第一章動物世界的權利和義務 1
細菌的用武之地
遺傳工程是指把一種生物細胞中的遺傳物質——作為遺傳因子(基因)物質基礎的脫氧核糖核酸,從細胞中提取出來的體外進行複製,然後又通過一種運載體將這種複製遺傳物質導入另一種細胞,從而改造這個細胞的遺傳結構,使之具有新的性狀。
人們在開始進行遺傳工程研究時是采用大腸杆菌作實驗的。大腸杆菌是一種無害的細菌。科學家在研究大腸杆菌時發現一種酶,這種酶能將外來的脫氧核糖核酸分子分解掉,例如有的噬菌體侵入大腸杆菌,這種酶就能將噬菌體的脫氧核糖核酸分子拆得七零八落,限製噬菌體繁殖。這種酶稱為限製性內切酶,就因為它有內切核酸分子的作用。還有一類酶稱為連接酶,能把兩個脫氧核糖核酸分子自由端接合在一起,這兩種酶都能從某些細菌中提取出來。
細菌是有驚人的繁殖能力和代謝強度的,如大腸杆菌在理想的環境下,三、三十分鍾就可繁殖一代,細菌有這麼大的本事,能否用它造福於人類呢?
我們知道有一種名為“生長激素抑製因子”的激素,從50萬頭羊腦組織中才能提取到5毫克,數量甚微,價線昂貴。最近,美國科學家博耶等采用遺傳工程使大腸杆菌生長出這種激素。已成功地從7.5公升的細菌發酵液(培養液)中提取到5毫克這種激素,為激素藥物的生產開辟一個新天地。
對醫治糖尿病有特效的胰島素,目前是從牲畜的胰髒中提取,100公斤胰髒隻能提取5毫克胰島素。最近美國科學家吉爾伯特等用遺傳工程方法使大腸菌也能製造出這種胰島素。
隨著世界工業的發展,海上石油汙染的現象日益嚴重,為消除這種公害,美國科學家查卡拉巴爾泰等用遺傳工程方法已選育出能夠分解四種烴類的細菌,名為“超級細菌”。這種“超級細菌”能分解石油中所含三分之二的烴,其分解速度之快,效率之高是自然界中微生物所不能比的。據報導,自然界中分解石油烴類的細菌要一年才能分解掉的海上浮油,“超級細菌”幾小時之內就能分解完。
我們知道植物生長發育需要大量氮素,而隻有豆科植物才能直接把自然界的氮氣轉化成為氮化物,如果農作物都有這種“固氮本領”就可以大大提高產量。近年來遺傳工程學家們正在從事固氮遺傳工程的研究,試圖把固氮微生物的固氮基因移植到農作物上去。美國科學家狄克遜等已成功地把克氏肺炎杆菌基因轉移到大腸杆菌細胞內,但科學家們預計這項研究還難於實用化。盡管如此,固氮遺傳工程已展現出光輝的前景。
人類的遺傳病用藥物是無法治療的,采用遺傳工程的方法將會使遺傳病得以醫治。可以用遺傳工程的方法把致病基因切除下來,再鑲襯上健康的基因。這項基因治療的研究目前已有進展。這就使科學家們得到啟示,設想把抗癌的基因轉移到微生物中去,然後再從中提取出抗癌的抗體去防治癌症。
具有恒溫特性
我們如果有興趣用溫度計插到蜂巢的中心子圈範圍裏測量一下溫度,就可以發現一個奇特的現象:早晨,室外氣溫是22℃,子圈裏的溫度是35.5℃;中午,室外氣溫升高到32℃,子圈裏的溫度是35.6℃;深夜,室外氣溫降低到17℃,子圈的溫度是35.4℃。原來,無論早春還是炎夏,無論天陰下雨還是烈日炎炎,蜂巢子圈範圍內的溫度卻總是維持在35℃到36℃之間的恒溫。
蜜蜂屬於節肢動物。它在動物界裏,相對於脊椎動物來說,屬於低等動物。但是,我們從整個舞群看,一群蜂卻象高等動物一樣,具有調節“體溫”的驚人本領。那麼,小小的蜜蜂是怎樣調節蜂巢溫度的呢?
原來,每一隻蜜蜂都是一個小小的發熱器。特別是當工蜂通過運動發熱時,產生的熱量更多。當千萬隻蜜蜂集結在一起,以一定密度分布在立體的蜂巢裏時,實際上就形成了一個以無數工蜂的身體為屏障的、可以調節的恒溫器。這個活的恒溫器在蜂巢中心子圈範圍內造成了一個與外界相對隔絕的小氣候。工蜂對巢溫的變化有極其敏銳的感覺:當子圈裏的溫度略有降低時,它們會相應向子圈集中,使這個活屏障外表緊密,以減少散熱麵。同時通過工蜂運動發熱,使子圈溫度不再降低;當子圈裏的溫度略有升高時,它們會相應地散開,使這個活屏障外表鬆散,以相應增加散熱麵,使子圈溫度不再升高。
在蜂巢中心四季如春的小天地——子圈裏有一隻輕易不出門的蜂王。它是全群唯一雌性器官發育完全的蜜蜂,關係著這個蜂群的盛衰和存亡。因此,蜂群為了保護它,不惜赴湯蹈火。有人為了拍攝蜜蜂的生活,將蜂箱的箱蓋、箱板全部拆除,讓蜂群赤膊在冷庫裏整整凍了三個小時,蜂群就在蜂巢中心抱成了一團,在空蕩蕩的蜂巢中看到的,就隻有黑乎乎的一個“越冬蜂球”。
在自然環境中,當蜜源豐富、蜂群活躍時,“恒溫圈”就會大於原來的子圈,蜂王產卵的範圍就越大,子圈就變大了。子圈越來越大,蜂群也就會越來越發展;當秋末或蜜源減少時,蜂群活動就相對遏製,“恒溫圈”就會小於子圈。蜂王產卵範圍越來越小,子圈也會越來越小,蜂群就停止發展,進入度荒期或越冬期。
當外界氣溫繼續升高,工蜂用疏散的辦法還不能達到降溫的目的時,許多工蜂就會爬在巢脾上、巢框上、箱壁上和巢門口不停地扇動翅膀,好象人們在夏天借扇扇子驅暑一樣。特別有趣的是,在炎熱的夏季,當工蜂用扇風的方式還不足以降溫時,一部分工蜂就會出巢尋找水源。它們將采回巢的水珠分散在巢內各處。另外一部分工蜂同時加強扇風,促進水份的蒸發,帶走大量熱量,使子圈內的溫度不再升高。
蜜蜂也采集鹽
夏天,人們最容易出汗,工蜂聞到汗味就會飛來采集人身上的汗水。這種采集的方式實在嚇人,人們往往揮手抵抗,演變為與蜂的一場小小的搏鬥。
有人做了如下的試驗:大熱天頭上不斷地冒著汗,站在蜂箱前。有一隻工蜂就總是纏住他,在他的頭上繞來繞去,後來突然停在他的耳朵旁。它的兩個尖尖的大顎——牙齒,還偶爾在人的臉上輕輕咬幾下。這隻工蜂很快找到了頭上流汗最集中又擦不幹淨的地方——太陽穴下的鬢腳邊,用柔軟的吻在頭發根旁舔起來。半分鍾後,它就飛走了。試驗者站在原地。幾分鍾後,這隻工蜂又飛回來了。它很快找到它熟悉的部位,仍舊在鬢腳邊的頭發根旁舔取汗水。當它第二次飛走時,試驗者很快在水龍頭下用肥皂洗了頭發,擦去臉上的汗水,再站到、原來的位置。這隻工蜂第三次飛來時,在頭上飛繞了幾下,連停都不停就飛走了,而且再也不來了。
工蜂為什麼要采集鹽份呢?據說,是為了喂育它們的幼兒。
工蜂的悲壯
在山區,總是可以看到一種體形比工蜂大七、八倍的大胡蜂經常襲擊蜂巢。大胡蜂接近蜂巢時,守衛蜂就發出“吱,吱!”的尖叫聲,接著在巢門前的踏板上出現了二、三十隻守衛蜂。當大胡蜂飛近巢門時,這二、三十隻守衛蜂會原地突然大幅度地擺動幾下身體,整齊地振動一下翅膀,發出整齊的“唰!”、“唰!”聲。這是一種警告,或者叫示威。這種示威具有一種威懾力量——二、三十隻蜜蜂同步擺動身體所造成的“形象”有巴掌大;二、三十隻工蜂同步振動翅膀彙成的“唰!”聲,在五米以外可聽得清楚。這種示威往往是有效的,許多大胡蜂都望而生畏。不敢冒昧向前,轉而飛向別的蜂箱。
有的大胡蜂比較貪婪。它們會大膽地落到巢門前的踏板上。這時,四方蜜蜂的工蜂,會堅守巢門一個接一個地勇敢迎向大胡蜂,在蜂巢門前和大胡蜂展開搏鬥。結果是死了一批又批,從而造成慘重的損失。中國蜂在這點上卻非常聰明。當工蜂用示威的辦法無法擋住大胡蜂的進攻時,守衛蜂好象接到了“撤!”的命令似的,邊抵抗邊退到巢門裏去了。它們退入巢內,誘敵深入。當一隻大膽的大胡蜂闖進蜂巢時,整群的工蜂會象巢門口的守衛蜂一樣突然間大幅度擺動身體,振動翅膀。經過許多時間的躍躍欲試,有一隻工蜂突然勇敢地衝向大胡蜂,死死咬住大胡蜂的翅膀不放,並發出“吱,吱!”的尖叫聲。這隻工蜂當然很快被大胡蜂咬死,但這隻被咬死的工蜂死後仍死死咬住大胡蜂的翅膀不放。其它工蜂好象一下子壯了膽,接二連三地衝上去,緊緊咬住大胡蜂的翅膀、足或觸角,並竭力彎曲腹部用螫針去螫大胡蜂。大胡蜂的質外殼比工蜂硬,工蜂們刺出去的“槍”大多數都滑向旁邊,白花力氣。盡管大胡蜂在搏鬥中會把一隻一隻工蜂咬死,但它在蜂巢裏既飛不起來,又轉不開身。個子瘦小的工蜂倒可以靈活地攻擊或躲避。為了保衛家園,工蜂們簡直不顧一切。在半分鍾時間裏,會很快集結起上百隻工蜂,形成一個結構緊密的、鴨蛋大的蜂球,將大胡蜂密不通風地包圍在中間,關起門來打狗。這種球,可以用手抓起來放到手掌上滾動而不散架。大胡蜂的“手腳”被緊緊捆住,四麵八方的工蜂又咬又刺。隻要有一根“槍”刺入大胡蜂盔甲間的縫隙,這隻大胡蜂就會一命嗚呼!過了好久,這個蜂球也並不散開,要直到這些工蜂精疲力盡了,球才慢慢散開,留下那隻早已死了的大胡蜂和死傷的工蜂。過一會,清掃工蜂就會逐漸將這具屍體拖出巢門,丟在巢外的草地上。