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林陆山《再探量子生物世界》
第十四章 生物克隆技术的量子光圈 近百年来，特别是近几十年来人类自我关注的最大成果和最激烈的争论焦点是：生物克隆技术对人类生活的影响，以及它对人类生存甚至人类的最终归宿都具有巨大的意义。因而，关注生物克隆技术便成为科学的热点。 人类自从有了思想和意识之后，就从来没有停止过对自己“身世”的反复追问。随着克隆技术的飞速发展，解读生命密码、自主控制生命时代也随之到来了。 第一节 谁克隆了太阳系的智能生命 通过《初探量子生物世界》一书的理论探索及本书前13章的科学推论，笔者认为：智能生命在6500万年前恐龙退出地球生命舞台之后就开始演化出现。外星智能的生命出现时间暂时还无法考证，就太阳系而言，金星、火星、地球、“法艾东”行星等太阳系内圈的行星都先后出现智能生命。而且，地球人最后一个出现的，是火星人的移民。人类在地球上生活已有350万年-500万年的历史，其中遭遇到了几次灭绝之灾，最近的一次就是《圣经》一书记载的距今1万年左右（严格说是1.1万年-0.9万年之间）那次大洪荒。 那么，究竟是谁克隆了太阳系的智能生命呢?
根据《圣经》记载，“克隆”应始于创世纪之初（即11000年前-9000年前大洪荒之后），“上帝”（推论为外星人）抽取了男人的一根肋骨（可解释为DNA），并用那根肋骨创造了女人夏娃，这或许就是克隆的最早范例。说明地球智能生命是外星人“克隆”而诞生的。
根据东方神话传说的记载，是女娲在混沌之时（同样是11000年前-9000年前大洪荒之后），用黄土（即：硅化合物或碳化合物）捏成和自己模样相仿的人型，再用有灵气之水（注入意识：灵气——潜意识，灵水——显意识）点化成人。女娲是谁？按中国历史记载是中华民族的始祖。也就是说，由于大洪荒灭绝了中华民族，幸存下来且又拥有上一届文明（大洪荒前）高科技的一群精英或几个精英用“克隆”技术在造人类。从传说中分析，上一届科技文明已经发展到非常高的程度，不用DNA，用化合物来制造肉体。意识可以复制，说明地球生命是上一届人类文明“克隆”的产物。
根据藏文《玛尼全集》、《西藏王统记》、《贤哲喜宴》、《西藏王臣记》等书中记载，人类是有猴子演化而来的，这与达尔文进化论中关于古猿演化进步成人类的论断有异曲同工之妙。但这一记载，不能让人们明白的问题有二：一是古猿从何而来？二是现在的猴子、猩猩等灵长类动物为什么9000年来还不能演化为人类？
答案只有一个克隆才是地球人产生的根源，包括太阳系的智能生命。那么，太阳系的智能生命又是由谁克隆的呢？这就是追溯到最早的智能生命的起源。在《初探量子生物世界》一书中，已经将智能生命的演化过程做了描述。因为宇宙局部区域的演化条件千差万别，而太阳系在银河系中属最年轻的体系，宇宙有150亿年，而太阳系（地球）才46亿年，从年岁分析太阳系应该得到其他星系智能生命的帮助，也许是天狼星，也许是人马星座、也许是大熊星座，目前还无法考究。
人的克隆是一种无性生殖。克隆有两种类型，一是医疗性克隆，即将没有受精的卵子中的全部遗传信息全部去掉，再加入另外一个人的遗传信息（DNA），然后将这个带有另一个人的全部遗传信息的卵子培养起来，让其分裂。刚刚分裂的卵子叫做胚泡，当分裂的细胞更多时叫做胚胎。如果从胎泡中取出干细胞加以培养，该干细胞可以形成组成人体各种组织的细胞，这是第一种克隆人。二是生育性克隆。即将胎泡植入一个妇女的子宫，该胎泡可以发展成胚胎、胎儿，最后出生。在这里，假如卵子的遗传信息（DNA）可以是男性也可以是女性，这是第二种克隆人。
英国科学家克隆出“多莉”羊的事件，成为1997年世界重大新闻，同时也标志着生物学从分子生物学进入到量子生物学阶段；此后便有克隆牛降生，克隆熊猫甚至是克隆人的假说。克隆技术对于人的复制设想在目前（至少在20年内）是不现实的，最要命的技术障碍是一个人的智力、思想，是由先天遗传性与后天的自然环境因素互相作用的结果。先天遗传性是很难复制的。但如果从医疗性克隆入手，倒是比较显示和比较科学的设想。采用体细胞克隆技术，利用人体细胞克隆出早期胚胎，让胚胎在实验室里发育6-7天，然后阻止它继续发育，从中提取胚胎干细胞。由于这种细胞具备分裂人体各种细胞的能力，可用来在体外培育出与提供细胞的个体特征完全相同的细胞、组织或器官。假如我们能控制胚胎细胞的分裂过程，并解决器官移植中排异反应和供体器官严重缺乏的两大难题，便可以制造不同的细胞，不能制造胰岛素的胰脏细胞。传统的器官移植手段，因其昂贵的价格，很难社会化及产业化。而器官克隆不仅使得器官移植像打针吃药一样平常，而且使器官移植更加安全可靠。因此说，医疗性克隆不仅有它的实用性，而且还可以揭示生命发育的奥秘。在体外培养人类胚胎干细胞、观察它在不同环境下的生长，使人们进一步了解一个人类受精卵如何精确地分化发育出各种完全不同的细胞、组织和器官，最终成为一个完整的人。这个过程是漫长的，不是侥幸成功的。
生命个体发育中的调控、生命起源、意识产生是生命科学并列在一起的三大难题，通过观察胚胎干细胞在体外的生长过程，对弄清这三大难题具有特殊的重大意义。以“人类基因组解读计划”为代表的生物技术所取得的重大成果，仅仅为临床上的各种基因工程、基因疗法技术以及为克隆人创造了条件，而不是说这些技术都已具备了必要和成熟的条件。早在克隆羊多莉出世时，就有科学家称人类复制自我的技术已经具备，实际情况并非如此。第一，首次克隆人的胚胎试验发生在1998年12月，由韩国科学家获得了一个克隆的人类胚胎细胞。它只分裂了两次，即在4细胞阶段便被中止。第二，1999年6月17日，在美国马萨诸塞州的细胞技术公司，美国科学家克隆出第2例人类胚胎，并在第12天把它焚化销毁。第三，2002年12月27日，一位在美国生物界颇有影响力的生物学博士布里吉特·布瓦瑟利耶女士宣称她主持的实验室已克隆出首位克隆人“夏娃”女婴，但得不到任何科技界的认证和鉴定，纯属空穴来风，一场闹剧。第四，著名意大利胚胎学家、试管婴儿专家塞费里洛·安蒂诺里于2001年8月向媒体宣布了他“克隆人”的计划，并于当年8月9日向美国国家科学院正式宣布了他的行动计划。计划毕竟是计划，几年过去了，还是没有“克隆人”出现。
在世人看来，克隆技术是一把双忍件，它可以造福人类，也可以给社会带来严重问题，就动物克隆而言，从纯科学家的角度而言，成功率也只有1%-5%之间，且先天缺陷夭折的克隆动物也十分常见，目前根本无法预测一个克隆细胞是否能够发展成为正常的胎儿。在具体操作方面，获得人的卵子通常是通过腹腔，现在要经过阴道，是很痛苦的事实，是很难进行操作的。一项科研成果首先应该把论文在专业刊物上发表，而不应该直接交给新闻界。因为在专业刊物上发表，一定会有生命科学家的评审报告，使该项研究具有科学性。这几年来，在“克隆人”研究方面，存在一些问题。
克隆技术如同一列高速前行的火车，带着巨大而可怕的力量。克隆人类果真问世，无疑将是新世纪科技领域一项石破天惊的事件，它不仅将对生命科学研究产生划时代的影响，也会给人类伦理道德等带来巨大的冲击。目前克隆动物成功率低，主要是人工操作过程的失误。笔者分析了一些克隆动物资料，失误的原因有二（也许还有更多的因素）：其一，动物基因失去了一个或多个甲基，每个甲基包含1个碳原子和3个氢原子，它们附在动物的基因上，丢失几个甲基对基因来说只是一种微小的变化，但这已经足以改变基因控制产生相应蛋白质的能力了。其二，是一种名叫IGF2R的基因丢失了所有的甲基，导致蛋白质的分泌量正常值底30%-60%，导致控制胚胎生长能力大大降低，使胎儿出现体形过大症。
克隆完整的人类个体，在治疗不孕症等领域是有重要价值的，应该说，这是一项造福人类潜力、会产生需求的技术。如同1978年首例试管婴儿诞生时一样，现在全世界试管婴儿已经超过30万例。全世界共有7000万男子没有生育能力，克隆人是人类一种新的繁衍方式。随着对人类8000多种疾病的基因背景的全面了解，人类将革命性地改变诊断、预防和治疗疾病的方式，使得人类健康长寿地活到自然天寿150岁。
神奇的克隆技术打破了高等生命的繁衍方式，但决不可以认为人类可以像孙悟空一样拥有72个化身。首先，克隆得到的个体，尽管与其供体在基因组成上完全一致，但是，他们的意识，灵魂仍然是独立的。在生活中早已存在这种遗传组完全一致的个体，如同卵双胞胎，他们的基因完全相同，但却是彼此独立的个体，谁也代替不了谁，旁人也决不会将他们混淆。更有甚者，这对双胞胎一生的事业和运气也是不可能相同的。更重要的是，克隆得到的个体，其年龄计算也是十分复杂的，因为细胞有一定的寿命，决定寿命的开关位于细胞核染色体的端粒上，端粒存在于每条染色体的两端，细胞每分裂一次，这种端粒就会少掉一点，等到端粒全部耗尽，细胞就停止分裂，它的寿命也就终止了。只有两类细胞能够摆脱这种宿命。一种是生殖细胞；另一种是癌细胞。它们能无限分裂。这是因为它们包含有一种端粒酶，能随时补充已被消耗的端粒，使它们走上永生之路。癌细胞是发生突变的体细胞，它表现出极端的自私性，拼命繁殖自己，耗尽养料，最终在毁灭个体的同时，癌细胞自己也同归于尽。但从体细胞克隆得到的个体不一样，产生它的那个体细胞有一定的寿命，它的端粒已有一定的损耗，从这样的细胞中诞生的个体，其实在出生时就与它的供体同岁了。如果从一位八旬老人的体细胞中克隆一个个体，其实它的寿命已所剩无几。这就是生物克隆技术的量子光圈或者说：量子怪圈。
第二节 “克隆+基因”时代的思考 自从1953年DNA双螺旋分子结构的发现，揭开了分子生物学的序幕以来，生命科学进入了崭新的时代。尤其是1978年试管婴儿的诞生，20世纪80年代细菌基因重组工程的成功，1996年人体基因关联图谱的绘出、1997年多莉羊的诞生揭开了量子生物学的序幕。许多未知的生命奥秘伴随着21世纪的到来得到了进一步的揭示，克隆技术等高生命科学技术的发展和运用，为解决当今人类面临的一系列生存问题提供了条件。生殖工程、遗传工程、克隆技术三位一体使人类改造、提高自身生命素质成为可能，从而开辟了人类向月球、火星进军的新纪元，为人类高度文明奠定了坚实基础。
在这种“克隆+基因”的时代，参与遗传工程研究的科学家们的社会责任空前重大，他们的一切研究活动绝不是“纯粹的”科学研究行为，而是社会行为。不仅要从当前人类的切身利益考虑，而且要从子孙后代的长远利益考虑。古今中外许多伟大的科学家道德的楷模。致力于克隆技术研究的科学工作者，应把造福人类作为克隆技术研究的唯一目的，实施美意个研究项目都不能背离这一目的。
当年达尔文从《进化论》中“牵”出一只猴子时说：这就是人类的祖先。今天维尔穆特从实验室“牵”出一头羊时说：人类可以复制动物。现时，人们进而热烈地讨论“克隆人”的问题，甚至有人声称可以克隆“意识”。这些都是功利主义的态度，是不符合科学发展规律和宇宙法则的。
人类究竟对“自我”和宇宙认识多少呢？如果从想象中，人类可以描绘出克隆婴儿的胚胎形象（见图14-1），但要实现它，是20年以后的事情。如果翻开所有的教科书，都千篇一律认为人类文明史是5000年的文明史，史前文明是猴子与类人猿的时代。果真如此吗？抛开笔者在《初探量子生物世界》一书及本书前面章节所引用的资料不谈，就2003年1月21日英国媒体报道为例，地球有史以来最早的星际图距今有3.2万年之久。此报道说，在20世纪70年代末于的国阿尔布·达努布地区，考古人员发现了一块狭长的象牙板，这块象牙板可能是一只史前猛犸象的象牙，这块象牙板上雕刻着一个张开手臂和双腿的人形图案，据欧洲天文学家们鉴定，认为这块象牙板的“年龄”应该在32500年-38000年之间。这块象牙板38mm长、14mm宽、4mm厚，从那些刻痕中，考古学家断定这些有规律的刻痕绝非自然的杰作，而是由人工制造而成的。象牙板的一面是一个立着的人形，两腿分开，双臂高举，在两腿间悬挂着一柄长剑，左腿明显比右腿短。考古学家们认为象牙板上的这个人可能是在祈祷或是在跳舞。在这块象牙板的背面，还雕刻着一些有规律的神秘刻痕，科学家初步断定，这些刻痕可能是一部“孕期日历”，用以推算妇女怀孕和分娩的日期。然而，德国慕尼黑大学麦克尔· 拉皮革鲁克教授却认为，象牙板上的人形其实是一幅3.2万年前的猎户座星象图。拉皮革鲁克教授是欧洲公认的史前洞穴星象图考古研究方面的权威，据他称，象牙板上的人形摆出的姿势跟猎户座星座的星象图几乎一模一样，只有一些微小的差别。人形图象在左腿比右腿短，也符合猎户星座的图象特征，人形图象 跨下的长剑也与猎户星座几科著名亮星的位置相符。
图案中的猎户星座的位置与今日天空中星座位置有些微小的差异，然而拉皮革鲁克教授将其归结于自然现象，在经过3.2万年的运行之后，天体之间发生微小的“星移”变化是正常的。为了证明他的猜想，拉皮革鲁克教授运用计算机程序，重绘了3.2万年前的猎户座天空，计算机得出的结论是，当时猎户座的几颗亮星的确与现在的位置有微小的偏移，拉皮革鲁科教授的结论暗示，在3.2万年前的地球上，就存在着聪明的人类天文学家。
假如地球上不再发生核战争，假如人类不再破坏地球生态，假如地球不受外天体的碰撞，随着人类文明程度的提高和科技进步，类似这样的粒子将会更多地得到发掘。到那时，一部数千万年的地球文明史乃至太阳系文明史、宇宙文明史必将真实地展现在人类的面前。人类的“自我”意识才会真正地提高。届时，人类就不会自以为是，就不在太狂妄了。
再揭示一个东方文明的现象，一般人都十分看重阴历除夕夜与大年初一早晨这段时间，几千年来传说，凡在这段时间中（即除夕晚上7时开始到大年正月初一中午12时）如果有吉凶预兆出现，一年之中就会有吉凶命运展示。笔者暗中观察了不下百例周边的人（包括笔者），确实有这种情况发生。这是为什么呢？笔者推断，这段时间里出现了一年一遇的“时空隧道”，在时间+空间的格子里，这个格眼中出现了无数的“万花筒”般的“时空隧道”，它连接着“多重宇宙”的未知世界，在这里，没有未来和过去之分，一个人的吉凶运行都如影随形地排列在里头，这个数字陈列，是最难破解的。
宇宙是三极世界，所谓“无中生有”，然后“一生二，二生三，三生万物”之谓也。地球三极是“南极、北极和青藏高原”。北极圈内，每年自3月8日开始从东方的地平线升起，到4月19日进入完全无黑夜的时期，一直持续到11月14日太阳完全落下。而这时到次年的1月29日，北极圈完全见不到任何阳光，属于极夜时期。在8月23日，太阳当空，其运行轨迹好象一顶藏在人头上稍倾斜的草帽的外圈，飞碟正好 也是草帽形状。在这里，“极”体现了形状——速度——时间——时空。而南极最大的特色是：夏天太阳可以从西边升起，甚至可以从任意方向升起或落下。在这里，无始无终，无终无始。
进入21世纪以来，科学开始进入新的三极世界领域，这个新三极世界猜想主要来源于对频繁出现UFO现象的解释。
新一极：地底文明。1万年前的洪荒，使人类史前文明的劫后幸存者转入地球内部，现在地球内部住有文明程度比地球人类高的人类，因此“飞碟来自地心”。
新二极：海底文明。1万年前洪荒，使人类史前文明的劫后幸存者转入海底，他们利用“克隆+基因”演变成人鱼状生活在海底，他们拥有比现代地球人类高得多的先进文明，因此“飞碟来自海底”。
新三极：外星文明。根据宇宙、太阳、地球的年龄计算，地球文明处于“中等偏下”的水平，地球人类所在的宇宙还有无数个智慧文明星球，有些甚至达到极其先进的文明程度，因此，“飞碟来自地外”。
新三极理论还有一个“广义新三极世界”概念。
其一极，高次元时空。易经和量子物理学的超弦理论都认为，宇宙原本具有10个次元的时空，但在大爆炸之后的数秒内，其中6个次元收缩到基本粒子空间内，使现在可测量到的只有时间及三度空间等4个次元。空间那些无法用各种电磁波观测的黑暗物质，可能就是超越次元的高次元空间。英国牛津大学量子力学专家大卫·伊德兹教授还认为，单个粒子表现好象是能量波或信息波的一部分，是因为“平行宇宙”的存在。从某中意义上说，每个粒子都存在它自己的“宇宙”中，但各个“宇宙”的相互作用就造成人们所见或感知到的某种宇宙的格局。因此，伊德兹教授说：“现实世界并不是由一个宇宙构成的，但是人们只能在它的一个层面上活动。”
其二极，孪生宇宙或其他宇宙。在宇宙之外还有宇宙，许多宇宙球在互滚、互相牵引着，就如同许多恒星系统一样，有许多宇宙系统。
其三极，时空逆转。如果说电能、核能是本届地球人类一两千年的里程碑，那么，史前文明的地球人类（350-500万年前的文明大概已有4-5届史前文明了）早已掌握了多次元空间技术使时空逆转也是可能的。通过时空倒流，UFO的乘员踏入人类现在的时空。
通过以上种种理论和现象的分析，处于“克隆+基因”时代的21世纪的人类，究竟思考什么呢？应该说，实现人类长久以来的梦想是登陆火星，甚至移居太空。然而，这条路是无比艰辛的。1986年1月28号，美国“挑战者”号航天飞机因“一个O形封环失效”，使炽热的气体点燃了外部燃料灌中的燃料而使航天飞机飞到73s时爆炸，7名宇航员全部遇难。2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在着陆前16分钟空中解体，7名宇航员全部遇难。在此之前，1961年3月23日，前苏联首航太空的宇航员邦达连科遇难。1967年1月27日，美国3名宇航员遇难。1967年4月23日，前苏联1名宇航员遇难。1971年6月30日，前苏联3名宇航员遇难。至此，为人类探索宇宙科学实践中，已有22名宇航员遇难。可见，要实现人类移居外太空的梦想，与克隆人类一样，道路还十分漫长。
关于克隆人类问题，只要看看胚胎的形成过程，就知道克隆人的过程是如何地严密。在20世纪80年代，科学家发现动物界中不同生物所使用的分子工具具有惊人的相似之处，比证实这种相似并非偶然。无论什么物种，房事时，都有3亿精子进入阴道，但是能穿透卵子并使其受精形成胚胎的只有1个；受精数小时后，受精卵开始进行第一次分裂，1周后，小小的细胞球就粘附在子宫壁上，到第23天，最早发育的神经系统出现，一开始它是蜷缩着，沿着胚胎的背部呈管子状。到第32天，与1只瓢虫差不多大小、胚胎形成最初的心脏、眼睛和血管，大脑由细胞内壁腔构筑成迷宫，四肢让像鳍片。到第40天，人体胚胎看上去与猪、鸡、大象胚胎并无两样，都有一根尾巴、卵黄囊和最初的腮。胚胎的奇迹远非只是构成胚胎的基因和细胞的聚集。胚胎组成了蛋白质、组织、生物个体，其中每一个细胞都能成为整体的有机部分。如果看到胚胎发育要经历如此多的步骤的话，那么它最终能精确地成长为智能生命个体简直是一个奇迹。胚胎发育过程的奇迹之一在于它的严密性，而在于它并非在“真空”中发育，而是依赖于它周围的环境——十分复杂的时空态环境。胚胎发育到第42天，嗅觉、动画般的小手、未成熟的手指依稀可见。最初3个月内，胚胎发育很快，尽管形状很小，但在第12周，身体的大部分系统已经形成。在胎儿与母体连接的脐带——量子通道上方是前脑（意识体即松果体存储处），下方是脚板（类似通电器的地线），胚胎发育到这一段，智能与非智能就彻底地拉开了距离（见图14-2）。尽管胎儿成熟需要10个月的时间，但心脏、肺、大脑等意识所需的重要载体的形成都是在头3周末就开始了。眼睛则在4个月开始感知光线，视神经更多地形成。
第三节 生物芯片量子学 20世纪90年代兴起的“人类基因组解读计划”完成之后，生物学家的任务就是如何破译深藏在生物体中巨大遗传语言的生物学意义。生物芯片技术的出现，为解开这一遗传语言之迷，揭示生命本质，以至阐明疑难杂症的致病机理起到关键作用。
生物芯片技术与聚合酶链反应（PCR）、DNA重组技术属分子生物学的三大前言科学；如果把三者引进到能量领域加以探索，就进入了量子生物学研究的高度。
生物芯片的特点是可以在小小的面积上，通过平行的反应带来无数的生物信息。这些信息中有相当一部分需要从量子生物学的角度进行理解。正如考古学家发现了载有古文化与现代文化的器件时，一时还不能读懂它，要联系起来理解。
生物芯片的应用具有十分巨大的潜力，它与量子经络仪、量子电脑、量子辐射装置结合在一起，可以为以后基因组研究、新药研究、生物物种改良、疑难病的病因研究和医学诊断等方面提供有价值的信息，并成为科学家手中的有利武器。比如头痛、以前被看做等同于癫痫、阿尔莫兹病，认为是由于生物系统紊乱而产生的。现在，应用量子生物学，知道了头痛是由于神经内电子和分子变化无常的循环而引起。在周期性偏头痛发作期间，科学家通过复杂的大脑影象技术，找到了头痛从诱发到最终发作的途径；头痛发作的先兆是温和的，它的诱因主要是刺激（激素的改变、压力、睡眠不足、气候变化、饮食、过敏等）。这些诱因最终汇集到大脑负责调节荷尔蒙、睡眠、食欲的视床下部，这时产生视力暗示，并发生电流脉冲，像电波一样通过大脑。这种电波达到顶峰时改变了视神经接受到的信号，结果在发病前看到锯齿状的耀眼光芒。接下来，神经被激活，它们将释放激活疼痛受纳体的化合物，并导致血管进一步膨胀。大脑外部的硬脑膜中包埋着的血管膨胀，促进了容易感受疼痛的神经纤维，头痛也就发生了。紧接着，大脑控制中心以信号形式传递到周期性偏头痛的发生器里（作用中心将信号传递到三叉神经——大量神经纤维的网络，像头盔一样覆盖着整个大脑），这些神经被激活后就开始了周而复始的周期性偏头痛，症状为恶心、呕吐等。发生头痛无药可治，只有睡眠与情绪调整这两种方法，这就涉及到量子疗法。现在来探索生物芯片量子学问题。生物芯片的概念来自计算机芯片，发展至今不过10年，迄今已有近百家公司从事生物芯片相关工艺、设备及检测手段和软件的开发。生物芯片分析的实质是在面积不大的基片上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置的可寻址的识别分子，结合或反应在相同条件下进行。反应结果用同位素法、化学荧光法、化学发光法或酶标法显示，然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术记录，通过计算机软件分析，综合成可读IC总信息。
生物芯片分析是传感器分析的组合，芯片点阵中的每一个单元微点都是一个传感器的探头。选择性是衡量生物传感器性能的重要指标之一。生物传感器适合于单项检测，生物芯片适合于多元检测。生物传感器依据其结构分为两个组成部分，其一是分子识别元件（感受器），由具有分子识别能力的生物活性物质（如酶、微生物、动植物组织切片、抗体或原体和核酸等）构成；其二是信号转换器（换能器）主要是电化学或光学检测元件（如电流、电位测量电极、热敏电阻、场效应晶体管、压电晶体及光线等）。当待测物与分子识别元件特异性地结合后，所产生的复合物（或光、热等）通过电信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析检测的目的。生物传感器又可根据分子识别元件与待测物结合的性质分为两类，既催化型生物传感器和辛和型生物传感器。前者利用酶的专一性和催化性，如酶传感器、微生物传感器、组织传感器等，它检测的是整个反应动力学过程的总反应；后者则利用分子间特异的亲和性，如免疫传感器、受体传感器、DNA传感器等。它检测的是热力学平衡的结果。
酶的固定化技术是生物传感器研制开发的重要技术基础。酶的固定化的目的在于使分子识别物质在保持固有性能的前提下处于不易脱落的状态，以便同换能器的探头组装在一起构成传感器的探头。便携式酶传感器的商品化的主要方向是将分子识别物质通过物理或化学修饰法直接固定在换能器探头（电极或光线等）表面，使分子识别物质与换能器探头构成一个整体，有助于改善响应机理与分子稳定性。也可以用间接法将生物识别分子先固定在一种固体支撑物（载体）上，再安装在传感器探头上。这种方法主要是通过感受器与换能器的相互独立，延长换能器的使用寿命，且适宜于长时间的检测。因此，间接法已成为过程在线分析与流程过程控制中酶传感器商品化的主要方向。
酶传感器中信号的测量主要有电化学式和光学式两种，电化学换能器主要是场效应晶体管。光学式换能器主要是光极、光电二极管、光纤整体相检测、表面声波、磁波等。
酶传感器作为第一代生物传感器在国内外得到了深入的研究。在酶传感器中，电化学传感器是最为常见的换能装置，它具有灵敏度高、体积小和响应时间快等特点；电化学DNA生物传感器是以电极（如金电极、碳糊电极和玻璃电极等）为换能器，在其表面固定分子识别单链DNA。换能器正趋向于微型化、集成化和智能化；感受器的研究也正丛酶转移到抗原抗体、受体及核酸等更广阔的领域之中，充分展示人类智慧的一个竞技场。
随着“人类基因组解读计划”的实现，生物芯片将阐明30亿个碱基的序列，在其中多态性可约有300万个，分布在5-10万个基因中，处于5×1012个细胞内，含药靶55×1010个，这些药靶用于新药研究，将大大加快药物筛选的速度并提高命中率。
芯片实验室原器件一般配备有泵、阀、计量、反应、萃取、分离部件（进行稀释、电泳分离等）、流路系统、点样器、微点阵制备系统。
综合样品处理系统，可将各种样品处理成提纯DNA及RNA，供PCR或非PCR扩增使用。
总之，分子生物学的生物芯片技术，虽然可以将成千上万种具有生物识别功能的分子有序地点阵排列在面积不大的基片上，并与标记的检体分子同时反应或杂交，并通过放射自显影、荧光扫描、化学发光或酶标显示获得大量有用的生物信息。但对生物信息的利用和处理还必须注入量子生物学的内容，否则就不是完整的生物技术。在这里，生物芯片的量子学问题就显得十分重要（见图14-3、图14-4）。
来源：http://www./zh_cn/quantum_biology/#123 |
