祖现象也是生物进化的一种证据。关于返祖现象，现代遗传学有2种解释；①由于在物种形成期间已经分开的，决定某种性状所必需的2个或多个基因，通过杂交或其他原因又重新组合起来，于是该祖先性状又得以重新表现；②决定这种祖先性状的基因，在进化过程中早已被组蛋白为主的阻遏蛋白所封闭，但由于某种原因，产生出特异的非组蛋白，可与组蛋白结合而使阻遏蛋白脱落，结果被封闭的基因恢复了活性，又重新转录和翻译，表现出祖先的性状。 返祖现象 返祖现象在人类身上的体现，例如一生下来身上就长满毛发的毛孩，就是一种人类毛发组织器官的返祖“退化”现象；耳朵可以大幅度移动，可归类为神经系统的返祖“退化”现象；天生长有尾巴的人，可归为退化器官的返祖“退化”现象。由此可见，返祖现象显现的部位具有不确定性。以此类推，人类的其他器官功能也不能排除会出现返祖“退化”现象，虽然上述一生下来身上就长满毛发、耳朵会动和长有尾巴的返祖现象严格地说不是一种疾病，但如果人类的某些具有特殊功能的器官也出现返祖“退化”现象，例如控制感情、道德观的神经协调系统、大脑系统出现返祖“退化”现象，由于古代人类的重要部位的神经协调系统与现代人不可能完全相同，其智力程度也相对较低，将使该人有可能表现出某种先天性心理障碍、先天性神经系统疾病、先天性智障等现象。因此，不能完全排除个别先天性精神病、先天性智障的起因与神经协调系统、大脑系统出现返祖“退化”现象有关，如果能够研究证明先天性精神病、先天性智障的起因确实与神经协调系统、大脑系统出现返祖“退化”现象有关，则可在治疗时针对患者精神病、智障的不同成因区别对待，对症下药。 除了多毛，还有种种奇怪的返祖现象，如有的人的骶部长有短的尾巴；有的人耳朵能像兔子和狗一样随意转动；有的人乳头不是2个而是像猪等动物一样长2排。这些都是与今天的人类不同而与人类祖先的某个阶段相似的特征。 人类的祖先具有的某些形态特征在人的进化过程中已经发生了很大的变化，如脑量增大、体形改变、毛发稀疏、尾巴消失等等。人类祖先的基因和基因调控在这个过程中也发生了很多变化，有的基因改变了，有的基因在人的发育的某一阶段关闭起来。比如人的胚胎发育中到2个月末时，是有尾巴的，到6个月时全身有细密的毛，在胎儿成长的过程中控制生尾的基因关闭了，因此胎儿的尾巴停止生长变成骰骨；胎儿出生前浓密的体毛也消失了。胚胎发育的这一过程被认为是重演了人的进化过程，说明人类祖先的某些基因没有消失，只是在适当时候关闭。如果这些应该适时关闭的基因没有关闭，或是因某种原因重新打开，这部分基因就会使人出现异常发育，重现祖先的某些特征。至于出现返祖现象的具体诱因，现在还是一个谜。 冷冻与生命 南极东方考察站钻机欢唱，每一个考察队员的脸都被朝霞映得通红，一段段冰岩标本整齐地码放着，编号依次上升。科学家对这些小冰柱十分爱惜，因为这些冰柱加起来就是一本南极地层的教科书。 在400米深的地层里，科学家找到了许多古细菌，回到实验室慢慢将它们解冻后。这些细菌竟然从沉睡中醒来了!按1000米冰层10万年计算，这些小生命在又黑又冷的冰层中已冷藏了上万年，照这样计算这些小生命已有12000岁了! 低温与生命的微妙关系，是当今科学研究的热门课题。生物学家们进行了大量的实验研究，取得了丰富的第一手资料。海洋中的刺鱼在热带水域，生命周期是14～18个月；但在南北极低温带，它们要几年才性成熟。在零下80℃的低温中，一些细菌的繁殖，要比0℃时慢20倍。昆虫是最短命的，有的只能活几个月；蚕蛾才活几小时，但在低温下，蚕蛾能活60年不死!一只青蛙在2℃的冷水里冬眠，寿命要比在21℃的水中高960倍。有的科学家认为，人的体温如能降低3℃，平均寿命就能增加20年。 1958年，美国科学家把红细胞放在液氮(-196℃)中保存，使红细胞新陈代谢停止，12年后再让温度回升，红细胞又恢复了生机。1980年，医学家将抽出的红骨髓细胞放在甘油里冷冻至-196℃，几个月后再解冻，并用于骨髓移植，最终取得了成功。 低等生物和细胞冷冻后还能回生，那高等的生物呢?如果将一条鱼先放在0℃的水中生活一段时间，再渐渐冷却到-20℃，把它冻在冰块里，2个月后温度再慢慢回升，死了的鱼又活起来了!更令人惊奇的是死兔复活试验：将一只兔子闷死，抽出血液，待10分钟后把死兔浸到冰水中，让兔子的体温维持在20℃。过了1～1.5小时，把含有氧气的血液输入兔子的血管里，同时升高体温，兔子心脏又开始收缩，接着恢复呼吸，最后睁开双眼站了起来。 1967年1月19日，世界第一位人体志愿者的冷冻试验在美国凤凰城进行，著名心理学家贝福德教授由于患上不治之症治疗无望，自愿冷冻处理。 试验一开始，教授静静地躺在特制的玻璃棺中，医生慢慢将他的血液抽出，再一点点降低体温，当降至-30℃时，在玻璃棺的夹层中注入液氮。人们崇敬地看着工作人员把教授送进地下室，他的家人默默地祈祷，将来有一天科学家攻克了不治之症，教授将再活过来。现在，美国几大著名的医学研究所里，已冷冻着数十具男女志愿者的躯体。这些志愿者都在等待医疗技术的发展，开创生命科学研究的奇迹。 冷冻人体的实验 冷冻人体的实验能否成功，许多专家表示怀疑。他们的理由是：人是特别复杂的有机体，细胞的构型很多。不同类型的细胞降温和复温的条件都不相同，现在的冷冻技术很难达到这一要求。冷藏人体，先得抽去病人的血液，注入抗冻剂，不同的组织要用不同的抗冻剂。至目前为止，还没有研制出通用的抗冻剂，现在这样的冷冻，在科学上很难解释得通。防止细胞低温损伤的关键，是排除细胞中冰晶的伤害，目前也没有研究出消除冰晶产生的方法。另外，大脑对低温十分敏感，怎样保护大脑，使其在冷冻和复温中不受伤害，也是一大难题。 揭开智力之谜 有人对1243位科学家和发明家的1910项重大发明进行分析，发现他们的成就都在40岁以前取得。于是，得出结论：自古英才出少年。但是，达尔文的进化论是在他50岁时创立的，牛顿提出的“光的微粒说”时年已52岁，发明家爱迪生在50岁以后的发明专利有几十件。因此，又有人说人脑的重量决定着创造潜力。俄国大作家屠格涅夫脑重2014克，但同样是大作家的法朗士，脑重只有1017克。有人说书香门第才子多，但华罗庚、陈章良等数以千计的精英，都出自平常百姓家。还有人认为某些“天才”的脑组织结构特殊，然而生理学家对爱因斯坦的脑组织切片研究了几十年，至今也未能发现与常人有什么区别。 人脑是奇特的、深邃的，它有千万亿个信息触点，有着无穷的秘密，有着无穷的创造潜力。人类的大脑皮层由140亿个神经元构成，平均脑重1500克。 那么，人的智力高低究竟依赖什么?著名的英国人类学家高尔顿(1822～1911年)曾调查300位名人的家史，认为这些高智商的社会名流都是家族遗传的。他说，4位著名法律家的儿子中，有一个可能成为法律家；如果是普通工人家庭，要4000人中才有一个法律家。 为了验证高尔顿的观点，遗传学家托尔曼用一群大白鼠做迷宫实验。他把一只只大白鼠放进迷宫“考试”，看谁进去后出来最快。然后，选出最“聪明”的雌雄鼠各9只，让它们交配生仔，同时再选出9对最笨的老鼠作对比。繁殖一代，考察一代，7～8代后发现，“聪明”的鼠父母生下的老鼠，一代比一代“聪明”；“笨”鼠的子孙，一代比一代“笨”。 瑞士生理学家海登，对老鼠的脑细胞进行化学分析，发现“聪明”大白鼠脑细胞中的DNA比“笨”鼠的高10％。DNA中储存着合成蛋白质的密码，难道智力与蛋白质有关吗?经过众多科学家的努力，终于在脑中找到一种叫神经激素的蛋白质。神经激素又叫神经多肽，将它注射到一只“笨”大白鼠的身体中，结果它变得“聪明”起来了。以富尔克为首的几位学者对245位青少年进行了为期7年的研究，也证明了智力与遗传有关。 近些年在人类基因组的研究中，科学家发现同一遗传位点上的小卫星DNA，会因地域或民族而有所不同。例如，黄种人与白种人的数学才能基因着生频率，大大高于黑种人与棕种人；黑种人的运动才能基因又高于白种人。 我国古代北宋政治家王安石，有一篇《伤仲永》，说的是金溪神童方仲永，5岁即能作诗，邻里称奇。其父贪图乡人的赏赐，每日带着仲永四处拜访，耽误了他的学习，到了12～13岁，方仲永智力已不如幼时，20岁时智力同普通人完全一样了。仲永的悲剧发人深省，这说明遗传的天赋只是智力发展的内部条件，并非成才的决定因素。正如教育家凯洛夫所说：“天赋仅给予一些种子，而不是既成的知识和德性。这些种子需要发展，而发展必须借助于教育和教养才能达到。”科学家把一只“聪明”的大白鼠单独关进小笼子，每天让它吃吃睡睡，无所事事。同时，将另一只“聪明”的大白鼠同其他白鼠关在一起，不仅有吃有喝，还荡秋千，踩飞轮，听音乐。几个月后，再进行迷宫考试，结果表明，每天生活丰富多彩的大白鼠比整日无所事事的大白鼠要“聪明”得多。 神奇的大脑 青年时代的达尔文在神学院并非是出众的学生。但他对大自然具有本能的追求，经过27载的考察研究，最大限度地开发了自身的潜在智能，终于提出了生物进化论。木匠齐白石，半路出家学画画，日日磨砺，坚持不懈，终于造化神奇，成为一代国画宗师。同样，吴敬梓用14年写出了《儒林外史》，孔尚仁15载捧出《桃花扇》，李时珍30年修出《本草纲目》，歌德58年终成《浮士德》，这些都不能用“遗传”来解释。还是著名作家夏衍说得有哲理，“勤能补拙，业精于勤，这是中国的古话。无数事实证明，任何一个人的任何一点成就，都是从勤学、勤思、勤问中得来的。” 发明家爱迪生有一句名言：“天才是百分之一的灵感，百分之九十九的血汗。”这位大发明家用亲身的经历阐述了智力先天和后天的关系。 莫扎特在短暂的一生中写下了大量优秀的歌剧和交响乐曲，人们称赞他是音乐天才。他对朋友说：“谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。”殊不知，莫扎特走路哼着曲子，理发想着乐曲，进餐也未忘记音乐，正是天资加勤奋才造就了这样一位世界级音乐奇才。 天资聪慧者是幸运的，因为遗传注进了大器的胚胎，但别忘了也有的人却“聪明反被聪明误”，稍不警觉，天才就会被扼杀在摇篮里；资质遗传平平是遗憾的，但别忘了“勤能补拙是良训”，只要努力，丑小鸭也会成为白天鹅。 记忆的秘密 夜深人静，教室里亮起点点灯光，学生们正在挑灯夜读。然而，在迈向知识殿堂的道路上，更需要科学的学习方法，需要良好的记忆能力。 学习是知识积累的过程，记忆则是学习的第一关卡。三国时的张松过目不忘，把曹操的《孟德新书》一气背诵；俄罗斯体育记者萨洛马欣，掌握38种语言，能用8种语言同人交谈。这些记忆奇才多么令人羡慕! 人的大脑有140亿个神经元(神经细胞)，能贮存10~15比特信息，从理论上讲，人脑可以把全世界图书馆的知识信息全部装入。但是，由于种种原因，人的记忆能力远未达到最优值，大部分青少年的记忆力平平。生理学家一直想搞清记忆的秘密，可至今记忆的生理机制仍是一个谜。 人脑聚积信息现象是有细胞的物质基础的。经过长期的研究探索，科学家对记忆的生理已有一定的认识。一般认为，短时记忆是感受器生物电传导到脑细胞，转变为“跨膜电位”，再经G蛋白放大，转化成记忆分子，一般保持时间为1～2秒至1～3分钟。长时记忆则与脑中的电化学反应有关。人脑中有一种叫乙酰胆碱的化合物，是长时记忆的基本物质。经过一系列脑激素的催化，以及神经生长因子的作用，神经突触长出“小芽”，芽中包含着记忆的信息，许多小芽不断地发育生长组织成网，大量的信息就积聚其间。 对上述的记忆机制，脑科学家已找到了不少证据。他们分离到一种叫加压素的多肽分子，它就是脑中能有效提高记忆的物质。如果每天给50～60岁的人鼻孔里喷加压素，3天后他们的注意力和记忆力就明显提高。若给因车祸大脑受伤失去记忆的人喷加压素，2周后记忆可以部分恢复。科学家还发现一种能增强记忆的化学物质CCK-8，如果没有它，加压素就不起作用。 人类的生命活动皆由基因控制，记忆也不例外。科学家已定位了一种记忆基因，它编码了含钙的一种激酶，能催化记忆物质的生长。据科学家估计，控制记忆和存贮的基因不下2万种，若定位了一种基因，只是了解了记忆红箱秘密的九牛一毛。 记忆是精神的，又是物质的，弄清记忆的物质性，搞清它的生理过程，是有一定难度的课题，科学家们已接触秘密的边缘。要深入记忆的中心，弄清它的来龙去脉，仍需要科学界不断地探索。 记忆的生理结构像云雾中的庐山，难识真面目，但对记忆成功的心理因素，科学家却研究得比较透彻。这是因为记忆的好坏可以客观测试，也可以通过各种实验，找出记忆的最佳条件。总结国内外思维科学研究的成果，心理学家认为要产生良好的记忆，记得牢固长久，必须具备以下的心理条件： (1)要有明确的记忆目标。优良的记忆是自主的认知活动，你要记住一项知识，目标愈明确愈具体，记忆的效果就愈上乘。有经验的语文老师在要求学生背诵诗词、美文时，总要规定背诵的时间和质量，在通常的情况下，学生一般都能达到，这就是运用了目标原理。如果再加上竞争条件或分数激励，效果则更佳。心理实验证明，没有明确的记忆目标，不规定具体的任务，即使反复阅读，记住的东西也不会多。目标是记忆的马达，是记忆保持的黏合剂。 弈秋诲弈的故事 (2)要集中注意力。《弈秋诲弈》的故事几乎无人不晓，同时学弈，专心与不专心，效果完全不同，这是因为注意力集中，能使知识信息迅速聚焦，强烈刺激大脑皮层的兴奋点，留下深刻的印象。心理研究表明，集中注意力识记某项材料2遍，比马大哈地学习10遍，记忆效果要好得多。 (3)要有较丰富的知识贮备。一个人对物质世界的认识能力，随着知识的积累而提高，对事物的记忆能力，也因知识的丰富而加强。知识信息越多，大脑中管记忆的“芽”就越多，网络结构就完善，信息沟通也快，容易举一反三，迅速记住新学的东西，这就是学习心理学上说的知识迁移过程。例如，已经掌握了一门外语的人，要再学一门外语就能触类旁通，学习的速度要快得多。 (4)要打开思维的大门。记忆与思维是一对孪生兄弟，在识记中多动脑子想想，搞清知识的来龙去脉和前后联系，记忆效果就很出色。假如背诵50个音节与意义不相关的字，需要读75次方能背出来；而朗诵500个音节的一首抒情诗，8次就能成诵。对所记忆的知识理解程度，也是优良记忆的基础，所以，我们一定要想方设法弄清需要记忆知识的意义，反对死记硬背，即使是记无意义的东西，也要设法使它变得有意义。爱因斯坦的女友对他说，我的电话是24361很不好记，爱因斯坦说：“这有什么难记的?两打的和与19的平方，我记住了。”这是多么巧妙的记忆！ (5)要及时复习和应用。重复是记忆之母。寺院的小和尚之所以能成本地背诵难懂的经文，就是因为天天念，365天，从不间断。这就像用一把刀子不断地刻画木头，越刻刀痕越深，越不容易磨去。当然，这种机械的重复是不可取的，我们应该提倡多样化的巩固复习，读、说、写、做、想、游戏、竞赛等等，不拘一格。运用也是巩固记忆的良方，学打太极拳，只记住书本上的一招一式，或看几遍录像是不行的，必须动手动脚，跟着教练学，实践的次数多了，太极拳的套路方能牢记脑中，打起来才会得心应手。 “工欲善其事，必先利其器。”说的是工具的重要性。对于记忆来说，科学的方法就是利器，掌握了科学的记忆方法，就能做到事半功倍。 (1)协同记忆：人脑接收的信息，来自眼、耳、鼻、舌、身五种官能，脑对这五种器官信息的吸收率分别为 83％、11％、3.5％、1％和1.5％。视觉记忆的3天保持率为40％，听觉记忆的3天保持率为15％，视听并用的3天保持率则可达75％，如果5种器官协同用于记忆，更能优势互补，提高记忆效率。学习外语的人都有这样的体会，记忆单词，看、读、写、听并用，比单单阅读记起来要快得多。 (2)趣味记忆：兴趣是最好的老师。我们都有这样的经验，对感兴趣的科学知识、故事、影视、文字等很容易记住。据心理学家统计，对不感兴趣的内容，20分钟忘记40％，2天后忘记66％，1个月后79％丢进爪哇国。而对感兴趣的知识，长期记忆保持率可达90％以上，有的能终生不忘。所以，使学习的东西变得生动有趣，变着法儿提高学习的兴趣，在轻松愉快的环境里游戏，在生动活泼的氛围里学习，是提高记忆效率的好办法。 (3)集中记忆：记忆外语单词、理化公式、科学定律等，可以集中一段时间熟记，只要目标明确，心理准备充分，记忆效果就相当好。但是带有强制赶任务性质的记忆，就容易遗忘，可以在记牢的情况下，隔一段时间再进行复习，以弥补不足。 (4)分类记忆：知识有系统性，也有板块性。按记忆对象的性质、内容、特征进行分类，使知识系统化、条理化、块状化，再进行记忆，就能提高记忆效率，容易保持。如学习英语单词，把父、母、姐、妹、兄、弟、姑、姨、子、女放在一起，把四季、方位、颜色等归类，记起来不但有趣，而且高效。 (5)联合记忆：利用知识的系统性，对知识点、重点、难点、典型题进行梳理式记忆，也是一种很好的记忆方法。例如，学完初中物理力学，对力的概念、力的合成分解、力的平衡等主要知识点、定律、公式、有关实验进行复习，紧闭双眼回忆，睡觉前过一次“电影”，起身后再想一遍，就是一种不错的记忆方法。 (6)练习记忆：理科课程中的许多公式定理，均可以化为具体的算式运算，这既是理解公式定理的需要，也是思维训练的需要。在记忆这些知识时，可选典型习题做练习，在演算推导过程中体会知识原理，这比死记硬背公式定理效果要好许多倍。 (7)联想记忆：知识是相互联系的，不但理科知识有联系，文科与理科知识之间还有交叉联系，因此运用联想是一种省时高效的记忆方法。一提到某人的姓名，就记起他的音容笑貌，这叫接近联想。复习“book”想起“bookcase”、“bookish”、“booklet”等等，这叫类比联想。看到凶恶的坏人，想起父母的慈祥；学到伟人的品格，忆起碌碌小人，这叫对比联想。 (8)规律记忆：知识，无论是科学知识还是人文知识，都是有序的集合，都有自身的规律性，掌握了知识的规律性，记忆起来就十分方便。例如欧姆定律的公式I=U/R，知道了电流I与电压U的关系成正比，与电阻R成反比，就容易记住了。 (9)歌诀记忆：根据某些材料的性质和特点，编成歌诀或顺口溜用于吟唱，也是记忆的一种好方法。例如24节气的顺口溜：“春雨惊分清明谷，夏满芒至小大暑，秋暑露分寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”背上几遍就记住了，而且始终不忘。 (10)笔记记忆：俗话说好记性不如赖笔头。记学习笔记不失为一种帮助记忆的好办法。记笔记的好处是，通过记录整理，大脑有较深的印象，即使忘了还能翻阅查找，十分方便，阅读起来有曾似相识的感觉，能迅速引起回忆。笔记采取提纲、札记、批注、分类摘要、知识卡片等形式。特别是分类摘要，可据目录条目查找，省时快速。把知识摘要分类存入电脑，也是很好的办法。电脑存贮，一只硬盘可以代替几百本笔记本，查找起来十分方便。 科学的学习方法是人类学习经验的总结，用它来掌握学习，指导学习，就能走出愚勤低效的困境，走进高效率记忆的殿堂。 探索再生 在山沟小溪的石块下，人们常常能找到一种体长1～1.5厘米的小虫。它身体柔软，背腹扁平，灰褐的体色同泥土一致，要不是仔细观察它是很难被发现的。从生物学课本中知道，它叫涡虫，是扁形动物的代表。当你取出一条涡虫放在玻璃板上展平，用小刀将它分割成许多小段，再放进盛有清洁河水的烧杯中，将烧杯置于阴凉处放1～2周，你就会发现每一小段都变成了一条小涡虫!真有意思，小小涡虫还有分身术呢!涡虫的这种分身本领，在生物学上叫“再生”。再生有2种类型：①生理性再生，如鸟类在冬季来临之前换羽、人类毛发脱落再生新发、红细胞的新老更换等，这是一类正常的新陈代谢活动。②补偿性再生，如伤口的长平、骨折的愈合、树桩上长出新枝等等，这属于修复性再生。 蚯蚓断为两截能复原 在大自然中，一条蚯蚓切为两截，要不了多久，每一截又长成一条完整的蚯蚓；横行霸道的螃蟹折断了螯肢，过不了几天，一只小小的螯肢就从断处冒出来；在旱地里奔爬的蜥蜴被你踩着了尾巴，它会果断地“甩”掉尾巴，逃之夭夭，隔不了多久，一条新尾巴又在断处长出来；生活在浅海底的海参更是奇特，当它被鱼捉住时，体壁的环状肌立即反射性地收缩，将肚肠“吐”出来喂鱼，身体乘机逃脱，过些日子再长出新的内脏。海星是海产养殖的大敌，它们偷吃鱼虾、牡蛎，渔民恨透了这种棘皮动物，常把它们剁成小块抛入海中喂鱼。其实，这正好帮了海星的大忙，因为海星的再生能力极强，一到海里，每一小块都能长成一只海星。 蜥蜴的尾巴能再生，螃蟹的螯肢能再生，为什么人的手臂断了不能再生?脑袋掉了也不能再生呢?再生究竟是怎样发生的?这一连串的问题，引起了科学家浓厚的兴趣。有1位科学家用青蛙做实验，他把蛙的后腿切断，在断面上测量到了微弱的电流，当残肢结疤时电流却消失了。科学家推测，可能是断腿产生的生物电，帮助了残肢的修复。他又将一只老鼠的前肢切断，人为地通上很小的电流，3天后，断肢处的皮肉和神经开始生长。这说明只要有一定的电流，高等动物也是能再生的。但是，老鼠断肢生长的结果只是结了一个肉疙瘩，并没有长成一条腿。电流为什么能刺激再生?老鼠的断肢处为什么不能长出新腿?这位科学家研究了一生，也没有找到答案。 后来，经过很多科学家的研究，发现生物电只是再生的一个条件，动物器官的再生有复杂的原因。在进行细胞外培养时，培养液中除必需的营养物质外，还要加进一些从动物组织中提取的促生长物质，不然的话，细胞就不能分裂生长。经过分析化验，科学家首先找到了一种蛋白质分子，它能加快表皮细胞的分裂生长，所以将它定名为“表皮生长因子”，在培养表皮细胞时，添加表皮生长因子，表皮细胞就长得又快又好。但对肌肉细胞、神经细胞的生长却没有帮助。经过深入的研究，科学家又找到了神经生长因子，这是一种促进神经生长的蛋白质类激素，在神经细胞的形成和生长中不可缺少。把表皮生长因子和神经生长因子放在实验狗腿的伤口上，腿伤的愈合速度立刻加快了4～5倍，在皮肤的伤口上使用，也加快了皮肤的生长。 生长因子的发现，打开了医学家们的思路，一场寻找生长因子的比赛在各国的生物工程实验室里展开了。在研究血管的形成与生长中，发现了血管生长因子；在软骨细胞的研究中，找到了骨骼生长因子；在血细胞的生成中，分离出了血细胞生长因子。生长因子是一个大家族，现在科学家已经找到了几十种生长因子，第一个发现生长因子的两位科学家科恩和蒙塔尔奇尼，因此获得了诺贝尔奖。器官的再生需要很多生长因子，它们在基因程序控制下，通力合作，才能完成再生的生理过程。例如，蜥蜴的尾巴超过了身体的长度，这个尾巴是它快速爬行的助力器，又是前进方向的控制器，但在长期的生存竞争中，蜥蜴又形成了断尾自救的功能。当一只蜥蜴与敌害遭遇并危及生命时，它就在尾根处自断，断下的尾巴仍能不停地摆动，吸引对手注意，自身就乘机逃走了。没有了尾巴对蜥蜴来说是很不方便的，蜥蜴身体里的基因就发布再生命令，在自断处产生生物电，各种生长因子基因先后启动，按固定的程序指挥合成生长因子，向断处的组织输送，让不同的细胞分裂生长，再造出一条尾巴。至于动物是如何协调各种生长因子，谁先产生，谁后产生，各自的比例是多少，又是如何调节生长的，具体的细节目前还不清楚，需要进一步研究。人们一定会想，要是人的手、足、头等，也能像蜥蜴的尾巴那样再生，那该多好啊!按科学家对生长因子的研究和科学推测，理论上说应当是可以的，但目前还办不到，因为人类对再生的机理还不很清楚。 生命过程是非常复杂微妙的，再生的基因程序需要努力探索。相信在新一代科学家的努力下，人类终究会找到这些答案的！ 人的生命有极限吗 科学研究证明，人类生命不仅有极限，而且还有客观的规律可循。人类的身体具有很强的生命力，大自然给予人的生命是很长的。人类生命的极限是多少？几千年来，人类不断地在探索这个看似简单却很深奥的问题。 在哺乳动物中，生命最长的应该是人。然而人的生命到底有多长？至今尚无明确的定论。据基督教《圣经·创世记》第五章、第九章记载：亚当活930岁，亚当的儿子塞特活912岁，塞特的儿子以挪士活905岁，以挪士兵的儿子该男活910岁，该亚的儿子玛勒列活895岁，玛勒列的儿子雅列活962岁，雅列的儿子以诺活365岁，以诺的儿子玛士撒拉活969岁，玛士撒拉的儿子拉麦活777岁，拉麦的儿子挪亚活950岁。 科学家对圣经的记载无法进行确认，理由是这些长寿者的生日没有文字记录，有关他们年龄的材料都来源于宗教。但是，在很多社会历史与科学论著中却不乏生命能活到100~200岁的长寿者的记载，这种记载未被科学家所怀疑。 大家都知道，狗的生长期是1~2年，狗的生命可活15~20年。马的生长期是3~4年，马的生命可活30~40年。人的生长期是20~25年，人的生命理应活到200~250年。 非常遗憾，在当今社会，很少有人能活到200年以上。为什么人的生命还没活到200年以上就结束了？那是因为人生了病。有的人活了100岁，在我们看来已经是一位老寿星，老寿星如果没有活到200岁以上就死了，那可不是因为生理性衰老导致自然死亡，他的身体一定是因为某些病变导致非自然性的早死。所以我们经常会在高寿者死亡讣告上，看到“因病逝世”这几个字。 既然人类的生命极限远不止100岁，人类的生命就有潜力可挖。如何挖掘生命的潜力，如何延缓人的衰老，让青春永驻，将人的寿命延伸到生命的极限？几千年来，人们总在苦思冥想着这个问题。古希腊哲学家和科学家亚里士多德（公元前384~322年），在他的《论青春与老化》一文中指出：“机体的老化，是每一个生物体从它所产生的那一天起，所具有的先天热量不断消耗的结果。”比他早100多年的古希腊杰出医生和自然科学家希波革拉第（公元前460~377年），也认为人的衰老是先天热量消耗所致。在这种理论基础上，各国的科学家产生了“生命能”、“生命激素”等概念。 从古希腊哲学著作中，我们可以看到妖女美提亚用她独出心裁的返老还童法，让一批老人变成了青年，她使用的方法是把老人切成肉块，放在大锅里用魔草烧煮，这方法只有妖女美提亚敢用。罗马教皇英诺森三世（1160~1216年）的父亲特拉西蒙伯爵，相信血液能延长人的生命，他为了让自己能保持青春，每顿饭要喝3个小孩子的血。匈牙利伯爵夫人巴托尔克，对血液能延年益寿也深信不疑，她洗澡时用的都是斯洛伐克女奴们的鲜血。 1889年6月1日，法国巴黎科学协会通过了一项轰动全世界的科学报告，法国著名生理学家和神经病理学家布朗—塞卡尔（1817~1894年）宣布：“他从70岁开始感到自己体力不支，经过长期实验他终于找到一种能使人重新焕发青春的方法。6年来他坚持把活狗和活兔的睾丸提取物注入自己的体内，结果感到自己年轻了30岁，不但恢复了生理功能，而且增强了体力。” 老鼠 20世纪初，奥地利外科医生叶·施泰纳赫在老鼠身上进行了一项科学实验。他把小雄鼠的睾丸移植到老雄鼠的身上，老雄鼠焕发了青春，它的毛不仅变厚了，而且有了光泽，喜欢与小老鼠打闹，还会讨好小雌鼠，它的性功能又有了活力。1919年，有个叫沃罗诺夫的外科医生把雄性猩猩、绵羊的睾丸移植到男人身上，产生使人复壮的作用，这种手术受到人们普遍的关注。 许多科学家都赞成这样的观点，人的生命长短，除了与遗传、饮食卫生、外界环境、生活方式等有关外，与大脑的发达程度更是密切相关，大脑越发达，人的生命力越强，就越能向生命的极限靠近。 一般而言，人类从6岁开始，大脑的重量就迅速增加。到了10岁，增加的速度有所减慢。到了20岁，增加的速度明显减慢。到了30岁，大脑的重量维持一段不增不减的过程后，开始逐渐减少。男人的大脑，在20~25岁的时候，平均约重1383克。在50~60岁的时候，平均约重1341克。在80~90岁的时候，平均约重1281克。由此可见，人类生命力最旺盛的时期，也是大脑重量最重的时期；大脑重量最轻的时期，也是生命力最衰弱的时期。 生命是一门科学，人类关于生命的研究，几千年来从未停止过。人类生命的极限究竟是多少？德国医学科学家古费兰德（1762~1836年）和瑞士自然科学家加勒尔（1708~1777年）等科学家都认为，人类的生命极限可以达到200岁。 科学家预言人类进化的方向 人类的祖先是何时从低等动物的大家族里分离出来并开始成为这个星球的主宰者的，科学家们一直在探索着。但同时，生物的时钟也在一刻不停地往前走。那么人类究竟会通向何方？百万年后我们的后代又会是什么样子呢？ 许多人都沉迷于这样一种未来人类的幻像：更大的大脑，更发达的认知能力，以及退化的四肢，与我们有着本质的不同。然而在现代世界中，只要不发生环境剧变，这种“火星人”形象出现的可能性就微乎其微。自从达尔文发表《物种起源》以来，进化论已成为统一生物学各分支的伟大学说。推动生物进化的动力是基因突变和自然选择，某种突变如果能为个体带来繁殖或者生存优势，就会在该个体所属的种群中蔓延。 科学家一直在寻找自然选择在人类基因组中留下的印记，从而了解塑造人类的最终力量。但由于人类的大规模迁移，人类种群的收缩或扩张，以及不同文化中不同的婚配取向等等，都会在人类基因组中留下痕迹，由自然选择造成的基因组变化很难被由其他原因造成的基因组的变化区分开来。所以直到今天还只有少数人类基因被确认在人类诞生后经历过或还在经历自然选择。 但这种情况正在逐渐改变。科学家们最近获得了2个非常有力的武器：高效的DNA测序方法，以及完整的人类基因组序列。由于这些工具的运用，越来越多的基因被确认自人类诞生后经历了选择。 经历着自然选择的大脑人类之所以成为万物之灵，是因为我们拥有很大的脑容量(脑体比例大于任何其他动物)。《科学》杂志曾经报道了2个基因ASPM和microcephalin，它们的突变导致脑容量大幅减小，医学上称微脑症。芝加哥大学的人类遗传学家蓝领导的小组，测定了90个代表全球不同种族的人的DNA序列，通过基因序列分析和比对，发现被自然选择看好的microcephalin基因，出现在大约3.7万年前(可能范围在1.4万~6万年之间)，刚好是象形文字在欧洲大量涌现的时期；而ASPM则更近，出现在大约5800年前(500~1.4万年的范围)，和城市在远东的崛起同步。像ASPM如此新的一个基因，就在全球范围有如此广泛的分布，提示它可能为认知提供了一定优势而受到很强的选择。 他们分析了更大的样本，从1184个个体中发现这些基因在不同的种族中的分布也有差异。microcephalin基因出现在75%以上的意大利人、俄罗斯人和中国汉族人，几乎100%的哥伦比亚人中，而只出现于30%的坦桑尼亚和少于10%的喀麦隆和纳米比亚的一些种族。 必须提醒的是，虽然拥有这2个基因，并不一定能让人聪明，因为这可能只是许许多多控制智力的基因中的两个而已。而对于这2个基因在不同种族间的分布的差别作过度或不正确的解释也是危险的。 我们天生就能说话。某些基因产生于人类进化史上的关键时期，例如所谓的FOXP2语言基因就是这样的基因。这一基因是2002年由牛津大学的莫诺克研究组以及伦敦儿童健康研究所的维加—哈德姆等人发现的。FOXP2基因的突变会导致一系列语言能力障碍，诸如口齿不清，无法区分一些基本音节，不能理解语法和句子，等等。 在发现FOXP2的同一年，德国马普学会进化人类学研究所的帕博研究组对几种灵长类和小鼠的FOXP2基因进行了测序，并将其与人类的FOXP2基因序列作了比较。结果表明：从大约7000万年前人类和老鼠的共同祖先至今，这个基因编码的蛋白质只有3个氨基酸发生了变化，其中的2个发生在约600万年之内，即人猿分离之后。直到200万年前，或者更晚，这个基因才完全演变为现代人类版本；有趣的是，人属动物出现的时间也是在200万年前。拥有这种基因的人属动物可能有进化上的优势，因为，有指标显示FOXP2经历了很强的选择压力，也就是说，现在的FOXP2几近完美。由此看来，在某种程度上，人类生来就有语言能力，并且很有可能是完善的语言能力推动了现代人类的出现和扩张。 2004年哈佛医学院的基因组学家赫塞豪恩和他的研究组在人类基因组中发现了一个含有乳糖酶基因的DNA大片段(100万个碱基对)。携带者能分泌乳糖酶从而消化牛奶中的乳糖。几乎80%的欧洲人和有欧洲血统的美国人都携带这个DNA片段，而大部分中国人以及非洲南部的班图族人却没有。由于这个DNA片段的长度很不一般，赫塞豪恩等人推断，它的产生时间并不久远(因为它还未被基因重组打断)；计算结果显示，在过去的5000～10000年间，这个DNA片断经历了相当强的选择作用，而乳牛的养殖也大致始于那个时期。这是人类基因组近期进化的一个经典例子。 没有乳糖酶，我们仍然可以活得很好；然而，在某些情况下，是否拥有某个基因却是性命攸关的事情。在非洲，每天都有成千上万人死于传染病，而某些人拥有能增强免疫力的基因，从而逃脱了死神的追捕，留下了较多的后代，使这些基因在种群中得到传播，这就是自然选择。 很多基因的突变型都能提供对疟疾的抵抗力，许多证据都表明，这些基因在近期都受到了相当强的选择压力。一个例子是基因G6PD的两种突变型A-和med能提供对疟疾的抵抗力。2001年，美国马里兰大学的遗传学家提史科夫和她的同事利用G6 PD基因的地理分布差异，估测出突变型A-可能在6300年前产生于非洲，并且很快传遍大陆；而分布于南欧、中东以及印度的突变型med，大概只有3300年的历史。这些估计与下列考古学事实是相一致的：疟疾的流行始于农业产生之后，因为人们需要砍伐森林来获得农田，这才接触到了疟蚊——疟疾传播者；原本这些小东西是躲在森林中隐秘的水塘里的，与人类井水不犯河水。 在过去几年的研究中，冰岛科学家们发现，某些人的17号染色体上存在着突变：一个长约90万个碱基对的DNA片段发生了倒位。这种倒位与以前发现的一种名为H2的人类DNA片段是相联系的。H2大约产生于300万年前。冰岛H2携带者比例为17.5%，欧洲为21%，而非洲和亚洲各自只有6%和1%。 为何H2在欧洲会有如此高的比例？这是否与自然选择有关？通过对几万个冰岛人的基因测序以及冰岛家系数据库查询，科学家们发现，女性H2携带者的子女数量要比非H2携带者高3.5%，这个数据证明了H2确实能提高生殖力，因而很有可能经历了自然选择。 然而奇怪的是，H2仅普及于欧洲地区，也就是说，出于某种原因，H2所提供的优势只局限于欧洲。“为什么？我还不知道。”冰岛科学家加里·斯塔凡森说。然而，这确实是一个值得探讨的问题：生殖力对人类进化来说到底有多重要？ 由于选择作用最近确实是在人类基因组中留下了印记，许多科学家认为，这意味着人类仍在进化，尽管这种进化方式可能已变得极其微妙。但提到未来人类的进化方向，大多数研究者都表现得十分谨慎，只是根据现有条件来作出很有限的预测。 例如，科学家们预测，在艾滋病流行的地区(尤其是非洲)，CCR5的突变型可能会变得非常普遍。“如果对艾滋病的治疗没有显著进展，会有越来越多的人死亡；可以预计，自然选择会借此来提高突变型在人群中的比例。”桑格研究所的遗传学家泰勒·史密斯说道。他还认为，能增强抵抗力的突变型完全有可能取得支配地位。 然而类似于上述例子的进化格局能否影响未来人类的结构和生理特征，甚至生活方式，则要另当别论了。实际上，由于文化、科技尤其是医药方面的进步，自然选择几乎已从工业社会中消失，能够抹杀携带不良基因个体(当然包括低智商)的外在压力不复存在；在发展中国家，自然选择确实仍然维持着它的威严，然而，要使人类的基因库组成发生显著改变，需要相当长的时间，以及相当稳定的选择压力，但这一切都已被人类社会疯狂的变化速度冲刷得一干二净了；在某种意义上，人类已经止步不前了。 但是，一些研究者认为新一轮的自然选择会再度降临。例如，爱丁堡大学的进化遗传学家凯特利指出，人类维持这种低强度选择压力的局面是暂时的，随着资源的消耗、人口的激增、气候的剧变，我们将会面临极大的困境，从而不得不接受自然的选择。 尽管不少人对这种可能性表示忧虑，大多数科学家对这种预言并不太感兴趣。“进化并没有什么明确的目标，”泰勒·史密斯说，“进化只有短期计划，它只关注于如何让当前一代的个体存活并繁衍得更好。”现在来预测人类进化的未来，比用水晶球算命得到的胡言乱语好不了多少——比起科学研究，或许这更适合于科幻小说。 |
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