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举生态文明旗，走生态健康路！

美丽而富饶的地球上生活着各类生物，而每一类生物的生存和发展都离不开周围环境。同时，它们也反作用于环境。

生物在生存和发展过程中，对周围的空气、光照、水分、热量和无机盐类有着各自不同的要求。而生物之间在长期的演化中，逐渐形成了相互依存、相互竞争的关系。在生态环境中，人是重要的一环。当今世界环境污染和生态破坏日益严重，已威胁到人类的生存和发展。其产生的原因主要是人类的不适当活动，特别是人口的激增。与人类生存和自身发展息息相关的科学非生命科学莫属。对生命科学的研究，从细胞开始到个体与群落、遗传与进化、环境与生态……无论是低等生物还是包括人类在内的高等生物，基本结构单位都是细胞，生命活动都源于细胞。随着人们开始利用细胞、改造细胞，生产有价值的工农业产品，创造动植物新品种…所有的科学研究，终极使命都是为人类生活和健康服务！基于此：高举生态文明的旗帜，践行生态健康的道路，为人类创造更加美好的未来而努力奋斗！

奥妙无穷的细胞应用

1组织培养——微繁育苗

从萋萋小草到参天大树，从瓜果蔬菜到各种庄稼，通常是由单个受精卵细胞（即种子）发育出来的。那么，能不能从植物身体上取出一个普通细胞，让它发育成一棵完整的植物呢？在上个世纪，这还是一个美丽的幻想，但现在通过植物组织培养就能做到。什么是植物组织培养呢？简单地说，就是在严格无菌的情况下，通过控制营养、光线、温度、湿度等环境条件，培养植物的组织器官或进一步发育成完整植株的过程。植物组织培养技术主要应用之一是工厂化快速育苗，以大量繁殖那些常规方法难以繁殖的名贵花卉、优良作物品种等。植物组织培养技术在拯救濒危物种方面也具有重要意义。

2动物细胞——大量培养

几十年来，利用动物细胞大量培养技术已生产了许多具有重要实用价值和商业价值的细胞产品。比如，基因工程药物、肿瘤坏死因子、干扰素、组织型纤维蛋白溶酶原激活剂、生长激素、血清蛋白等。再比如各种病毒疫苗，由于病毒只能寄生在活细胞内生存、繁殖，因而病毒疫苗的生产离不开活细胞，用细胞大量培养技术生产的疫苗包括口蹄疫苗、狂犬疫苗、脊髓灰质炎疫苗、牛白血病疫苗、麻疹疫苗等。其他还有单克隆抗体，不仅种类繁多，而且应用领域广泛。不仅如此，培养的某些活细胞本身也可作为治疗剂。近年来，随着基因技术和细胞培养技术的发展和完善，国际上兴起了一种用活细胞作为治疗剂医治各种疑难遗传病症（包括癌症）的活细胞疗法。从国内外临床实验和应用来看，这种活细胞疗法对癌症、白血病、糖尿病、血友病以及艾滋病等严重的遗传病和传染病都有明显疗效。以治疗癌症为例，其最大优点就是可以向扩散的细胞进攻而不伤害正常细胞。

3生物导弹——消灭肿瘤

我们知道，肿瘤的传统治疗方法主要有外科手术、放射治疗、化学治疗等，然而这些手段大多不能区分正常细胞和肿瘤细胞，也就无法选择性地破坏肿瘤细胞。一些能够高效消灭肿瘤细胞的化学药物或治疗手段，往往是“杀敌三千，自损八百”，有可能会置患者于死地，即使是中等剂量的治疗有时也会产生强烈的副作用。现代免疫学研究发现，某些单克隆抗体可以识别肿瘤细胞表面的抗原，并与之牢牢结合，这一点恰好与军事上使用的导弹有相似之处。科学家利用单克隆抗体的这一特性，让它和抗肿瘤药物结合，就能把毒性很强的抗肿瘤药物运输到肿瘤部位，杀伤肿瘤细胞，而不伤害正常细胞。这种单克隆抗体和抗肿瘤药物的结合物就是“生物导弹”。

我们知道，为了提高军事导弹的杀伤力，彻底摧毁目标，就需要带上具有强大杀伤力的弹头，比如化学弹头、核弹头。生物导弹也是一样，科学家想到了利用一些高毒性的天然物质取代抗癌药物来制作生物导弹“弹头”，比如细菌毒素、蓖麻毒素等。它们与单克隆抗体的结合物又叫免疫毒素。由于极微量的免疫分子甚至一个分子就能杀死一个肿瘤细胞。这样生物导弹释放后，能够彻底摧毁癌细胞的老巢。尽管从理论上是可行的，然而在临床实际应用时有一定困难，所以用生物导弹治疗肿瘤或癌症一直进展缓慢。不过，这方面国内外已经有了一些成功例子。美国约翰·霍普金斯医学院的一名医生，把放射性碘与单克隆抗体相合，注射到晚期肺癌患者体内，获得了很好的治疗效果。

4人造皮肤——焕发容颜

在人体所有器官中，除肝脏和大脑外，再没有其他器官比皮肤的功能更加复杂多样了。皮肤覆盖着全身，是人体的重要门户，也是人体抵御外界各种不良因素入侵的第一道防线。正是由于皮肤首当其冲，它也很易受到伤害或染上疾病。如较大面积的烧伤、烫伤、皮肤化脓、溃疡以及由微生物入侵导致的各种皮肤病，在治疗过程中往往需要皮肤移植。有一种“人造皮肤”，确切地说，是一种甲壳质纤维做的医用纱布和护创贴。用甲壳质作皮肤代用品的好处是，它具有良好的透气、透水性能，敷在烧伤、烫伤、溃疡、褥疮等体表后，不仅能保护伤口不受感染，还有很强的治疗功能。但它毕竟不是真正的皮肤，无法实现皮肤的一些重要功能。通过细胞培养技术生产的皮肤是一种活性皮肤，等同于真皮，可用于大面积皮肤损伤后的皮肤移植修复，使患者重获靓丽容颜，是一种具有广泛应用前景的人造器官产品。

5培养器官——植肾换肝

当一部机器中的零部件损坏后，会导致不能运转，在更换新的零部件后，机器就会恢复正常。那么，人能不能像机器一样，某一“零件”损坏了，换上一个“新零件”后重新运转而不至报废呢？早在公元前年，我们就有过利用器官移植治疗疾病的神奇传说。在《列子·汤问》中记载着战国名医扁鹊为赵、鲁二人互换心脏的故事。但这毕竟是传说和幻想，按照当时的医学水平，根本不可能做这样的手术。真正的器官移植实验开创于20世纪初，迄今已有近百万名身患不治之症者，通过肾脏、肝脏、心脏、胰腺等器官移植以及骨髓移植，获得了第二次生命。但用于移植的器官价格昂贵，且来源严重不足。利用干细胞培养法生产人造器官，有望缓解器官供应的紧张局面，使更多的患者得到有效治疗。目前利用多能或专能干细胞培育人体细胞和组织研究已经取得了一定成果，使应用前景更广阔，还要数分化能力最强的全能干细胞，它只能通过胚胎获取。未来，有生理功能的组织器官，也许可以通过5D打印实现，届时，植肾换肝有可能将像机器换件一样简单了。

6植物新种——土豆番茄

年，德国和丹麦的科学家，将番茄和土豆的体细胞融合在一起，形成了杂种细胞，然后设法将它们培育成了完整植株，结果诞生了一种兼具两种作物遗传特性、在自然界绝无仅有的新型杂种植物——“土豆番茄”。枝头开花、结出番茄，根下块茎、长出土豆。据科学家介绍，在自然界中，往往需要经历数万年的变异积累，一个物种才能变成另一个新物种。通过细胞融合方式创造新物种的方式，则大大加快了物种进化的历程，丰富了自然界的物种宝库。目前，其他通过体细胞融合技术培育出的远缘杂种新植物有“烟草大豆”、“蚕豆矮牵牛”、“甘蔗高粱”、“胡萝卜羊角芹”、“蘑菇白菜”、“拟南芥油菜”、“海带裙带菜”等。随着科学的发展，源源不断会有更多的新物种出现，大规模的繁殖可以利用植物体细胞克隆技术，以集约、高效的现代工厂化快速生产。

7核质杂交——培育新种

年7月，克隆羊多莉的诞生，即证明了动物体细胞的遗传全能性，也揭开了人类竞相以体细胞克隆动物尤其是哺乳动物的新篇章，是生物学历史上的一件大事。但它并不是最早的克隆动物，最早的克隆动物是用胚胎细胞进行克隆的。年，美国科学家RobertBriggs和ThomasKing把早期的蝌蚪胚胎细胞核移植到去核的蛙卵细胞中，重新组合的细胞发育成了蝌蚪，这只蝌蚪是世界上第一种被克隆的动物。除了细胞核可以进行移植外，细胞里其他细胞器是否可以移植呢？早在20世纪60年代，有人把菠菜的叶绿体移植到动物细胞的细胞质中，获得了一种绿色的动植物杂种细胞。这种细胞能进行正常分裂，叶绿体结构也保持完整。科学家发现，生长在热带或亚热带地区的某些作物，比如甘蔗、玉米等，具有一种更为有效的二氧化碳固定途径，一般称为四碳途径。按照四碳途径进行光合作用植物叫四碳植物。相应地，按照三碳途径进行光合作用的植物叫三碳植物，比如，水稻、小麦、棉花、大豆等。研究发现，四碳植物比三碳植物具有更高的光合效率。把一种植物的叶绿体移植到另一种植物中去，这种技术可以用来改良光合作用效率低的植物。

8胚胎移植——繁育良畜

一头母牛一年只能生一胎，一生最多也只能生育10头左右，然而其卵巢中含有多达个卵子，这样大量的卵就白白浪费掉了。有没有办法提高良种动物的繁殖率呢？策略——胚胎移植，也就是俗称的“借腹怀胎”、“受精卵移植”，可跨物种进行，譬如将牛的胚胎移植到羊体内。迄今，牛的胚胎移植技术已经在畜牧业生产中发挥了重要作用，在美国有60%～70%的奶牛是通过胚胎移植技术获得的。目前，胚胎移植技术已成为畜物相关产业中最具活力的实用繁殖技术之一。胚胎移植技术不仅应用于良种家畜的快速繁殖，还有一些科学家致力于利用胚胎移植技术挽救那些濒于灭绝的珍稀动物。另外，胚胎移植在动物育种方面也有一席之地，比如，超级鼠、超级猪的培育。

9试管婴儿——解决不孕

据统计，目前有10%～15%的育龄夫妇患有不孕症，使双方感情十分紧张。有些不孕症可通过药物或手术治愈，可对于一些复杂的不孕症患者，药物或手术就显得无济于事。另外，一些本来有生育能力的夫妇，因为忙于事业而错过了要小孩的时间。现代试管婴儿技术发展很快，已经到了第三代。利用第三代试管婴儿技术取出卵子、精子，在体外受精形成多个胚胎，当每个胚胎长到8个细胞以上时，从每个胚胎中各取1～2个细胞，进行染色体或基因缺陷检查，将确认没有缺陷的胚胎植入宫腔内进一步妊娠，这样生出来的试管婴儿将免于各种遗传性疾病。另外，相比自然授精，试管婴儿中的双胎和多胎发生率较高，这是试管婴儿使用促排卵药物—卵泡刺激素造成的。但由于胚胎的生存力不同，子宫的环境不同，多数情况下只有一个胚胎成活。当移植的数个胚胎生命力都很强，子宫内膜发育也好，就会形成多胎。

10技高一筹——人工种子

我们知道，天然种子是由种皮、胚、胚乳等部分组成的，其中胚是种子的关键，可以发芽，胚乳仅在胚萌发时提供营养。在植物组织培养中，由培养的一小块叶尖、茎尖、原生质体等形成的愈伤组织，可以诱发胚状体形成。既然体细胞性质的胚状体具有再生完整植株的潜能，何不把它直接利用从而简化组织培养的操作过程呢？于是，科学家们想出了利用胚状体制备人工种子的理念。这项研究是从20世纪80年代初开始的，经过30多年研究，现在已经有了一些成功经验。

其实，人工种子就是经过人工包裹的单个体细胞胚，结构与天然种子是相似的。在本质上，人工种子与用于快速繁殖的试管苗同源，都是无性繁殖的产物。这就决定了它有许多优越性：第一，通过植物组织培养生产的体细胞胚具有数量多、繁殖速度快、结构完整的优点，对那些名、特、优植物有可能建立一套高效、快速的繁殖方法；第二，体细胞胚是由无性繁殖方式产生的，一旦获得优良遗传性状，可以保持杂种优势，这样就省去了代代制种的麻烦；第三，对于一些不能通过正常有性繁殖方式加以推广利用的良种作物，比如三倍体植株、多倍体植株、非整倍体植株等，可通过人工种子技术在较短时间内实现大量繁殖和推广；第四，通过基因工程技术和细胞融合技术获得的极少珍贵优良品种，也可以通过人工种子技术在短时间内快速、大量繁殖；第五，在人工种子制备过程中，可以加入某些营养成分和有益微生物，以促进植物的生长发育。此外，由于人工种子是单细胞起源的，遗传性稳定，在制备过程中可进行多个层次的改造，比如导入外源基因，使发育出来的植株具有新的优秀品质；再如在胚状体外层加上一些化学物质，使发育出来的植株具有抗病性能等。

目前，人工种子的开发已是硕果累累：国外已研制成功芹菜、莴苣、胡萝卜和花椰菜等蔬菜的人工种子；中国已研制成功水稻和芹菜等人工种子，并可使人工种子得到良好萌发并长成幼苗。人工种子的使用可以节约大量的粮食，统计表明，中国每年种子的用量可达亿千克，几乎可供近1亿人一年的口粮。而一株植物的嫩芽就可制出百万粒人工种子，可节约大量的粮食。

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