第61章 效法自然（下）(3)
在医学上，过去20多年来全世界已经有1.5万人脑中装置了电子零件，也就是科幻小说题材中的穿透脱壳，将微芯片置于脑干里的幻想已初步实现。许多案例是把芯片和白金线连接，以后在大脑里融合并埋藏其中。这种高科技医疗技术，科学界称为神经修复，通常称为仿生学。
最常施行的神经修复术是耳蜗移植，也就是恢复深度耳聋病人的听觉，美国已有数万人施行这种移植手术。至于控制癫痫抽搐、恢复盲人部分视力和瘫痪病人手部功能的手术，虽仍在实验阶段，但已获得进展。欧洲的脊髓受伤病患者已经可以植入仿生装置控制膀胱功能。
新的进展是有些植入的东西现在已能“思考”。它们透过微芯片技术的使用，和大脑共同运作，发出复杂指令给电子体，并监测大脑的活动。例如恢复瘫疾病人身体功能，病人想要举右手，他的思绪就会产生一种特殊的电波模式，让植入脑里的仿生装置接收。然后该装置送出一种电子信号，给植入病患肩膀内藏有微处理机的半导体芯片。由芯片再发出复杂的电子指令联结右臂内数十个神经结的精细电极，导致正常的肌肉组织收缩，举起手臂。
增加记忆，改变思想：当前的亚微技术已经可以把《不列颠百科全书》的全部内容以分子大小的字体刻在一枚针头上，因此，剑桥大学材料科学教授汉弗莱说，外科医生把刻在微型硅芯片上的微型人造记忆电路加入人脑中并非天方夜谭。在人脑中放进芯片以增加记忆和智力的时代不久将会来临。第一阶段或许是植入一个已经设计好程序的芯片，第二阶段则放进一个空白芯片，使之成为备用大脑，以预防大脑受伤。
26.6.2生物技术与遗传工程遗传密码的破译和遗传
工程的兴起是人类思维创造力同生命创造力的伟大结合，是广义仿生学的重大进展。
在生命进化历程之中，基因贮存了每一种生物生命特征的全部信息。从最简单的一个蛋白质外壳内含几个DNA分子的病毒，到复杂的人体，基因的不同仅在于不同数目的DNA分子及其中的核苷酸排列顺序。全部信息只要获得所需的环境条件，就能按规定的程序持续发育出全部性状和功能。这种遗传机理激发了人们巨大的思维创新能力，尤其是1963年基因复制模型提出之后，为人们提供了创新的途径和方法。例如用“基因栓”和各种其他载有基因的授体参与这个进程，把人们需要的基因插入或切除。
基因食物：应用转基因技术，人们使粮油作物、工业原料作物提高产量、改善品质、抵御病虫草害和不良土壤及气候，取得许多新成就。新类型食品不断涌现，数百种产品正在申请专利，例如加进不同味道的基因，使香蕉带有香子兰味道；却除特定基因，生产出无咖啡因的咖啡豆；比正常鱼体大10倍的鲤鱼、鳟鱼；将北极带鱼的抗寒基因移植，培育出抗寒能力极强的鲑鱼和鲮鲜。抗寒鱼基因增强了西红柿的抗霜冻能力；马铃薯里增加了肠菌基因，使油炸薯条变得更加脆。
基因药物与治疗：为了获得人体需要的化学物质，已有24种人体基因直接植入动物体内，同时也把动物的基因植入人体。
将猪的胰岛素细胞移植到糖尿病小鼠体内已获成功，下一步是移植到患糖尿病儿童体内作长期治疗。
治疗严重的贫血症，有效的方法是应用细胞生长因子。通过改变细菌、真菌或细胞结构可以得到这种自然物质，但是数量有限，价格是每磅8000万美元。用遗传工程转基因的奶牛可以培育出含有大量红细胞生长因子的牛奶。因此，这种医用奶牛价值连城，而从牛奶提取红细胞生长因子的技术比较简单。
英国爱丁堡的一个实验室培育了10只转基因小鼠，在小鼠受精卵中注入微量从人体和羊身上提取的DNA，这种带有人、羊基因的实验鼠能产生含有大量人体蛋白质的乳汁，这种乳汁可用来改善复杂精细的手术效果。因为小鼠产生的蛋白质血纤蛋白原可用来制造手术“胶质”，用以粘接太精细而无法缝合的组织，如眼科手术中的常见情况。同时，美国PPL医疗公司还研制一种凝血剂和用人体基因制造的羊奶中的蛋白质，用于治疗肺气肿。
貂皮出在羊身上：美国遗传工程学博士格雷巴成功地把貂的长皮毛基因与羊的长皮毛基因结合，然后移植到羊身上，使它们长出的毛皮类似貂皮。由于羊饲养容易，繁殖力强，成本低，而羊貂皮产量高，一般人也可在平价市场选购到这种貂皮大衣。
智能基因：通过分子遗传学研究，初步了解学习与记忆同蛋白质、RNA和神经递质（如乙酰胆碱）的合成有关。通过迷宫试验，屈氏鼠脑内的胆碱酯酶活性浓度高则比较聪明，因此可以人工提取和移植。
把老蜂脑体蛋白质分子用微型注射器，注射到正在形成的幼蜂脑体中，长成的幼蜂第一次放飞就能归巢及觅食，似乎有一种行为遗传基因。有两个基因有关，它们编码环腺苷酸磷酸二酯酶。黄文斌：“智能与遗传科学世界”，1994年8月。
各种动物，从老鼠到果蝇，包括人类，有一种基因——“克雷布”（creb）起着记忆的作用。美国长岛科尔德斯普林港研究室的科学家认为，creb基因是大脑细胞活动过程中的一个环节，起着增强记忆的作用。
长寿基因：根据《科学》杂志发表的一项成果，衰老理论认为，生物体中的游离基是一种不稳定的破坏性分子，能引起细胞逐渐消耗，而造成功能失常、器官系统功能衰退，最终导致机体死亡。给果蝇植入消灭游离基分子的复制基因，提高果蝇抵御游客基的能力，寿命可以延长30%，并改善了生存质量，更加灵活强壮，只要稍一观察，就可以从普通果蝇中区别出来。
人类有与果蝇几乎完全相同的消除游离基的系统。尽管这个实验尚不能证明如果人体内游离基对细胞的损害得到控制就能延年益寿，但是却赋予衰老理论以新的价值。
26.6.3人造生命和光合作用
现代科学技术已经能够人工合成蛋白质和酶等大分子有机化合物，但是制造出完整的人造生命还有一定距离，尽管美国宾夕法尼亚大学医疗中心宣称已经制成第一个生命分子，取得重大突破。这项举世无双的成果还只是设计并合成了与自然界中从阳光汲取能量、或从环境中汲取营养物质的复杂构造相似的蛋白质，是关键复合物的简单形式。在生命过程中，类似的主要复合物包括绿色植物中发现光合蛋白质，有利于把太阳能转化为化学能的细菌和藻类蛋白质，以及使食物中的电子与氧作用，把电能转变成化学能的呼吸蛋白质等。据英国学者柯克的预测，大约到2100年人类才可能在这一方面取得更重大的成就。
人工模拟绿色植物的光合作用从来都是科学幻想的重点内容。绿色植物在进化历程中出现来已有亿万年之久，它们可以利用太阳能把水和CO2在自己细胞内的叶绿体中制造出葡萄糖，使光能转变成化学能。如果人类能够模拟叶绿体的这种功能，在工厂里的常温、常压下生产大量糖类和其他食物有机物，就会使农业发生根本性的重大变化，至少粮食压力将大大缓解。
26.6.4固氮作用
仿生学的另一重大项目是模拟固氮细菌的固氮作用。游离的或与绿色植物共生的固氮菌能直接吸收大气中的N2，转变成自己的营养，
从而可以不施或少施氮肥，避免环境污染。当前的农业技术采用几条路线利用固氮菌：
(1)用专一性固氮菌同豆科农作物接种共生。选育固氮能力强的菌种，生产出专一性的固氮菌剂，把豆科作物种子与固氮菌剂拌匀后播种。
(2)池塘湖泊中生长的阙类植物满江红，能够同固氮菌共生，繁殖它们作为氮源，开辟新肥源。
(3)人工培植游离固氮菌，作为菌肥，增加稻田氮素营养。
(4)用基因工程把固氮菌的某种基因转移到玉米，小麦等粮食作物上，创造出固氮玉米，固氮小麦。
由于氮肥是目前农业最主要化学肥料，全世界每年施用氮肥数量很大，价格昂贵，投入成本太高。而且大重施用氮肥已经严重污染环境，因此模拟固氮菌的固氮功能，高效率地生产安全氮肥自然是重要的技术线。模拟固氮功能的核心问题是必须创造出一种高效能的催化剂，使之能够在常规环境条件下完成这种模拟。
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