落秋文学

第六章 生物工程与高新科技（第1页）

第六章生物工程与高新科技

基因技术

转基因小鼠变身“长跑健将”

科学家近日发现，通过改动小鼠的一段基因，可以增加小鼠的肌肉纤维组织，提高其运动能力，降低其肌肉的运动损耗。

转基因老鼠

人的肌肉由4种主要类型的纤维组成，其中包含两种“慢肌”和一种“快肌”，它们分别适合持久运动和急速运动。但是第四种类型的纤维却极少为人所知，这种纤维的“代号”是IIX，它分散在各类不同的肌肉之中。

现在，美国波士顿的一个研究小组偶然发现，一段基因的改变可以使小鼠几乎所有的肌肉纤维组织类型都转变为IIX型。研究发现，这些参与实验的小鼠的奔跑能力提高了25％。

这项研究也暗示了IIX型肌肉纤维可能是人类运动能力的有力贡献者，与普通人相比，世界级运动员自然拥有更多的IIX型肌肉纤维，高强度的训练可以促使IIX型肌肉纤维的生长。

哈佛大学医学院的另一位专家ZoltanArany指出，这项发现一旦得到有力证实，可能会被充分应用于未来的体育竞技中。

在此之前，曾有研究表明，某些肌肉纤维的增强可以抑制肌肉萎缩。所以，Arany指出，未来对这些肌肉纤维的研究可能会给那些患“肌萎缩性脊髓侧索硬化症”和其他肌肉萎缩病症的病患以帮助。

不同类型的肌肉纤维支配着人体从事不同类型的运动。I型和IIA型等慢肌纤维在力量与爆发力方面比快肌纤维逊色，但其拥有很好的耐力。小腿上的比目鱼肌充满着这种纤维。从事耐力性运动的人，如马拉松运动员，其体内慢肌纤维比例较高，他们在运动时，肌肉能量供应的方式是有氧氧化。

IIB型等快肌纤维收缩时间短、易疲劳，善于以无氧方式供能。快肌纤维比例高的人善于从事快速和爆发力强的运动，如举重运动员、短跑运动员，其体内的快肌纤维比例占多数。

IIX型肌纤维的特性正是处于慢肌纤维和快肌纤维之间，兼有快肌纤维和慢肌纤维的某种特性，在氧化代谢方面与慢肌纤维相似，在生物物理特性方面与快肌纤维相似。现在有一种推断认为，这种肌纤维是快肌纤维向慢肌纤维转化的一个环节，这种转化可以通过适当的训练进行；但遗憾的是，它的功能还不为人们所熟知。

4年前，Spiegelman的研究组发现，PGC-1基因可以使混合类型的肌纤维转化为慢肌纤维。现在他们通过对小鼠的转基因试验，发现转基因小鼠的肌肉纤维中几乎100％包含有大量的IIX型肌纤维，但其在普通小鼠中仅为15％～20％。有着更多IIX型肌肉纤维的转基因小鼠，表现出更强的有氧运动能力。

“人兽混种”的前景如何

美国内华达大学的科学家们经过几年的实验，培育出了世界上第一只“人兽混种”绵羊，它体内含有的人类细胞比例达到15％，而动物细胞比例则为85％!事实上，多组美英科学家都在进行相似的“人兽混种”实验，英国科学家计划用母牛的卵子打造“人牛混血”胚胎，美国耶鲁大学的科学家则在打造“人脑猴子”，美国明尼苏达州罗切斯特梅奥医院的专家则在进行“人猪混血”实验。

美国科学家希望从这些“人兽混种”动物身上培育出可以移植给人类的器官。然而，美国食品和药品管理局则担心这种来自动物身上的混血器官会将致命的隐性病毒带给人类，从而引发一场“生物梦魇”，所以，将来每一位接受动物器官移植的实验患者，事先都可能必须签署一份“放弃生育权”协议，用自己的生育权换取治愈疾病的机会，以免将可能的“隐性病毒”遗传给后代。

美国科学家进行“人羊”研究的最终目标，是在绵羊体内“种”出人类患者需要的各种可移植器官。这一过程包括：科学家先从病人的骨髓中提取出干细胞，然后将其注入一只绵羊的胚胎腹膜中，等待胚胎发育成型、羊羔降生后，人类的干细胞也会通过新陈代谢系统进入羊羔所有器官的循环系统。当小羊羔成长两个月后，它体内的肝脏、心脏、肺脏和大脑都会拥有部分人类基因，这时就可以“回收利用”，用来移植给需要的人类患者了。

赞加尼教授说：“我们只需从患者的骨髓中提取出56克左右的干细胞，将它们注入这些动物的胚胎腹膜中，这些干细胞就会通过新陈代谢系统进入羊羔的身体循环系统中。56克左右的干细胞或骨髓细胞就足够注入10个绵羊胚胎中，所以你不仅只有一个器官可供移植，如果第一个器官移植失败了，你还有很多个备用器官可以利用。”

赞加尼教授称，他们研究的最终目的就是将“人兽混种”绵羊培育成为人类器官移植的“活体工厂”，为需要器官移植的人类患者提供组织器官，同时这些“人兽混种”绵羊也可以用于药物实验，研究各种人类疑难杂症。

然而，“人兽混种”动物的实验，在科学界引发了许多忧虑和担心。不少动物权利人士担忧，一旦人类和绵羊的细胞混合到一起，就会形成新的融合细胞，并产生出兼具人类和绵羊特征与性格的混血怪物。不过赞加尼教授对此解释说：“将人体细胞注射进早期的绵羊胚胎中，并不会导致融合细胞的出现。”到目前为止，研究人员还没有发现混种绵羊表现出除绵羊以外的其他动物的习性。

还有人担心，将动物身上的器官移植到人类身上，将大大增加人类传染动物病毒的风险。科学家普遍相信，艾滋病病毒正是从动物身上传染来的。

全球首只人羊

事实上，美国食品和药品管理局也有这样的担心，并且已经对这样的实验做出过一些规定。美国迪亚克林（Dia）公司是第一家将动物干细胞用于临床实验治疗人类疾病的公司之一，他们曾获得美国政府许可，尝试用一一些猪身上的胚胎干细胞来治疗慢性脊髓受伤患者。1999年，该公司科学家还曾将猪胚胎的脑细胞移植到人类中风患者的大脑内，并希望猪胚胎的脑细胞能够替代患者大脑中由于中风而死掉的脑细胞，使中风患者获得有意义的康复。然而，美国食品和药品管理局担心这样的实验性治疗会将一些对猪无害的隐性病毒传递给人类，或使人类的生殖细胞基因发生更改，所以美国食品和药品管理局要求每个参与临床实验的患者都必须签署一份协议，发誓接受这些动物干细胞移植后，他们将永远不会再生儿育女。

科学家认为，一旦“人兽混种”绵羊器官移植成为可能，那么“放弃生育权”协议将会存在很长一段时间，美国食品和药品管理局必须等到拥有足够的数据相信，这样的移植手术不会对人类造成危险，不会更改人类的生殖细胞基因，然后才会取消和病人之间签署的这种协议。美国食品和药品管理局也许会通过研究器官移植患者的**或卵子来确定他们的生殖细胞基因是否发生了改变，然而，由于移植手术患者“放弃生育权”后，可能必须强制接受绝育手术，这就可能会形成一个怪圈：美国食品和药品管理局无法通过患者的**和卵子来确定他们的生殖细胞基因是否被更改，所以也就永远不可能收集到足够的数据，确定这种动物器官移植手术是否对人类安全。

“人兽混种”挑战传统伦理

在几年前的一个实验中，美国明尼苏达州罗切斯特马约医院的杰弗里-普拉特医生通过将人血干细胞注入进猪的胚胎，已经培育出一些“人猪喀迈拉”，这些猪体内的血管中既流着猪的血，也流着人的血。普拉特称，一些人血细胞和猪血细胞已经自然发生结合，这对医学界是一项重要的发现。因为科学家一直在考虑将一些猪器官移植到病人身上，但同时又不知道猪身上的病毒会不会潜入人体内，对人类形成危害。

“混种”实验侵犯人类尊严

不管“人兽混种”动物实验对科学和医学具有多么重大的意义，它仍然引发了巨大的伦理争议，受到了许多传统派人士的猛烈抨击。美国乔治敦大学哲学教授、美国总统生物伦理学委员会成员艾尔芬索·格梅兹·罗波教授将类似的实验斥责为“不道德”，是“对人类尊严的侵犯”。许多批评者认为，科学家的这种实验是在扮演上帝的角色。

针对美国科学家秘密进行的“人脑猴子”实验，批评者指出，科学证明人类和黑猩猩拥有98。5％相同的DNA，而非人类灵长类动物常常能通过学习使自己更类似人类——譬如一些猩猩能够认字、计算、画画等，而拥有绝大部分人类脑细胞的猴子到底是不是会像人类一样聪明昵?

从6年前开始，一个由神经学家、生物学家、动物习性学家、律师和哲学家组成的美国调查委员会就对人类和灵长类的“混血”实验进行了调查，这个总部设在美国约翰·霍普金斯大学的调查委员会称，科学家将人类的脑细胞注入非人类灵长生物的大脑，将会导致“灵长类动物的大脑产生富有意义的物理和生物化学改变，使其变得更人类化”，从而导致灵长类动物的认知、情绪和习性都发生巨大变化，其行为和思想可能更近似人类。调查委员会甚至还担心这些拥有人类脑细胞的猴子或许完全有能力认字读书看报，从而引发一系列伦理问题。