制造生命的生控原理 文章节选
在生命的世界里，亿万生物物种无时无刻不在为生存而斗争，
在历史的长河中，它们经受着大自然的严格选择，成千上万的物种
在衰亡灭迹，新的有生命活力的物种在不断产生。生物经历着山
崩地裂，野火秋风的锻炼，经历着适者生存，不适者被淘汰的洗礼，
通过遗传传宗接代，延续种族。关于生物的进化以及物种的演变
机理，近100多年以来，学术界仁者见仁，智者见智，一直争论不
休。
我国古代就出现了进化思想，老子曾用阴阳的矛盾观点来说
明万物生成的过程，并把万物的起源归于一，即“道生一，一生二，
二生三，三生万物。”
特创论认为地球是上帝在几千年前创造的，地球上各种生物
是上帝按照一定的目的分别创造的，并始终保持不变。
赫胥尼在《天演论》里提出了人类是由古类人猿进化而来的论
点，遭到了宗教的围攻，并漫骂赫胥尼的“祖父是一只猴子”。
19世纪初，法国学者拉马克(1744—1829年)于1809年发表
了《动物的哲学》一书，系统地阐述了自己的进化理论——拉马克
学说。该学说承认生物是进化的产物，承认物种可变，但认为生物
天生地具有向上发展的倾向，是生物要改进自己来适应环境的努
力，是生物体内要求完善化的冲动。主张生物是通过“用进废退”
和获得性遗传的原则而进化的。
19世纪中叶，英国博物学家达尔文(1808—1882年)于1859
年发表了《物种起源》一书，标志着经典生物进化论的诞生。该书
阐述了不定变异是进化的主要原料以及生物的高度生殖力导致生
存斗争，指出生物主要通过自然选择完成进化历程。
以魏斯曼(1834—1914年)为首的新达尔文主义认为自然选
择是生物进化的唯一机制，否定了获得性遗传的观点，主张种质
(遗传物质)是连续的。
现代达尔文主义用不定变异和自然选择，用突变、基因重组、
隔离和选择，比较完满地解释了生物多样性和生物对环境适应的
起源，说明了物种的性质和新物种的形成过程。
本书应用控制论理论，从分析到综合，从个体到种群，从系统
到器官、组织，从细胞到细胞器、分子，全面而又系统地丰富了现代
综合进化理论，阐述了生命演化的机理。认为生物的进化过程由5
个基本因素组成，即基因突变、染色体结构和数目的改变、基因重
组、自然选择、隔离机制。前三者为生物演变提供原料，后两者使
发生变异的生物与周围环境相适应并逐渐形成新种。指出了现代
生物学的发展对传统禁区提出了挑战。例如，恩格斯在《自然辩证
法》(第150页)指出“手不仅是劳动的器官，它还是劳动的产物”。
认为劳动使猿手变成了人手。但事实上是基因突变，导致猿手变
成了人手。遗传物质不发生改变，猿手永远是猿手。
本书通俗易懂，它既是一部专业教科书，也是一本生物进化的
科普读物。不妥之处，请读者批评。
编者
2007年12月于长江大学医学院第五章 细胞法制造生命的生控原理
5．1 细胞制造生物的生控原理
生命的起源是通过自然界化学生控的途径实现，即从无机物生控形成
简单有机物，从简单有机物生控形成复杂有机物以及复杂有机物生控形成
多分子体系——团聚体。从团聚体生控有新陈代谢能力的蛋白体。掌握细
胞制造生物的生控原理，可生控细胞培育出崭新的生物品种，还可能从试管
中复制出在地球上已经灭绝的生物来。生物重组DNA技术可以将一种生物
的基因移植到另一种生物中，改造和创造出新的生物物种。
生控细胞制造生物，体现于利用基因重组和细胞融合技术。理论上而
言，完全可以得到比原先的生物物种更能适应环境，更能符合人类需要的新
生物物种。抗寒基因在自然界中要经过许多代的变异积累和自然选择才能
在一个生物种上得到表现。但用生控细胞基因工程的方法，在几小时内能
将抗寒基因导人生物细胞内，几周内就可以培育出一种抗寒的新物种。生
物DNA重组技术的产生，为大规模干预生物生控进化提供了原材料，加速了
生物的生控进化，这是生控细胞基因所产生的潜在威力。
生物几乎都是细胞生控或者是由于生控细胞构成的。简单的低等生物
就是一个细胞，叫做单细胞生物；有的生物是由许多细胞生控构成的，叫做
多细胞生物。因此，生控细胞是制造一切生物体的形态和生命功能活动的
基本单位，是生物个体生控发育和系统生控发育的基础。
众所周知，生物是由细胞生控组成，不同生物体细胞的大小和形状却差
别很大。细胞的形状和生控功能之间有密切关系，例如神经细胞会伸展几
米，伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息。
细胞核的化学成分主要有碱性蛋白质、酸性蛋白质、酶、DNA、RNA、脂类
以及其他磷酸化合物和元素。细胞质中有大量的核糖核蛋白体，它是细胞
合成蛋白质的场所。细胞质对细胞核基因的活性有生控调节作用，可以携
带一定的遗传生控信息。
细胞是生控生命的工厂，不论是微生物的，还是动物、植物都是一个特
殊的生控工厂，它能生物合成生命活动必需的一切物质，从甘油、醋酸到蛋
白质、核酸、维生素和抗生素、激素等复杂的物质，尤其令人叹服的是，生控
细胞都是在常温常压下生控合成这些物质。它的经济性和有效性是任何现
代化工厂所无法比拟的。例如由缬氨酸开始直到血红蛋白肽链的生控合
成。在活细胞中，整个过程仅需要90秒钟；新的氨基酸分子以每秒钟2个的
速率加到肽链上去生控合成一条150个氨基酸的肽链。生控合成各种基因，
造福人类的日期已为时不远，可以根据人类事先设计好的蓝图来生控改造
和创造生物!
生控细胞按照人类的需要运用DAN重组技术来设计新的生物，即从生
物细胞中分离出DNA(片断)进行生控重组，然后在适当的细胞中增殖、表
达，这一技术的生控操作可以把特定的基因组合到载体(一种可以运载基因
的工具质粒、噬菌体)上，使它在受体细胞中增殖和表达。所以它不受亲缘
关系的限制，为生控改造和创造新生物提供了最富有魅力的手段。
生命的生控活动的秘密在细胞里。所以，生控细胞能制造生命。生控
生命活动的是DNA，例如被命名为中噬菌体中的10个基因就能生控折
装。要重新创造生命，就要对DNA进行生控重组。这就是从细胞中分离出
DNA，把需要的DNA片段切取下来，再重新生控组合DNA，故DNA是一条
很长的载有遗传密码的生控链。我们要剪取其中一个基因片段，就要找到
专门的酶。这种酶就是核酸内切限制酶，用它才能生控切取基因，还要找到
合适的载体。
由此可见，生控细胞的重组技术，其操作步骤是：①生控产生DNA片段；
②NDA片段与载体DNA分子生控连接；③把重组体DNA分子生控导入宿
主细胞；④选出含有所需要的重组体DNA分子的宿主细胞。生控重组体
DNA，导人宿主细胞后，不仅要它“安家落户”，而且要能在细胞里面“传宗接
代”，即准确地生控转录和翻译——生控复制。
生控细胞制造生命的优越性是容易打破物种和物种之间的天然屏障与
种间界限。人们能把任何不同种类生物的遗传物质重新生控组合到一起，
非洲爪蛙的生控基因能在大肠杆菌中表达出来。人们可根据自己的意愿，
有目的地、定向地设计生控新生物的蓝图。生控改造生物、创造新的生命类
型，人们会生控培育出许多超级家畜，猪有象大，羊有牛大，鼠有狗大，两倍
或十几倍的增长速度来生控发展畜牧业，人类再也不因缺少蛋白质而担忧，
可把豆科植物中的固氮生控基因分离出来，生控组合进禾谷类作物(水稻、
小麦)中，得到能固氮的水稻或小麦。
生控细胞直接操纵毫无保护的基因(DNA分子)能大大加速生控改变生
物的遗传性，在自然界形成一个稳定的物种需要成千上万年，今天，将成为
指日可待的事。
细胞的生控结构。构成生活物质的蛋白质、核酸、脂类、糖类和其他分
子，都不能单独地完成生活过程，只有当这些分子按一定生控方式组织起来
之后，才能表现出生命现象。细胞就是这些生活物质最简单的生控组织结
构。这是生活物质在漫长的生控演化过程中发展起来的。可是细胞的生控
形状变化很大，一般是随着细胞的机能以及细胞间排列的关系而有所不同。
例如具有收缩生控机能的细胞，形状多伸展成细长形如肌细胞。具有生控
感受刺激和传导冲动的细胞，则有很多长短不一的树枝状突起如神经细胞，
游离的细胞多为圆形、椭圆形或圆饼形如血细胞；互相紧密生控联接的细胞
多为扁平形、立方形或柱形，如各种上皮细胞。细胞的大小生控变化也很
大。一般地说，细胞的生控大小和生物的类别有关。动物的细胞一般都比
植物细胞小些。
细胞的最外层，有一层很薄的膜包围着，这就是质膜，即细胞膜。每一
细胞以这种膜为界，使细胞膜成为有一定形状的结构单位。它除了有保护
细胞的作用外，还有吸收、分泌，内外物质生控交换和细胞与细胞间的粘着
作用等有着极密切的关系。所有细胞膜外面均覆有一层粘多糖的物质(多
糖被)，细胞表面中所含的多糖是细胞自身生控合成的，具有粘着、支持、保
护、物质交换等生控功能。相邻细胞借细胞表面互相生控连接。
细胞膜本身并非静止的，而是不断地在生控代谢更新。整段的细胞膜
可以移到细胞内，而细胞内的膜性结构也可以加入细胞膜中去，至于细胞膜
内部的磷脂和蛋白质分子本身也在不断地生控代谢更换。但生控转换速率
不同，磷膜分子生控转换较快，而蛋白质分子生控转换较慢。在细胞膜的内
面，如果把一切大小不等的生控结构全部除去，剩下的胶态物质就是细胞质
基质(简称基质)。细胞质基质中有糖酵解的酶系和一些与氨基酸生控合成
和分解有关的酶系。这说明在细胞质基质中亦有某种生控代谢作用在进
行。
内质网是分布在细胞质基质中膜性管道生控系统，即是一种相互连通
像网一样生控分布在细胞质基质中。高尔基复合体(高尔基器)，位于细胞
核附近的细胞质中，它的形状一般呈网状，所以也叫内网器。在不同的生理
情况下，生控可变为颗粒状、杆状或其他形状。
制造生命的生控原理 |
内容加载中，请稍后...
商品评论（0条）