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附睾是成熟、贮存和受到保护的场所。在中完成形态分化的细胞进入附睾,在通过附睾的过程中,获得了前向运动能力和受精能力。这些能力的获得,是表面与附睾区域性表达的基因在管腔中造成的微环境不断相互作用的结果。另外,各种性传播疾病、男性不育一直是威胁人类生殖健康的、全球性问题。人口危机也对安全避孕,尤其是男性避孕也提出了新的要求。因此,对男性生殖机理的研究受到越来越多的重视。
近来,我们实验室在大鼠附睾头部先后克隆了两个基因。其中,Bin1b的全长cDNA为385,编码一个68个氨基酸的多肽。它是一个单拷贝基因,有一个大小约为1.3kb的内含子。在18种不同的组织中,Bin1b只在大鼠附睾头部有表达,表达的组织专一性很高。并且它只表达在附睾头部中段的上皮细胞中。另外,Bin1b在大鼠发育到性成熟时,表达水平最高,并在整个性成熟期维持较高的表达水平。同源性分析表明,它很有可能是哺乳动物体内的一种先天性免疫效应分子b-defein家族中的一员,在灵长类中也有同源分子存在。与香港中文大学合作,利用附睾上皮细胞的体外培养及反义核酸技术证明了它的抗菌性。同时,Bin1b的表达可以被附睾炎症上调。
Bin2a的全长cDNA为2606,编码637个氨基酸。Bin2a的氨基酸序列中包括Glycosylhydrolasesfamily35家族中的9段相对保守的序列,其中包括210位的活性中心Glu(protondonor),但是缺少另外一个活性中心,279位的Glu(nucleophile)。并且,Bin2a与大鼠附睾中报道的酸性b-半乳糖苷酶显然不同。所以,Bin2a可能是b-半乳糖苷酶家族的新成员。Bin2a表达受雄激素上调,其表达的组织专一性也很高,只在大鼠附睾有表达,并主要在附睾头部。与Bin1b不同的是,Bin2amRNA的水平在45天时,有一个表达高峰。
Bin1b和Bin2a的克隆,为研究附睾中的粘膜免疫过程以及成熟提供了线索。
关键词:附睾,成熟,男性避孕,b-defein,b-半乳糖苷酶
Atract
Epididymisisreoibleforermmaturation,storageandprotection.ermatozoathatemergefromthetesteshadtotraversetheepididymistoacquiremotilityandfertility.Theacquisitionresultsfromtheinteractionbetweenermandtheoptimalmicroenvironmentcreatedbygeneswhichareregionallyexpreedandregulatedalongtheepididymaltubule.Additionally,sexuallytramitteddisease,maleinfertilityandmalecontraceptionremaiworld-widehealthproblem.Somoreattentioarepaidontheresearchofmalereproductivetract.
Ourlabhaveclonedtwogenesinthecaputofratepididymisrecently.Thefull-lengthcDNAofBin1bis385,encoding68aminoacid.Itisasingle-copygeneandhasa1.3kbintron.Of18organtiues,Bin1bmRNAwasonlyfoundintheepididymisandconfinedtoepithelialcellsinthemiddlepartofthecaputregion.Itwasdevelopmentallyregulatedanditsexpreionstartedat30daysofageandreachedamaximumduringthesexuallyactiveperiod,andthen,decreasedintheagedrats.Bysimilarityanalysis,Bin1bisprobablyanewmemberofmamalianb-defeinfamilywhichisinvolvedinhostiateimmunity.Andithashomologsinprimate.ItsantimicrobialactivitywasprovedusingprimaryculturesofepididymalepitheliaandantiseetechniqueunderthecooperationofTheChineseUniversityofHongKong.
Thefull-lengthcDNAofBin2ais2606,encoding637aminoacid.ItsaminoacidsequencehasninecoervedblocksofGlycosylhydrolasesfamily35,includinganactivesiteGlu210ofprotondonor,butlackinganotheractivesiteGlu279ofnucleophile.ItisobviousthatBin2aisdifferentfromacidb-galactosidasereportedinratepididymis.Maybeitisanewmemberofb-galactosidasefamily.Bin2amRNAisupregulatedbyandrogenandalsoepididymis-ecific,majorlyincaputepididymides.Thereisamarkedincrease(aroximatelyfourfold)ofitsmRNAlevelinratof45daysage.
坎坷“克隆路”
诞生于苏格兰的多利是克隆成果的集大成者。回溯克隆的历史,苏格兰无疑是最适合多利降生的地方,这里有欧洲最早的医学院,也是青霉素的发现地,现在又将成为克隆技术的圣地。
早在2000多年以前,克隆就已经融入到人的生活当中。果农广用嫁接等无性繁殖技术克隆亲代的优良属性,但直到1958年,现代意义的实验室克隆技术才得以最终确立。这一年,英国人Steward把一块成熟的胡萝卜组织成功分化克隆为一棵完整植株,从而证明了植物的成熟细胞仍然具有功能的完整性。
但动物细胞也同样具有全能性吗?首次动物克隆实验于1964年完成,并对这一疑问给出了肯定回答。英国人Gurdon把蝌蚪肠壁细胞的细胞核转移到已经去核的蛙卵细胞中,成功培育出了正常的成年蛙。这个由英国人确立的核转移克隆技术,奠定了该领域的实验标准,以后进行的实验只是在供核细胞方面略有不同。
虽然已经没有理论障碍,但是技术难度却一直难以逾越;诞生多利的种子已经播下,唯独土壤尚未准备就绪。在克隆曙光惊现20多年后,鱼、鼠、牛等克隆动物才依次登场,供体细胞都取自胚胎期。某些商业公司从中看到了商机,据悉,荷兰公司Pharming率先进行基因改造实验,让转基因动物在牛奶中产生了特殊蛋白质。此外,在延续生物反应器的生产能力方面,克隆技术也有用武之地。
多利“诞生记”
无独有偶成立于1989年的苏格兰PPL公司有着同样的野心,他与苏格兰罗斯林研究所合作,尝试克隆动物。为了规避利用胚胎细胞克隆动物所可能带来的伦理学困境,他希望从成年动物的体细胞中获得细胞核。
1991年,科学家基思•坎贝尔加入研究所从事博士后研究,他全面负责克隆羊的技术探索;当时他的顶头上司威尔穆特是罗斯林研究所的高级工程师,负责协调指挥工作。五年后,坎贝尔等利用前辈Gurdon创立的核转移克隆技术,成功克隆出世界上首批克隆羊:Megan和Morag。论文于当年发表于《自然》杂志上,但这篇论文当时并没有引起公众的广泛关注,因为他使用的是胚胎期细胞核。十年后再度回首这段历史,坎贝尔始终认为该论文的重要性甚至超过了多利的诞生――该论文最终奠定了克隆多利的技术基础,而他本人却是该论文的第一作者。
但最让克隆专家失望的是,虽然他决心从乳腺上皮细胞中获取细胞核在当时来说是无可厚非的(用此方法获取的细胞核是和胚胎成纤维细胞最接近的体细胞),但核受体仍然是卵细胞,因为他认为卵细胞内含有促进基因分化的必不可少的物质。
接下来,他首先提取怀孕多赛特母羊(白脸)乳腺细胞中的细胞核,这些细胞核内包含有多利身上几乎所有的遗传信息,再将细胞核转移到苏格兰绵羊(黑脸)的去核卵细胞中,在微电流的刺激下,核与卵细胞融合为重建细胞。先将277个重建细胞暂时植入母羊的输卵管中,只有29个成功发育为胚胎。最后再将这些胚胎植入13只母羊子宫内,历经148天的艰难孕育后,一个编号为6LL3的小绵羊呱呱坠地,体重6.6千克,白脸――和它的基因母亲一样。
这一天是1996年7月5日,世界上首只体细胞克隆哺乳动物诞生;彼时威尔穆特可能不在现场,但他拥有和多利最著名的合影。虽然多利的世界第一头衔拥有众多限定词,但威尔穆特明白其轰动性,技术和社会的互动史表明:当繁殖方式离人类天性越远,克隆对象离人类越近时,公众的兴趣则会越高,更何况羊只拥有比人类更大的大脑比例。论文中威尔穆特成了第一作者,这意味着他将是“多利之父”――虽然直到十年后,他才承认克隆羊的大部分功劳应该归于坎贝尔。
“多利”号克隆飓风
研究员知道它必将成为大明星,所以给它起名为多利,同名女歌手不仅名声显赫,而且胸部巨大,这也正是研究员对多利的另一个期望……和多利同期出生的还有另外7个兄弟,可是从来没有人听说过它的名字,因为它的基因都来自胚胎细胞核。
1997年2月,威尔穆特在《自然》杂志上刊登论文的同时,也将多利介绍给了广大公众。多利掀起的克隆旋风,甚至比威尔穆特的预估更强大、更持久,即使是《自然》杂志的最大对手――美国的《科学》杂志也不得不将多利的诞生评为年度最佳科技成果。随后,医药大厂、野生动物保护者和疑难杂症患者也都从中看到了希望,尽管多利克隆技术的成功率低到让人起疑。
核转移克隆技术仿佛空降人间,犹如重磅炸弹,激起了人对生殖前景的担忧。既然羊只可以无性克隆,人类岂非也可以孤雌生子?伦理学的担忧固然有着前景考虑,但人似乎忘记了一些基本事实:多利既不是首只克隆羊,也不是首只克隆哺乳动物,更不是首只克隆动物。只不过,以前的克隆技术都是从胚胎细胞中获取细胞核,而如今却改为取之不尽的体细胞,此时的公众不免有了“孙悟空拔毛化身”的紧张。随后,这种紧张情绪开始蔓延,以致于在1997年底,世界卫生组织一度要求禁止人类克隆。
正当科学家忙于验证、公众热衷于激辩之时,多利则在苏格兰的室内羊圈中接受膜拜。女王般的(事实上,多利的确曾当选苏格兰反君主主义者心中最受欢迎的女王)生活固然尊贵,但却没有自由。所幸的是,多利两岁时,与一只威尔士山羊“喜结连理”,“新郎”名叫戴维,不久“爱情结晶”邦尼出世,次年再产三子。多利终于不负期望,以行动证明了名字的正确性。
这两年是多利最幸福的年份,它以常规的婚配,回应了人对克隆动物的种种担忧。此时的科学研究也有了很大进展:山羊、猪等动物相继克隆成功。核转移克隆技术正沿着乐观主义所设定的路线高歌猛进。直到2001年科学家又成功克隆了濒危的印度野牛,可惜不久在产后感染中死去……
接下来的两年时间里,克隆技术持续成为科技记者的追逐热点。“疯狂”的科学家和组织敏锐地洞察到这一热点,相继宣布克隆人计划,但这一计划最终引起了国际政治界的激烈反弹,法国和德国甚至建议联合国签署禁止繁殖性克隆人的条约(后被放弃)。
然而,政治的吸引力显然不如多利的光环耀眼,2001年度最让人牵肠挂肚的莫过于多利罹患关节炎的消息,因为对于正处于青年期的多利来说,患上典型的老年疾病,可不是什么好迹象。人对多利早衰的担心终于在分子生物学上有了明证,多利的染色体端粒比正常绵羊短20%,而端粒和细胞寿命密切相关。后来,另一项老年性疾病“进行性肺炎”开始袭击多利,为了避免遭受更大的痛苦,研究所决定对多利实施安乐死。这一年是公元2003年,多利享年6岁,寿命仅为正常绵羊寿命的一半。同年,英国PPL公司也陷入困境。
反思与重生
“沉舟侧畔千帆过”。多利和PPL的衰退,是对克隆技术的沉重打击,但利好消息仍然不断。2003年,克隆马、鹿和骡相继诞生,美国FDA也表示克隆动物的肉奶是安全的。在汹涌澎湃的克隆浪潮中,人似乎有些迷失方向,成体动物的克隆仍是最吸引眼球的领域,但人也将太多的精力和金钱花费于此。
无形中,科学家自己圈就了核转移克隆技术的伦理困境。体细胞克隆虽然规避了胚胎供核的伦理问题,但科学家却误入歧途,将精力倾注于繁殖动物成体。多利所掀起的轩然大波清楚地说明,成体动物克隆正是人最大的忧心所在。
缅怀多利的低落情绪,很快被对克隆技术的反思所取代。克隆动物成体所形成的伦理学困境呼之欲出;早衰、非完美复制、低成功率的技术短板以及大量花费之后显现的黯淡前景……,这一切让很多人丧失了对核转移克隆技术的耐心,逐渐将关注的目光转向干细胞技术。
更让人可喜的是,干细胞技术吸取教训,从一开始就避免制造动物成体,这不仅减少了早衰和成功率的问题,而且免除了人造生命的困惑。但这个免除又带来了另一个的悖论:人为地阻断胚胎发育成为生命的机会,把可能发展为人的胚胎硬生生拆成若干份,显然也不够人道。
关键词:反克隆人运动;道德;治疗性克隆
Abstract:At the time of the voice of human cloning on the upsurge,scientific groups launched the movement of anti-human cloning.Through analyzing the reason and choice of this movement,we had some new understanding of modern scientific profession moral,social responsibility and the attitude of scientific research.We must develop therapeutic cloning energetically in order to develop the useful and discard the useless of the value of clone technology indeed.
Key words:the movement of anti-human cloning;moral;therapeutic cloning
一、反克隆人运动的源起与反对对象的确立
尽管克隆人这个可能的技术目标,早已被许多国家的政府和一些国际组织基于大同小异的理由视为科学研究的“禁区”,这仍然无法阻挡住一些人的好奇心或别有用心。从1997年12月以来,一直有人宣称试图进行这种“危险”的、“违背人性”的克隆人实验。在世界各类媒体曾经大量报道过声称要进行克隆人实验的“科学人物”,依次有美国物理学博士理查德希德(Richard Seed)、意大利生育专家塞韦里诺安蒂诺里(Severino Antinori)、美国男性生育学专家帕诺斯扎沃斯(Panos Zavos)和法国生物化学专家布里吉特布瓦瑟利耶(Brigitte Boisselier)等人。这些“科学人物”在部分媒体的推波助澜下,掀起了一场声势浩大的、激进的“克隆人运动”,从而震憾了整个世界,引起了上至政府首脑、国际组织下至普通百姓的共同关注。为此,希德等人一度成为世界级“风云人物”,他们持续多年的克隆人言行总会引起媒体、社会公众、政府和科学界的广泛争论,并对克隆技术以及其它类别生物技术的发展产生了有待辩证分析的影响。由于存在着各种各样的制约因素,特别是生命本身所具有的高度复杂性以及技术难题的存在,“克隆人”至今并没有真正出世。当我们事后观察这场历经六年多的轰轰烈烈的“克隆人运动”时,明显给人一种“雷声大雨点小”的不真实感觉。可以说,所谓的“克隆人运动”实质上则是“克隆人舆论运动”。
有人不断地宣称要进行有关实验来实现克隆人目标,就有人不断地进行反对。在强烈的反对声中有不少来自科学界。于是,科学界反对的声音汇集成一场同样声势浩大的“反克隆人运动”。在科学界中,这两个运动之间的斗争十分激烈。一些科学组织开始对克隆人运动的发起者进行排斥,视他们为科学界的“越轨者”。例如,英国皇家爱丁堡学会作出决定,禁止安蒂诺里和扎沃斯参加该学会于2001年11月举行的一次以克隆技术为主题的科学辩论会。意大利医师协会在2001年8月公开警告安蒂诺里,若其一意孤行地进行他的克隆人实验,就将吊销他的行医执照。〔1〕在2001年8月7日,支持与反对克隆人的科学家在美国科学院进行有史以来科学界第一次就克隆问题的正面交锋。在会场上,双方争执的气氛如此浓烈,以至于这些平时非常理智的科学家在摄像机镜头前相互高声叫嚷,差一点就动起手来。〔2〕这充分反映出,科学界对如何设置克隆技术研究与发展目标,以及在应用此项技术的方向问题上存在着严重分歧。
“反克隆人”究竟反对的是什么?人们通常所说的反对克隆人,实际上并不是去反对那个虚拟的、名词意义的“克隆人”本身,而是在动词意义上反对以人为实验对象的技术操作,继而反对从事这种实验的研究者。虽然我们无法确认所有与克隆人相关的新闻报道是否完全属实,但我们应该相信,与克隆人相关的技术实践一直都在不同程度地进行着。
二、科学界的反对理由
纵观科学界对克隆人所持的反对理由,概括而论就是:克隆人研究存在着“技术不成熟”和“有悖人类伦理道德”。这两个理由中的任何一个就可以对克隆人行为坚决地说“不”!科学界为了寻求社会舆论和政府对生物技术、特别是克隆技术研究的支持,他们在这场反克隆人运动中扮演了积极而又重要的角色。其实,科学家们有一种担忧:一再喧哗的克隆人运动会严重扰乱社会公众和政府对克隆技术的支持态度,从而影响其正常发展。
1.克隆人研究的风险性
目前的动物体细胞克隆技术存在着难以预测和消除的技术风险,这已经成为人们在伦理学层面反对克隆人的一个重要科学依据。
(1)存在着克隆人技术吗
尽管“克隆人”概念早已在文学、科幻类影视作品中存在了。但现代克隆人运动的发起者显然是受到1997年2月克隆羊“多莉”出生消息的直接启发,才产生了克隆人的想法。同时,他们从哺乳动物克隆的成功个案中看到了实现克隆人的希望。在克隆人运动的发起者看来,人是动物,动物克隆技术也可能就是克隆人技术。然而,这两者之间有必然性吗?这种简单类比的合理性如何?
动物克隆技术无疑是一种现实存在。但是,存在着现实的克隆人技术吗?我们知道,技术是以其效用性为重要分类特征的。如果通过实施某种动物克隆技术能够达到产生“克隆人”的技术目标,这种技术应该是“克隆人技术”。否则,如果不能够成功地产生出“克隆人”来,即使存在着某类克隆技术,这类技术也决不应是什么“克隆人技术”。可是,以“克隆人”为目标的技术实践又为国际社会所禁止。这使得“克隆人技术”的存在与否就成为一个难以公开检验的问题。因此,人们目前的许多论断在很大程度上仍然属于推测性的,“虚”的成份很多。
(2)克隆人将存在着较多的风险性
无论是科学家还是普通公众,始终都是从动物克隆技术发展的现况来类比克隆人研究的发展前景,并作为进一步推论的逻辑基础。也即是,目前的动物克隆实验仍然处于初始阶段,克隆技术还很不成熟。在动物克隆实验中出现的高失败率、高风险、使用了大量的重组卵细胞、大量畸形后代以及发生排斥现象等问题,将会出现在克隆人研究中。如果仅仅通过某项动物克隆的成功个案来判断克隆技术的普遍可行性是错误的,至少是不严谨的。科学家认为,要将动物(如绵羊)克隆实验得出的技术经验,应用到人类个体身上并非是一件容易的事情。当这种不成熟的技术“硬要”作用于人体时,克隆人的过程将充满各式各样的危险。例如,英国胚胎学家威尔莫特认为,有很多理由可以考虑到,由扎沃斯和安蒂诺里等人宣布的克隆人实验将会有同样高的失败率,正如试图进行动物克隆时那样。并且,现在或者在可以预见的未来,没有可行的技术方法去检查动物胚胎所有基因组的发育状态。〔3〕因而,人们无法保证最后植入子宫内的胚胎是否能够发育正常,而不至于生下畸形儿或使代孕母体安全受到严重威胁。
另外,在上海召开的2002年国际人类基因组大会上,中国科学院副院长陈竺院士指出,最早站出来反对克隆人的正是培育出克隆羊的英国科学家,因为专家们最清楚,目前的技术离克隆人还远得很。……克隆羊“多莉”的成功,经历了277头克隆羊实验失败的波折,怪胎、畸形层出不穷,这一幕如果在克隆人时重演,谁来为277条生命的夭折负责?还有,克隆动物被发现存在早衰现象,尚无法解释。不顾这一切而匆忙进行克隆人,很可能酿成大错。〔4〕从陈竺院士的言论来看,他也是以动物克隆的情况来类比未来克隆人的情况。中外科学家反复以“多莉”羊的情况来观照克隆技术的发展,这说明在此领域中没有更多的经验证据来说明问题的实质和技术风险的大小。
2.克隆人行为违背了社会伦理
对于来自社会的对克隆人行为在伦理层面的指责,科学界不可能无动于衷。受此影响的科学家就发表了类似观点,如世界医学协会主席恩里克阿科尔西在2001年8月8日发表声明指出,把克隆技术用于人类自己“有悖于人类价值、伦理和道德原则”。他代表世界医学协会坚决反对克隆人实验计划。〔5〕从另外一个角度,威尔莫特对媒体说:“试想我的妻子与我和一个复制的‘我’三人生活在一起,那就会产生一个极不寻常的关系,对我们三个人中的每个人,尤其那个复制的‘我’都将十分尴尬。因此,必须坚决反对克隆人。”〔6〕
当然,科学家不是伦理学家、社会学家和法学家,他们不可能从伦理学、社会学和法学等层面对克隆人问题展开系统的、溯根求源式的学理分析。但是,他们作为现实的社会成员,他们在“克隆人”问题上就必然有着与其他社会成员相似的感觉。这样,科学界从社会伦理层面来反对克隆人研究就很正常了。
3.克隆人行为违背了科学道德
(1)科学道德与科技工作者的社会职责
道德属于一种社会意识,它是在一定社会条件下调整人们之间行为的规范和准则的总和。恩格斯曾经指出:“每个阶段,甚至每个行业,都各有各的道德。”〔7〕我们知道,古老的“希波克拉底誓言”(the Hippocratic Oath)作为医师团体的职业誓约书就要求从业者:应尽自己的知识与能力医治病人,不得有越分的医疗行为,并坚守品性与道德规范。那么,在科学技术的研究、开发和应用过程中,同样要求人们遵守一定的道德原则。
现代科学技术的社会功能越来越强大,对社会的渗透越来越广泛,也就越有可能引起更多的社会、伦理和法律等问题。科技工作者的社会责任比以前显得更加突出和重要。“为科学而科学”、“科学不考虑效用或利益” 等说法已经不合时宜,科技工作者必须对“应该追求何种知识”、“所追求的知识应置于何种地位”以及“如何应用这些知识”等一系列问题做出理性的分析和判断。这些问题早就引起科学界的重视了。在1955年7月15日,包括玻恩、海森堡和居里夫人在内的52位诺贝尔奖获得者在《迈瑙宣言》中,针对科学技术的社会价值反思说:“我们愉快地贡献我们的一切为科学服务。我们相信科学是通向人类幸福之路。但是,我们怀着惊恐的心情看到:也正是这个科学向人类提供了自杀的手段。”〔8〕
科技工作者有创新的自由和权利。但是,科学研究的自由永远不意味着为所欲为、肆意行事,科技工作者应对这种创新担负起相应的社会责任。科技工作者不能只关心自己的研究兴趣,更要关心科学技术的社会功能和社会影响。这既是现代社会对科技工作者的一种强烈要求,也是科技工作者应该担负的一项历史使命。其实,在1997年“多莉”羊出生之后,两大著名学术期刊Nature和Science除了报道与克隆技术研究有关的科学论文外,还连续发表大量出自科学家之手的评论文章,如“克隆:人将成为下一个”、“不要克隆人”、“风险与不确定性”、“‘多莉’的考证”以及“什么是克隆?并非你所想的那样”等。这充分表现出科学界对克隆技术发展所引起的社会风险问题的关注。今天,关心人类前途的科学家应该关注与克隆有关的伦理、法律和社会问题,保证克隆知识和技术服务于社会,而不是伤害人类社会。正如诺贝尔奖获得者、著名分子生物学家J. D. 沃森所说:“可以期待,许多生物学家,特别是那些从事无性繁殖研究的科学家,将会严肃地考虑它的含意,并展开科学讨论,用以教育世界人民。”〔9〕
在科学界已经形成如下一个规范:当一项技术在社会上有争议时,科技工作者要把社会利益放在首位来评价这项技术。还要求科技工作者在从事科学研究时要更多地考虑选题的社会价值,而不能仅仅在某种好奇心或兴趣的作用下随心所欲地从事研究,更不能从事旨在“哗众取宠”或“怪异”的研究目标,如为了“复活”死人而去克隆人或进行“人畜细胞融合”等。在2002年,威尔莫特强调指出,自从进行动物克隆试验之后,他从未考虑过进行克隆人试验,克隆人试验不仅会使被试验者冒着很大的风险,而且这种实验结果没有什么科学意义,不管从伦理道德上还是从医学上讲,都没有理由这样做。〔10〕
(2)盲目进行生物学实验是一种不负责任的行为
人们经常谈及的一个与科技工作者社会责任相关的生物技术研究案例是:在20世纪70年代初,美国斯坦福大学的伯格教授人工构成了第一个重组DNA杂交分子。不久,他的科学同行提醒他要注意重组DNA分子可能具有致癌性,带有重组分子的细菌大量增殖也有可能成为传播人类肿瘤的媒介,会在社会产生严重的不良后果。伯格教授就接受了同行建议,停止了自己的基因重组研究。他还在Nature上向全世界的科学家发出呼吁:在重组DNA分子潜在危害尚未弄清或在找到适当的防护措施之前,应自动停止有可能致癌的基因扩增实验。这些讨论导致美国政府在1976年颁布了“关于重组DNA分子研究的准则”,对转基因技术的研究、应用进行严格管制。后续的科学实践证明,伯格等人对转基因技术的危险性估计过高。只要人们在研究和实验过程中严加控制,妥善管理,认真对待,采取严密的防范措施,这些潜在危害是完全可以避免的。因此,美国政府在1979年就恢复了基因重组研究。〔11〕这种涉及生物技术社会利益与风险的科学争论具有深远的现实意义。这既是科技工作者社会责任感的自觉体现,也开创了一种应对新技术未知风险的合理程序。为避免新技术可能引起的祸害,应该制定出必要的管理计划与伦理规范,以暂时阻止那些后果尚未得到确切了解的实验。这种从人类社会整体利益出发选择科研课题的主张,既是一种科学选择,更是一种道德选择。
不少科学家认为,为了某种正当目的而进行生物学实验是没有过错的,但安蒂诺里等人的克隆人行为是不负责任的。只要体细胞核移植技术的安全性还不确定,只要人们还未充分探讨与克隆人体相关的道德问题以及不育夫妇是否还能够找到其它妊娠的方法,在明知会对当事人造成某种“伤害”和“风险”的情况下,而执意去从事这类技术活动,就是一种不负责任的行为,甚至是一种犯罪行为。
(3)与严谨的科学精神不符
人们应该如何看待克隆人研究以及有关报道呢?很多科学家批评说,安蒂诺里等人的研究,不仅无视目前动物克隆研究中出现的各种风险,没有提供令人信服的证据,也没有解释其所用的具体技术是什么,以供科学界评议。安蒂诺里等人的克隆人言行只是通过大众传媒来宣布,这与严谨、求实的科学精神是不相符的,却给人以“作秀”的感觉。美国《医学伦理通报》的编辑理查德尼科尔森说:“我认为安蒂诺里从来没有考虑过后代的利益,他的所作所为只是为了赢得个人的声望,是为了出名才一意孤行要进行这项极有争议的实验的。”〔12〕一些科学家强烈要求安蒂诺里等人对有关消息是否属实给予切实的澄清。
事实上,在科学界有不少人对克隆人运动提出严重质疑。例如,从逻辑上讲,美国宾夕法尼亚大学的阿瑟卡普兰教授说:“那些科学家们声称有200多对夫妻排着队,等候被带到某个偏僻的地方用克隆细胞进行人工受孕,然后他们会照料每一个成功怀孕的妇女,这一切听起来根本就不可信。”从技术上讲,纽约一家医疗中心生殖内分泌学主任马克索尔曾针对希德要克隆人一事说道:“很难想象在门诊所那样的条件下做这件事,除了引起轰动效应还能有什么别的。”〔13〕对于最近的“克隆人”新闻而言,身为“克隆援助”公司的“首席科学家”,布瓦瑟利耶却没有医学和生物学方面的学术背景,也从来没有发表过与克隆技术相关的研究论文。此种情况下,她又该如何开展克隆人研究呢?试问,他们的“克隆人”出生消息的可信度又在哪里呢?〔14〕在此,我们赞同我国知名学者周国平先生说过的一席话:“我对一切太喧嚣的事业和一切太张扬的感情都心存怀疑,它们总是使我想起莎士比亚对生命的嘲讽:‘充满了声音和狂热,里面空无一物’”。〔15〕科学研究不应只是一种外表非常热闹的事业,它更需要的是寂寞、孤独和宁静。
(4)反对以克隆人牟利
克隆人运动的一个重要动力,也就是一些人想象的有关克隆人的商业化企图和潜在的巨额利润空间。目前,我们不排除那些从事克隆人实验者试图从中谋利的可能。正如世界医学协会主席阿科尔西针对安蒂诺里宣称的克隆人计划所指,现在世界上准备实验的克隆人计划涉及到许多“经济利益”,这些计划企图将克隆技术变成“大笔交易”,通过实验追求“简单的商品成果”。因此,对于打算以违背科学道德的克隆人行为作为牟利的手段,则应该予以坚决反对。
三、克隆技术研究目标的理性选择
对克隆技术和“克隆人”的论争一直在提醒着科学界,有必要对克隆技术研究目标进行理性的选择。
1.克隆技术的研究禁区
(1)人为设定克隆技术“禁区”的软弱性
近几年,人们对科学技术的“禁区”问题谈论得比较多。在不少人(包括科学家)看来,克隆人研究应该在科学技术的研究禁区内。例如,出席2002年上海国际人类基因组大会的国际生命科学巨子们呼吁,要尽快为克隆研究立法,让克隆怪胎“胎死腹中”,还认为科学无禁区,但对“克隆人”实验行为应有禁区。〔16〕其实,在科学研究中,所谓的“禁区”往往是针对某项技术目标及其应用而设定的,并且“禁区”的设定往往要由道德和法律来配合。
但是,正如在道德、法律层面上有许多被禁止的事情,而现实社会中“伤风败俗”、违规、犯罪的情况却不断发生。从长远来看,克隆人技术目标是道德、法律所绝对禁止不了的。一方面,世界各国对待克隆人的态度并不尽相同,想实现克隆人技术目标者,完全可以找到规避法律的地点。禁止克隆人的法律会驱使那些执意克隆人的人士将实验室搬到现在远离这场争论的国家去。另一方面,只禁止“克隆人”实验,而没办法停止克隆技术的一切研究,这就使设定的克隆人“禁区”呈现出很大的软弱性和易突破性。如果动物体细胞克隆技术发展到十分成熟的地步,“克隆人”可能就会出现,人类社会迟早要面对这个挑战。即使视克隆人研究为严厉的刑事犯罪,最终也挡不住“克隆人”的出生。
(2)克隆技术自身发展的限制是克隆人强大的“禁区”
随着时间的流逝,人们的思想观念无疑会发生一定的变化。将来,人们也许对克隆人的主意显得泰然处之,也许会对“克隆人”的出生表现出一种宽容态度。从表面上看,克隆人技术过程并不十分复杂,只是用成年人的细胞核替换卵细胞核,再把培育好的融合细胞移植入人体子宫,慢慢地发育而成。但是,实际的技术操作过程相当复杂,是说起来容易做起来难的事情。正如许多专家所言,即使社会允许克隆人,但目前仍有许多重大的技术问题尚待克服和解决。因此,对于“克隆人”问题的现状,更确切地说是技术上“能不能做”的问题,而不是“应不应做”的问题。克隆技术自身发展的局限性是克隆人研究强大的“禁区”。
2.极力发展治疗性克隆的技术目标
任何一项技术都可用于不同的目标或领域,这是人们争议技术价值和技术伦理问题的一个重要原因。克隆技术在其技术效用范围内,也可以用于不同的方向,有着不同的技术目标。但是,“克隆人”的设想并不是动物体细胞克隆技术研究与开发者的原初目的。对于英国罗斯林研究所的动物克隆研究人员来讲,他们从事“克隆羊”研究并不在于去促成“克隆人”的出生。正如这项实验的参与者坎贝尔所说,这项研究成果的最大价值在于使改善动物品种成为可能,克隆人则违背了他们的本意。
为了减少克隆技术的社会伦理纷争,科学界早就主张把以人体为研究对象的动物克隆技术按照最终的应用目标进行分类,区分应持的态度。科学界希望政府的有关禁令只适用于禁止旨在以产生“克隆人”为技术目标的实验,而不包括有重要价值和发展前景的“治疗性克隆”。治疗性克隆是以人体为实验对象的克隆技术的一个重要发展方向,它是以治疗人类疾病和有效进行器官移植为目标,与以克隆出一个完整的人为目标的生殖性克隆有严格的不同。目前,许多科学家、科学组织以及一些国家的政府都发表声明,支持治疗性克隆的研究与开发。例如,威尔莫特等人指出,该研究正在导向编程胚胎干细胞变成特化的组织类型。这样能够用来再生神经细胞和心肌细胞,使患帕金森氏症、阿尔茨海默氏症和心脏病等疾病的病人受益。治疗性细胞克隆的潜在益处是巨大的,这种研究不应该同克隆人研究联系在一起。但是,社会公众对克隆人的过激反应可能会妨碍用胚胎干细胞来修补器官和组织的研究。〔17〕
另外,美国科学促进协会曾发表郑重声明,支持包括治疗性克隆在内的干细胞研究。还指出这些益处可能要在多年后才能显现出来,要真正实现它们,必须通过谨慎的研究,并且这种研究应该接受同行评议。目前,由于社会对于治疗性或研究性克隆,仍有很多宗教、伦理等方面的担忧。无论是政府还是私人部门开展的相关研究,都应该在严密的审查下才可以进行。在美国,反对治疗性克隆的声音比较强烈,因而大多数美国科学家对此现象深感忧虑。如果禁止治疗性克隆研究,美国的科学事业将遭遇寒流,国家利益会严重受损。在2001年4月10日,在布什总统发表讲话催促参议院批准全面禁止人类克隆法案后,美国40位诺贝尔科学奖获得者联名上书政府,要求立法支持治疗性克隆。正如Nature杂志在2001年5月发表的文章所指,美国一些反对治疗性克隆的人正在利用公众对生物技术的恐慌,但对待治疗性克隆研究的态度应该建立在理性分析的基础之上。〔18〕
3.克隆技术的理性研究态度
(1)去除克隆技术研究中的浮躁情结
通过对近六年来“克隆热”的思考,我们可以清楚地看到在世界范围内的生命科学界,特别是在动物克隆技术研究领域中,表现出一种普遍的浮躁情结。接连不断地有新的“克隆成果”通过媒体向社会宣布,并引起人们进一步地争论。在这种喧哗现象的背后,其实是一些研究者科学精神缺失、急功近利思想的一种表现。这种研究态度不利于克隆技术的健康发展与完善。例如,早在1998年年初,美国人希德就对媒体宣称他要准备克隆人。2001年,安蒂诺里和扎沃斯宣布要去克隆人,他们都没有做成。在2002年12月27日,归属“雷尔教”的布瓦瑟利耶在美国宣布世界首位克隆婴儿“夏娃”诞生,但她没有提供任何科学证据,还拒绝通过DNA测试来证实“夏娃”身份的真实性。正如《时代》周刊发文指出的那样,雷尔教派认为人类是外星人克隆的,与这样一个组织辩论科学、伦理、道德问题,简直是太荒谬了。在科学界无人为他们喝彩没有关系,他们要的只是“轰动效应”,从而募集到更多的金钱和追随者。但在针对克隆技术的严肃政策讨论中,他们却产生了“搅浑水”的效果。〔19〕时间推移到2004年1月17日,扎沃斯在新闻会上再次宣布:他所领导的研究小组在两个星期前已经把一个克隆人类胚胎成功地植入一名35岁的妇女体内,如果进展顺利,世界上第一个“克隆人”母亲有望在数周内正式怀孕。由于扎沃斯此前曾多次过类似的“克隆狂言”,世界各地权威生育专家对他的“重大突破”是众口一词地质疑。扎沃斯却自诩自己的“惊人成就”堪与“人类登月”相媲美。当记者问扎沃斯为何不出示任何科学证据就急着宣布克隆成果时,他显得有些恼火。〔20〕不知他们这样做到底是为什么?但不能不说这是一种浮躁心态的表现。
对此现象,美国康涅狄格大学的再生生物学研究中心主任杨向中教授指出:“学术成果应该以论文形式,经过严格审稿,在同行评审的杂志上发表,特别是国际认可的一流杂志(并不只限于《科学》、《自然》、《细胞》等)。此后,才应该考虑必要的新闻媒体报道。我们看到,由于胚胎生物技术,尤其是克隆技术的巨大社会影响力,一些科学家热衷于媒体的报道,甚至本末倒置以媒体报道代替了学术论文的发表。”〔21〕这就是说,科学家不能仅仅满足于通过大众传媒来宣布所谓的重大“科学成果”。例如,克隆绵羊“多莉”、克隆鼠等都是通过科学期刊宣布的,这也是媒体报道科技成果所应掌握的标准。
(2)去除克隆技术研究中的过分功利性
当科学研究工作不是在默默无闻地艰难探索着,而是整日暴露在媒体的镜头下时,科学研究就决不成其为科学研究了。这不过是少数研究人员科研动机不纯正、过分追名逐利的思想表现。对此,北京大学的潘文石先生曾经指出,他感到科学的观念在不同人的心目中是不一样的。一些人不知道科学是为人类创造、争取一个更美好的未来,为使人类的生活变得更加美好的一项事业。在今天,科学在很多地方、很多人眼里已经降低到一种谋生手段,只要拿到钱,发表更多的论文,去换取更多的名利地位就行。在这种情况下,就可以拿到更多的钱。于是,有人要组织更多的研究,而那种研究说实在的只是以作为目标,而不是以解决科学的一个实质问题或是对人类有真正造福为目标。最后,潘先生总结说:“这种科学,我觉得并不是真正的科学。”〔22〕可见,过分的功利性无疑会阻碍科学技术的研究与发展,而作为一名严肃、严谨的科技工作者,应该切实地树立起实事求是的科学精神,踏踏实实地做好各项研究工作,并具有强烈的社会责任感和历史使命感。
(3)重视生命科学基础研究
尽管人们期望着克隆技术能很快得到实际应用,为人们创造出奇迹。但是,在许多基本问题没有弄清之前,科学家们还必须继续探讨克隆技术的可行性。克隆技术的进步无疑要取决于生命科学基础研究的深入发展。没有对生命的本质及其运动机理进行长期的探索性研究而获得的更多知识,是不可能对生命个体进行正确操纵或改变的。例如,曾溢滔院士指出,培育出世界上第一例克隆羊“多莉”的研究人员,关键在于他们的基础研究很扎实,搞清了一些理论问题,掌握了不少规律。这些虽然只是技术上的突破,却离不开基础理论研究的支撑。现在大家都很看重科研成果,特别是那些出产品的应用性研究成果。但是,如果忽视基础研究,不掌握其中的规律,是很难成功的。基础研究带出许多技术上的革命,而技术上的革命又提出很多新的研究课题,使得基础研究再深入一步。〔23〕在科学研究中,我们不能指望“跳跃式”的一下达到世界最高水平。
至2003年,DNA双螺旋结构已经发现了50周年。这50年间,生命的很多秘密已经被破译,但剩下的秘密更多,一切只不过是刚刚开始。因此,著名分子生物学家沃森在接受美国《时代》周刊采访时曾表示,今天比我们起步的时候有更多的新疆域,未来几百年中,还会有足够多的问题需要人们去应对。〔24〕只有在对生命充分认识的基础上,才可能使生物技术(包括克隆技术)的许多益人性目标成为现实。我们必须以一种“持重而平静的心情”,一项“热切而有秩序的工作”来迎接现代生物技术辉煌发展的明天。这正是科学界中的反克隆人运动给我们的一个重要启示。
参考文献
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〔22〕黄艾禾.我为什么反对克隆大熊猫——对潘文石教授的访谈[J].三思评论,1999(5):93-102.
关键词:科学本质观视角;初中科学教学;策略研究
一、科学本质观视角下的初中科学教学策略研究
科学已经不再是停留在理论上了,科学技术是科学发展道路上的关键点,在初中的科学教材书上,有许多技术与科学的例子,例如:克隆技术,克隆技术经历过3个发展阶段,第一个阶段对微生物进行克隆,这种克隆技术让一个单独的细菌快速的繁衍出了一个和它体细胞结构完全相同的细菌群,第二个发展阶段时生物克隆技术,这个技术是利用复制遗传基因DNA对生物进行克隆技术,第三个阶段是克隆动物,利用第一个阶段细菌克隆的实验来对动物进行克隆技术,由动物的一个细胞克隆出相同的一个动物。通过这三组的举例、实验,科学家开始证实克隆技术的真实存在,在1996年,科学家利用克隆技术克隆了一只羊,这只羊叫多利,多利的诞生最特别的是它不是由和卵子结合而生产出来的,而是将绵阳的卵细胞中所有遗传物质提取出来,使卵细胞变成了一个空壳,然后再从另一只羊身上取出乳腺细胞,将乳腺细胞输入空壳中,这个过程造就了一个没受过精还有新物质的卵细胞,经过卵细胞的分裂逐渐形成胚胎,然后再把胚胎放入母羊的体内,母羊经过分娩后多利就诞生了。克隆技术的诞生使科学技术在世界得到了重大的突破。从这个案例可以看出,科学实验和技术两者缺一不可,但是,学生在课堂上离这些技术都很遥远,教材上的内容普遍都是通过文字的叙述来得到实验答案,教师也不会去一一的解说实验过程,导致教学效果不理想,因此,教师在课堂上应挑选重要的科学内容对学生进行讲解,对科学教材的专业术语进行口语化的解释,使科学教材知识更容易被学生所接纳。
教师讲解完磁悬浮列车的原理和结构后,以提问的方式和学生进行交流,例如,教师可根据磁悬浮列车的原理提问这种新列车与传统的列车相比较有哪些优点,为什么列车可以悬浮在轨道上方,这种轨道在行驶过程中有哪些优点等等,传统的教学方式是教师把教学内容写在黑板上讲解,是学生在座位上一言不发的听课和写习题,是以全盘接受的方式去接受知识,但是,这种教学方式只会让学生的思想戴上枷锁,无法让学生自由的创造、大胆的创新,随着新的教学方式,教师在课堂上提出相关的问题,学生用自己的思维方式去思考,通过寻找答案的方式去探究目标,这种新的教学方式让学生在课堂上不再是死记硬背,也不再是枯燥的只听教师的讲解,这种教学方式使学生找回了科学热情,通过自己的研究领悟到更多的知识,这种知识是传统的教学方式无法达到的。
在科学的不断发展中,科学知识在课堂上仅仅靠观察、实验、证据这三个方法去进行科学实验,导致教学内容变的抽象化,许多专业名词无法通俗易懂,在这个科技发达的时代,初中教学可以采用多媒体的教学方式去讲解课程,多媒体教学在教学过程中很多方面是传统教学方式达不到的,例如:第一,多媒体教学的运用中,可使许多科学内容不再抽象化,使科学内容更加直观,加快学习的进度,使科学技术更通俗易懂。第二,教学方式从繁复的文字变成了简单的图片形式,教师在这个过程中不用反复的去解释科学现象。第三,传统的教学中通常以粉笔和黑板为表达形式,而多媒体形式的教学让课堂更生动,增加了学生学习的主动性,使课堂更有趣。第四,科学中的许多技术都是课堂上无法研究的,因为环境的限制,许多科学研究过程都需要用到大型器材和空旷的环境,但是,有了多媒体的教学方式后,科学的技术过程可以通过多媒体播放技术来进行演绎,使学校的教学方式不再只停留在对课本知识的讲解上,使科学以生动的形式表达出来,这也不仅提高了学生对知识的兴趣,也让学生对科学的技术过程更了解。
二、结束语
综上所述,我们可以发现科学改变的不仅仅是生活,也改变了整个社会的发展方向,科学正在影响着人们的未来,在初中科学教学中,让学生认识科学的本质这是一个长期的培养目标,在科学的教学方式上,教师要通过让学生自己去思考和探究科学的本质观,培养学生的创造力和良好的科学素养。
参考文献:
[1]徐蓉.初中生科学本质观调查及提升策略[J].课程与教学论,2011,(3):53
西北农林科技大学科研楼最北边的二楼,整层都是动物医学院的实验室。其中,农业部动物生物技术重点实验室就设在这里。此前,这里曾是农业部动物生殖生理和胚胎工程重点开放实验室。
实验室主任张涌生病在西安住院,不便于接受采访。张涌的弟子权富生教授向记者详细介绍了近些年实验室的研究进展及其成果。
今年1月23日,张涌及其团队研究的克隆羊阳阳在过了15岁生日后去世,被做成标本永远安置于克隆羊基地。“母羊的寿命一般是8到10岁,阳阳已算很高寿的了,因为身份特殊,得到了特殊照顾。”权富生说。
阳阳的特殊,在于她不仅是中国活下来的首例体细胞克隆山羊,在世界上也是第一例。
上篇 克隆羊及其应用
2000年6月22日晚间,西北农林科技大学克隆羊基地,一只白山羊诞下了一只青灰色的山羊。张涌亲自替她取名为“阳阳”,希望她能健康成长。
“山羊一般是白色的,青山羊的颜色是灰青色,为了更直观,所以用了青山羊。”权富生解释选择克隆青山羊的个中缘由。
阳阳并不是基地诞下的首例体细胞克隆山羊,却是中国、乃至世界活下来的首例,且活成了羊界的寿星佬。
在阳阳出生六天前,基地迎来了第一只克隆山羊的出世。张涌为其取名为“元元”,意即“第一”。不幸的是,三十六小时之后,元元因“肺部发育不全”,加之天气太热等原因而死亡。面对逝去的元元,张涌的心如箭穿般地痛。
1956年3月,张涌出生于内蒙古边陲的和林格尔县。1981年,他从内蒙古农牧学院兽医系毕业留校任助教。1984年考进西农大读研,接着又读了博士。
“张涌教授天赋高,聪明刻苦。”权富生介绍说,“29岁就已经是教授了。”
西农大的动物胚胎工程研究始于上世纪70年代,当时,中国家畜产科学开拓者之一的王建辰教授,亦即张涌的博士生导师,敏锐地意识到胚胎移植技术的广阔发展前景,带领一批研究人员开始进行胚胎移植试验。1980年,两只鲜胚胎移植山羊在这所学校诞生。1984年,西农大建立了山羊胚胎工程实验室。
张涌一直专注于哺乳动物培育生物工程的理论及技术研究。读硕士期间,他负责完成的“小鼠胚胎分割方法及同卵双生试验”被誉为开创我国哺乳动物胚胎分割成功先例;随后,他负责完成的“山羊胚胎分割及同卵双生试验”,被同行专家鉴定为具有国际先进水平的优秀科研成果。
胚胎分割对现在的硕士生来说,是一个很简单的实验,因为可以使用先进的仪器,但在以前则属于很前沿的一项研究。最具挑战性的地方在于,胚胎要手工分割。张涌与此相关的硕士论文获得了省科技进步一等奖。
读博士期间,张涌主持完成的“小鼠山羊半胚冷冻和冻胚分割试验”被同行专家鉴定为具有国际领先水平,其博士论文获陕西省优秀博士论文。“当时还没有全国优博论文。”权富生说。
1990年,张涌成功培育出了世界上首批7头胚胎克隆山羊;1995年,他利用胚胎核移植―去掉一卵细胞的细胞核,植入另一受精卵的胚胎核,克隆出45只山羊,形成了当时世界上最大的一群胚胎克隆动物群体。张涌因而被誉为“中国克隆羊之父”。
1996年,西农大畜牧系的种羊场专门划给了张涌作为哺乳动物发育生物工程科研基地。2000年,经国务院批准,该基地正式被命名为“中国克隆动物基地”。
克隆,“Clone”的音译,即复制的意思,属于“无性繁殖”的一种。后代与前代有着完全相同的遗传特征。从技术层面讲,克隆分为胚胎克隆和体细胞克隆两个层级。
1997年,克隆绵羊“多莉”面世。“多莉”的诞生,打破了教科书上的“从成年动物的体细胞进行克隆是不可能的”这一教条,使世界生物遗传技术向前跨进了一大步。
这对张涌来说是一个巨大的刺激。他利用胚胎核移植克隆出山羊后,就开始尝试用体细胞克隆山羊,但一直没能成功。
1999年末,张涌从一只山东小青羊耳朵后面取下一块皮肤,进行单个细胞克隆,待其成熟后将细胞核取出,注入到去核后的卵母细胞中,卵母细胞来自另一只山羊,经培育形成克隆胚胎,并分别移入两只白母山羊的子宫内。
2000年6月,随着元元以及阳阳相继出生,张涌终于登上世界动物克隆技术的制高点。
2001年8月8日,克隆羊阳阳成功诞生了一对龙凤胎―“欢欢”和“庆庆”,其父亲系世界首批胚胎克隆安哥拉山羊,证明体细胞克隆羊、胚胎克隆羊与普通羊一样具有自然生殖繁衍的功能,这在世界尚属首例。几年后,阳阳已是五代同堂了。
据权富生介绍,克隆技术在胚胎育种、优良个体方面有不可比拟的优势。日常生活中,有些羊主要用于产毛,有的羊是产肉的,有些羊主要是产奶的。应用克隆技术可以把两种或三种羊的优点集于一种羊身上,克隆出肉好吃、产奶多、又能产毛的羊。
“中国克隆动物基地克隆出不膻的种羊,用以繁殖不膻的体重超过500公斤的肉羊;还克隆出日产奶是其它奶羊几倍、甚至十几倍的奶羊。最为神奇的是,该基地在培育高产奶山羊的同时,创造性地在山羊的胚胎中植入人乳基因,繁殖出了能产‘人奶’的山羊。”权富生说。
张涌和他的同事们围绕两个世界级“羊”难题开展工作:一是让更多的克隆羊宝宝诞生,提高克隆动物的成功率;二是让克隆羊“身价”更高,生产出有重要经济、营养、医疗价值的转基因克隆羊。
下篇 挑战转基因牛
2015年3月,张涌带领的课题组成功培育出抗结核病的转基因牛,其牛奶并不含转基因成分。
牛结核病是一种慢性传染病,在世界范围内广泛传播,尤其在亚洲、非洲不发达地区,目前还没有办法有效地控制和消除。公开资料显示,由牛结核分枝杆菌引起的结核病,还是一种人畜共患病,可由动物传播给人,并在人类之间传播,对公共卫生也产生严重威胁。
相关论文已发表在知名学术期刊PNAS(《美国科学院院刊》)上,论文题目为《TALEN介导插入sp110基因能增加牛对结核病的抗性》。TALEN是进行基因改造的方法之一,能精确地对目标基因进行缺失、插入等突变。与其他方法比,其特点是精确性。
论文称,该研究将有助于控制和预防牛结核病,研究中建立的方法为其他抗病动物的育种工作提供了前瞻性探索。这是TALEN技术首次应用于牛基因组的改造。
2004年2月6日凌晨,张涌一直守候在羊圈旁,直到第四代体细胞克隆山羊出生,并为之取名“笑笑”。离开基地不久,张涌便病倒了,被确诊为冠心病、大面积心肌梗死。
“治疗期间使用了进口溶栓药,很贵,一针几十万,是从一种牛的奶里提取的溶血蛋白。”权富生说:“病愈后的张涌教授,对牛有了浓厚的研究兴趣。”
克隆牛项目是从2006年起步的。
第一个研究项目是克隆培育牛奶含溶血蛋白的牛,但没进入生产阶段。接着克隆一种肉牛,这种肉牛的肉很贵,在香港一公斤100美元,目前克隆牛基地有400多头。
2009年11月25日,张涌培育的世界第一例转人防御素基因的克隆奶牛通过剖腹产降生,其牛奶含有人的防御素。据介绍,实验室将400枚转基因胚胎移植到200头黄牛受体,六个月后监测妊娠受体30头,现获17头转人防御素基因的克隆牛,3头转人溶菌霉素基因克隆牛。这项技术的应用前景是,奶牛的奶里含有能将细菌溶解的物质,这样牛就不会得乳腺炎,可大大减少抗菌素的使用。
转基因抗病牛的整个培育过程,可以简单地归结成三个部分:首先对细胞进行基因改造,在实验室取一个牛的细胞,将外源抗病基因转到细胞里;其次,待带有此基因的细胞发育后,进行分割,将单个细胞放在取了核的卵细胞里;最后,将卵细胞移植到黄牛受体子宫里发育成个体。
抗口蹄疫转基因克隆牛,是实验室的另一项研究成果,目前只处于育种材料阶段。
“之所以用黄牛做受体,是因为黄牛比奶牛便宜,可以降低实验成本。”权富生解释道。
截至目前,实验室做的都是一种技术研究。转基因牛都还没进入实际应用中,牛奶、牛肉以及牛的排泄物的环境安全等一系列问题处于中试阶段。“将转基因牛的奶、肉给实验鼠吃,进行对比实验,观察老鼠生长的情况,观察器官、血液变化,如果没发现变化,说明没有不利影响,是安全的。实验动物除了老鼠,还有猪、羊等大型动物。”权富生介绍说,“现在转基因动物都处于安全隔离阶段,即将牛圈在一个地方,不和外界接触。等确定测试安全之后,才会和非转基因牛混在一起养,进入环境释放阶段。”
2015年1月25日,由陕西省科技厅组织河南农业大学张改平院士等全国9名同行专家对张涌主持完成的“牛羊基因定点精确编辑技术研究与应用”项目进行成果鉴定,专家们认为该研究成果达到国际领先水平,对推动抗病基因工程育种和乳腺生物反应器技术的发展,提升我国牛羊业种质创新水平具有重大意义,具有广阔应用前景。
今年4月,西农大进行的一场“与身边的科学家面对面”活动中,张涌针对学生们关心的转基因的安全性进行了科普。
“西药治病具有针对性,成分、分子结构以及副作用都明明白白地标注;中药的成分不是很清楚,副作用也不详,稀里糊涂喝一碗药,也说不清会有什么副作用。而我们就认为西药不好,西药有副作用,中药好,中药没有副作用。”张涌一番关于什么是安全的比喻,惹得听讲座的同学哈哈大笑。
论文关键词:生物技术;伦理问题;思考
21世纪是生命科学的世纪,生物技术的发展对人类和社会的影响深远。而生物技术引发的伦理问题,已成为世界的焦点议题。如何合理的应用生物技术造福人类和社会,是众多学者和科学家急需解决的问题。
一、现代生物技术研究的新进展
进入21世纪,生物技术正处于发展成熟阶段,生物技术的应用已经渗透到我们生活中许多与生物无关的角落。生物技术的发展至今已经揭示了许多生命现象的本质及其规律,但生命现象极其复杂,目前仍有许多课题有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干细胞、转基因食品、人类基因组计划、组织工程等研究和实际应用等领域取得了成果。
(一)克隆技术。克隆原意是无性繁殖,即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因都是相同的。克隆技术首先用于动物,动物克隆就是通过无性繁殖方式,由动物细胞产生的遗传形状相同的动物个体。克隆羊多莉是首例克隆成功的动物。动物克隆为我们进一步揭示生命的奥妙及人类的自我认识展现了全新的视野。
(二)胚胎干细胞。干细胞是生物体在生长发育过程中起“主干”作用的高度未分化细胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。干细胞分为三大类:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞之所以全能,是指它可以分化成人体全部细胞类型,进而构建心、肝、肾、肺等多种组织和器官,最终发育成一个完整的个体。全能干细胞再进一步分裂、分化中又形成了各种多能干细胞。多能干细胞具有分化为多种细胞组织的潜能,但是却失去了发育成完整个体的能力。
(三)转基因食品。转基因食品是利用生物技术将某些生物的基因转移到其他物种中去,从而改造生物的遗传物质,使其在性质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或以这种生物为原料,加工出来的食品都被称为转基因食品。转基因食品在欧美应进入人们的日常生活中。有资料表明,在欧洲,玉米钻心虫每年要毁坏4000万吨玉米,占世界玉米总产量的7%,但是如果把分离出来的抗钻心虫基因植入玉米中去,就可培育出抗虫害的玉米,这种玉米就是转基因食品。
二、现代技术发展引发的伦理问题
(一)关于克隆人的争议。从“多莉”羊的克隆成功,待几年来其他克隆动物的尝试,克隆技术正不断发展。目前科学界把对人体的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。科学界和伦理界对治疗性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人则遭到很大的抵制。克隆人给伦理道德方面带来了巨大的冲击,对现有的社会关系、家庭结构造成了巨大的冲击。另外,克隆人的身份难以认定,使人伦关系发生模糊、混乱乃至颠倒,进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。
(二)胚盘干细胞研究中的生命伦理问题。由于胚盘干细胞的制备是离不开人类卵子、胚盘以及克隆技术的,而卵子与胚盘在一些不同的国家和宗教界被视为是生命的起源,与活着的婴儿没有什么不同,所以在许多国家是被严格禁止的。坚持认为可以用人类胚胎做实验的人认为:1、早期胚胎仅是一团细胞,尚难称其为人的一条生命,从胚泡内细胞培养成人的胚胎干细胞,并没有杀死细胞,只是改变细胞的命运;2、培养胚盘干细胞是用于治疗现在还无法治愈的组织坏死性疾病,让病人恢复健康,完全是合乎人类伦理道德。
(三)转基因食品的潜在危险。对转基因食品发展有两种态度:支持者极力宣传其带给人类充足的粮食和新型抗病虫策略;反对者则强调人为地用基因技术改变神武,会给人体健康和环境带来危害。基因表达调控是个复杂的生命现象。目前,人类对基因的活动实施了解还不够透彻,还没有十足的把握控制基因中组后的结果。1993年英国的一份报告列出了一些人们对于转基因食品应用的来努力方面的主要担忧:1、人类基因转入食品动物,如将人类基因因子与凝血的蛋白质的基因转入绵羊中;2、某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中,这可能触怒犹太人和穆斯林,列入将猪的基因转入绵羊;3、动物基因转入植物中,可能会引起一些素食者的特别关注。
三、现代生物技术发展存在的伦理问题对策
现代生物技术的飞速发展,引发诸多伦理问题,发人深思。为了促进生物技术的和谐发展,应采取相应对策和措施。科学预言,21世纪是生物技术发展的黄金时期,全国普及大众伦理学知识尤为重要,设置伦理学咨询机构,利用各种媒体宣传伦理学知识,增强大众的伦理学意识,提高全民族的整体伦理水平。同时,我们还应改变传统伦理观念,发展中国特色的生命伦理学。总体上,生命伦理学应和国际生命伦理学保持一致,但又要保持中国的特色。另外,培养生命伦理专业人才,解决人才匮乏的局面。生命伦理学的发展任道重远,生命伦理学人才匮乏问题需要解决,设置生命伦理学专业,加快专业人才培养规模势在必行,特别应注重研究生、博士生的培养。
[论文摘要]当今世界经济 发展 已经进入了一个新的 历史 阶段,即知识经济时代。在知识经济时代,高科技产业成为经济增长的第一支柱产业。当代国际社会的竞争,是综合国力的竞争,是 科学 技术的竞争。而高科技产业已经成为当今国际竞争的焦点和大国竞相争夺的战略制高点。
目前世界经济发展已经进人了一个新的历史阶段,即知识经济时代。在知识经济时代,高科技产业成为经济增长的第一支柱产业。当代国际社会的竞争,是综合国力的竞争,是科学技术的竞争,而高科技产业已经成为当今国际竞争的焦点和大国竞相争夺的战略制高点。冷战结束前后,许多国家特别是以美国为代表的发达国家,就开始强化研究开发投资、推动高科技产业发展,夺取下个世纪产业发展的技术制高点,并将其作为各自国际竞争战略的核心和国家战略的重点。
随着亚洲 金融 危机的爆发,世界各国普遍意识到,除了外部因素外,产业结构不合理也是导致本次危机的一个重要因素。作为世界经济发展的前沿,高科技产业领域的国际竞争将更加白热化。可以预见,谁抢先把握高科技产业发展的主动权,谁就将在这一轮大调整中抢占优势地位,在这次危机过后取得经济发展的主导权。世纪之交高科技发展的趋势主要表现在以下几个方面。
(一)信息技术将充分发挥前导作用。随着信息技术的飞速发展,它将更好地起到前导和统领作用,渗透到各个领域。信息技术将促进 工业 自动化、金融自动化、办公自动化、服务自协化,使整个社会的生产方式、生活方式等发生深刻变化,不但大大提高社会的运行速度和效益,同时也会改变人们的时空观念。
在巨大的全球性信息 网络 上,日本商人正跃跃欲试,积极研究对因特网商业价值的开发与利用。当前,日本 企业 开设的主页(ho~一page)已经涵盖了有商业价值的 电子 读物、广告、招聘信息、重大商业活动信息、金融服务、住处检索服务、通讯贩卖等方面。关联企业之间利用因特网进行即时信息交换和推销订货业务,使效率大为提高。由于因特网是直接连通个人用户的,所以,因特网上的商务活动将首先在与个人相关的经营领域中活跃起来,地域性的网上商务活动将先于跨国商务活动而得到发展。从技术上讲,信息通讯革命是 计算 机与通讯的结合,不过,数字化与光纤通讯网的完善,以及卫星的利用,才使大量信息即时、双向传递成为可能。随着软件开发的扩展,多媒体产业正在形成巨大的新消费市场。日本当前正在加紧开发多媒体技术,其应用范围将涵盖汽车制造业(在汽车中安装电视接收及卫星导航装置等)、流通业、 教育 和宗教界、广告与出版和印刷业等。可以预料,通过将计算机、电子游戏、mtv } vcd与通讯、电视结合起来,将极大地改变以往的住处传播方式。
随着微电子、光电子技术及纳米技术的进步,卫生通信、遥感和全球定位系统、宽频带高速数字综合网络、信息压缩与高速传输、人工智能、多媒体技术和虚拟现实技术等前沿技术将取得进展,人类将逐渐地全面进人信息时代。为此,各国对信息技术的开发十分重视,如美国就确定了2010年前重点开发的10项电子信息技术,它们是虚拟现实技术、高清晰度电视和显示器、光子学与光电子学、定点通信、x射线光刻技术、多芯片模块、超导技术、神经网络、语言和图形识别、人工智能。美国为继续它在信息技术领域的领先地位,已加强了计算机网络领域中关键技术的研究开发力度。美国前总统克林顿于1998年2月在其1999财政年度政府预算方案中提出,联邦政府将投资1.1亿美元以加快“新一代因特网”计划的全面实施。“新一代因特网”计划于1996年10月提出,其主要目的是开展先进网络应用领域。该计划的实施时间为5年。计划完全实施后,将彻底更新遍布美国的计算机网络系统,使其以比目前因特网快100(〕倍的速度传信息,从而实现声音、图像信号的实时传递。
(二)生物技术将加速商品化。生物技术是21世纪技术的核心,生物技术正在影响社会,深人人们的生活。1996年度诺贝尔奖获得者、美国化学家罗伯特·柯尔说:“本世纪是物 理学 和化学的世纪,下个世纪显然是生物学的世纪。”
目前,生物技术已成为高新技术领域的重要部分,世界各国有100(〕多家公司、研究所或大学从事生物技术的研究和开发,美国、日本、英国等国走在前列。基因的分离、拄增、重组以及体细胞的克隆技术都已实现,某些蛋白质的结构和功能已经探明。快速繁殖脱毒、组织培养、胚胎移植、胚胎切割和单克隆抗体等技术已进人实用阶段。
科学家已从单个基因的测序转到有计划、大规模地测绘人类、水稻等重要生物体的基因图谱。水稻等重要农作物基因组计划的成功实施及基因工程技术的深人研究,将发生新的农业革命。全世界已有6000多项农作物方面的生物技术研究成果进人田间试验,抗虫害的转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国和加拿大的数百万公顷土地上试种。菲律宾国际水稻研究所育成的“超级稻”,在3年内可推广种植,它可以使水稻单产提高20% -25%。美国提出了“向生物技术要产量”的口号,美国南伊利诺伊大学的科学家正在进行抗病育种的研究工作,1997年时已育成6个能自体抗病的农作物新品种,该校目前正集中力量培育能自体抗病的黄豆新品种。
正在实施中的人类基因组项目将在本世纪初完成,这将极大地推动医学领域的研究活动,有利于人们的健康。许多危害人类的疾病,如心血管病、癌症、艾滋病、糖尿病等,将得到有效的预防、 治疗 和控制。美国有数十家公司已用“合理药物设计”法设计超级药物,这种方法能把生物技术和化学紧密地结合起来,研制的超级药物能医治目前药物不能医治的癌症、艾滋病和多发性硬化病等多种致命疾病,有的已经进人人体试验阶段。专家们预计,这方面的研究将对遗传机制、发育机制和免疫机制有更多的了解,而且对了解生物进化过程也有重大的意义。
克隆技术是一个具有划时代意义的重大科技突破,1997年英国克隆的“多莉”羊的出生,引起世界范围的高度重视,科学家认为它预示着“21世纪人类将全面进人克隆时代”。克隆的本意是指无性繁殖,即复制、拷贝生物,而不用依靠父母来繁殖。采用克隆技术,可以加快良种家畜物业的繁殖,从而有可能使畜牧业发生一场革命;克隆技术可以培养出一批批优质的牛羊品种,以满足人们的需要;可以拯救濒危野生动物,保持生态平衡;可在医学领域大量生产人们所急需的许多名贵药品。此外,采用克隆技术,可以对植物的细胞、组织或器官等进行克隆,改变“靠天吃饭”的传统农业。克隆技术的发展将会改变人类的生存环境,大大造福于人类。
生物技术与计算机技术相结合,也逐渐成为生物技术领域的新趋势。生物芯片计算机正在研制之中,美国艾菲梅特里克斯公司宣布用dna成功地制成生物芯片,可用于读取活组织基因进化而来的涌动信息流。这是生物技术与计算机技术融合的结晶。
(三)新材料得到广泛采用。 科学 家和工程学家预测,21世纪的新材料将向着不同材料复合方面 发展 ,研制的一种性能优于母体单体材料的“先进复合材料”将是解决适应各高技术的特殊需要的全新概念的新材料技术。本世纪材料科技的发展具有功能化、复合化、智能化特征,最活跃的将是信息功能材料、纳米材料、高等陶瓷、生物材料、复合材料等。具有高比强度、高比刚度、耐高温高压、耐磨耐蚀等极端条件的结构材料、智能材料等也将进一步受到重视而获得新的发展。
新材料发展的经历和趋势表明,新材料技术对包括信息技术、生物技术在内的其他高技术的突破和发展起着基础作用,专家们预测新材料产业正在有力地推动世界新的产业革命。德国分析了世界各国高技术发展计划, 总结 出21世纪九大重点领域,首选是先进材料,其次是纳米技术、微 电子 学、光子学、微系统工程、软件与 计算 机模拟、分子电子学、细胞生物技术、生产与管理工程。在这9个领域中列出多个课题,其中属于先进材料的有2}’项,在其他领域中与材料直接相关的课题有27项,如纳米技术的纳米材料、微电子学中的信息存储微电子材料、高温超导材料等。在未来高技术课题中,有关先进材料的课题占60%以上。
随着科技的发展特别是信息技术的发展,人们将越来越多地利用计算机来设计新材料,目前材料设计已日益发展成为 现代 材料科技中一个重要的基础领域。材料设计大体上可分成以下几大类:在数据库知识库基础上,利用计算机进行性能预报;利用计算机模拟提示材料微观结构和性能关系;在突破已知理论或总结实验 规律 的基础上,提出新概念并采用新技术来研制新材料;深人研究各种条件下材料的生长过程,探索和开创合成材料的新途径;选定重点目标,组织多学科力量联合设计某种新材料。
(四)环保技术和环保产业成为竞争热点。在21世纪,人类将更加普遍、理性、科学地节制生育和消费,更加重视人类的生存环境和质量,注重保护 自然 界动植物的多样性和自然生态,重视地球上有限资源的合理利用和可再生循环。
随着环保观念和持续发展观念的日益深人人心,各国环保投资不断增长,越来越多的国家力求在环保产业和环保市场获得优势,环保技术和环保产业成为国际竞争的又一个热点。在农业生产领域,开发水土保持型生态农业已成为根治环境恶化、发展环保产业的重要手段。这种农业生产模式,是以水土保持为主要手段,以恢复良性生态 经济 系统为中心,形成高效的农业生产系统,达到生态效益、经济效益和社会效益的有机统一。目前世界许多地方荒漠化严重蔓延,在这个地区建立水土保持型生态农业,能根治环境恶化,提高系统生产力,这是今后的发展方向。
各发达国家空前重视开发环保技术,目前,一场争夺环保技术制高点的国际竞争十分激烈。在无氟制冷技术上,美国和西欧之间展开争夺;在资源回收方面,日本和西欧互相竞赛。为了在竞争中获得优势,美国微软公司、日本、西欧在环保产业中大量应用计算机技术和新材料,开发科技含量高的环保产品。
科学家们还在环保领域大量采用生物技术,以遏制环境继续恶化的趋势。目前开发的主要技术有:用生物方法处理污水;用微生物脱硫防治大气污染;用细菌降解清除污染物;用无污染生物农药防治农作物虫害;培育抗病虫害农作物;开发实用的生物降解塑料。
(五)宇宙开发将空前活跃。航开技术在经历了半个多世纪的发展后,将加快实用化和商品化的步伐,发展各种更先进的实用人造卫星。迄今为止,仅美国和前苏联就发射了近500颗人造卫星。本世纪初,各国计划发射的卫星将超过100()颗,其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被认为最有商业发展前途。此外,开发月球资源和扩大太空生产能力将成为现实,星际远航也将踏上新的征途。如果进展顺利,人类有可能在21世纪20年代实现月球采矿的计划。
[论文摘要]当今世界经济发展已经进入了一个新的历史阶段,即知识经济时代。在知识经济时代,高科技产业成为经济增长的第一支柱产业。当代国际社会的竞争,是综合国力的竞争,是科学技术的竞争。而高科技产业已经成为当今国际竞争的焦点和大国竞相争夺的战略制高点。
目前世界经济发展已经进人了一个新的历史阶段,即知识经济时代。在知识经济时代,高科技产业成为经济增长的第一支柱产业。当代国际社会的竞争,是综合国力的竞争,是科学技术的竞争,而高科技产业已经成为当今国际竞争的焦点和大国竞相争夺的战略制高点。冷战结束前后,许多国家特别是以美国为代表的发达国家,就开始强化研究开发投资、推动高科技产业发展,夺取下个世纪产业发展的技术制高点,并将其作为各自国际竞争战略的核心和国家战略的重点。
随着亚洲金融危机的爆发,世界各国普遍意识到,除了外部因素外,产业结构不合理也是导致本次危机的一个重要因素。作为世界经济发展的前沿,高科技产业领域的国际竞争将更加白热化。可以预见,谁抢先把握高科技产业发展的主动权,谁就将在这一轮大调整中抢占优势地位,在这次危机过后取得经济发展的主导权。世纪之交高科技发展的趋势主要表现在以下几个方面。
(一)信息技术将充分发挥前导作用。随着信息技术的飞速发展,它将更好地起到前导和统领作用,渗透到各个领域。信息技术将促进工业自动化、金融自动化、办公自动化、服务自协化,使整个社会的生产方式、生活方式等发生深刻变化,不但大大提高社会的运行速度和效益,同时也会改变人们的时空观念。
在巨大的全球性信息网络上,日本商人正跃跃欲试,积极研究对因特网商业价值的开发与利用。当前,日本企业开设的主页(Ho~一page)已经涵盖了有商业价值的电子读物、广告、招聘信息、重大商业活动信息、金融服务、住处检索服务、通讯贩卖等方面。关联企业之间利用因特网进行即时信息交换和推销订货业务,使效率大为提高。由于因特网是直接连通个人用户的,所以,因特网上的商务活动将首先在与个人相关的经营领域中活跃起来,地域性的网上商务活动将先于跨国商务活动而得到发展。从技术上讲,信息通讯革命是计算机与通讯的结合,不过,数字化与光纤通讯网的完善,以及卫星的利用,才使大量信息即时、双向传递成为可能。随着软件开发的扩展,多媒体产业正在形成巨大的新消费市场。日本当前正在加紧开发多媒体技术,其应用范围将涵盖汽车制造业(在汽车中安装电视接收及卫星导航装置等)、流通业、教育和宗教界、广告与出版和印刷业等。可以预料,通过将计算机、电子游戏、MTV}VCD与通讯、电视结合起来,将极大地改变以往的住处传播方式。
随着微电子、光电子技术及纳米技术的进步,卫生通信、遥感和全球定位系统、宽频带高速数字综合网络、信息压缩与高速传输、人工智能、多媒体技术和虚拟现实技术等前沿技术将取得进展,人类将逐渐地全面进人信息时代。为此,各国对信息技术的开发十分重视,如美国就确定了2010年前重点开发的10项电子信息技术,它们是虚拟现实技术、高清晰度电视和显示器、光子学与光电子学、定点通信、X射线光刻技术、多芯片模块、超导技术、神经网络、语言和图形识别、人工智能。美国为继续它在信息技术领域的领先地位,已加强了计算机网络领域中关键技术的研究开发力度。美国前总统克林顿于1998年2月在其1999财政年度政府预算方案中提出,联邦政府将投资1.1亿美元以加快“新一代因特网”计划的全面实施。“新一代因特网”计划于1996年10月提出,其主要目的是开展先进网络应用领域。该计划的实施时间为5年。计划完全实施后,将彻底更新遍布美国的计算机网络系统,使其以比目前因特网快100(〕倍的速度传信息,从而实现声音、图像信号的实时传递。
(二)生物技术将加速商品化。生物技术是21世纪技术的核心,生物技术正在影响社会,深人人们的生活。1996年度诺贝尔奖获得者、美国化学家罗伯特·柯尔说:“本世纪是物理学和化学的世纪,下个世纪显然是生物学的世纪。”
目前,生物技术已成为高新技术领域的重要部分,世界各国有100(〕多家公司、研究所或大学从事生物技术的研究和开发,美国、日本、英国等国走在前列。基因的分离、拄增、重组以及体细胞的克隆技术都已实现,某些蛋白质的结构和功能已经探明。快速繁殖脱毒、组织培养、胚胎移植、胚胎切割和单克隆抗体等技术已进人实用阶段。
科学家已从单个基因的测序转到有计划、大规模地测绘人类、水稻等重要生物体的基因图谱。水稻等重要农作物基因组计划的成功实施及基因工程技术的深人研究,将发生新的农业革命。全世界已有6000多项农作物方面的生物技术研究成果进人田间试验,抗虫害的转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国和加拿大的数百万公顷土地上试种。菲律宾国际水稻研究所育成的“超级稻”,在3年内可推广种植,它可以使水稻单产提高20%-25%。美国提出了“向生物技术要产量”的口号,美国南伊利诺伊大学的科学家正在进行抗病育种的研究工作,1997年时已育成6个能自体抗病的农作物新品种,该校目前正集中力量培育能自体抗病的黄豆新品种。
正在实施中的人类基因组项目将在本世纪初完成,这将极大地推动医学领域的研究活动,有利于人们的健康。许多危害人类的疾病,如心血管病、癌症、艾滋病、糖尿病等,将得到有效的预防、治疗和控制。美国有数十家公司已用“合理药物设计”法设计超级药物,这种方法能把生物技术和化学紧密地结合起来,研制的超级药物能医治目前药物不能医治的癌症、艾滋病和多发性硬化病等多种致命疾病,有的已经进人人体试验阶段。专家们预计,这方面的研究将对遗传机制、发育机制和免疫机制有更多的了解,而且对了解生物进化过程也有重大的意义。
克隆技术是一个具有划时代意义的重大科技突破,1997年英国克隆的“多莉”羊的出生,引起世界范围的高度重视,科学家认为它预示着“21世纪人类将全面进人克隆时代”。克隆的本意是指无性繁殖,即复制、拷贝生物,而不用依靠父母来繁殖。采用克隆技术,可以加快良种家畜物业的繁殖,从而有可能使畜牧业发生一场革命;克隆技术可以培养出一批批优质的牛羊品种,以满足人们的需要;可以拯救濒危野生动物,保持生态平衡;可在医学领域大量生产人们所急需的许多名贵药品。此外,采用克隆技术,可以对植物的细胞、组织或器官等进行克隆,改变“靠天吃饭”的传统农业。克隆技术的发展将会改变人类的生存环境,大大造福于人类。
生物技术与计算机技术相结合,也逐渐成为生物技术领域的新趋势。生物芯片计算机正在研制之中,美国艾菲梅特里克斯公司宣布用DNA成功地制成生物芯片,可用于读取活组织基因进化而来的涌动信息流。这是生物技术与计算机技术融合的结晶。
(三)新材料得到广泛采用。科学家和工程学家预测,21世纪的新材料将向着不同材料复合方面发展,研制的一种性能优于母体单体材料的“先进复合材料”将是解决适应各高技术的特殊需要的全新概念的新材料技术。本世纪材料科技的发展具有功能化、复合化、智能化特征,最活跃的将是信息功能材料、纳米材料、高等陶瓷、生物材料、复合材料等。具有高比强度、高比刚度、耐高温高压、耐磨耐蚀等极端条件的结构材料、智能材料等也将进一步受到重视而获得新的发展。
新材料发展的经历和趋势表明,新材料技术对包括信息技术、生物技术在内的其他高技术的突破和发展起着基础作用,专家们预测新材料产业正在有力地推动世界新的产业革命。德国分析了世界各国高技术发展计划,总结出21世纪九大重点领域,首选是先进材料,其次是纳米技术、微电子学、光子学、微系统工程、软件与计算机模拟、分子电子学、细胞生物技术、生产与管理工程。在这9个领域中列出多个课题,其中属于先进材料的有2}’项,在其他领域中与材料直接相关的课题有27项,如纳米技术的纳米材料、微电子学中的信息存储微电子材料、高温超导材料等。在未来高技术课题中,有关先进材料的课题占60%以上。
随着科技的发展特别是信息技术的发展,人们将越来越多地利用计算机来设计新材料,目前材料设计已日益发展成为现代材料科技中一个重要的基础领域。材料设计大体上可分成以下几大类:在数据库知识库基础上,利用计算机进行性能预报;利用计算机模拟提示材料微观结构和性能关系;在突破已知理论或总结实验规律的基础上,提出新概念并采用新技术来研制新材料;深人研究各种条件下材料的生长过程,探索和开创合成材料的新途径;选定重点目标,组织多学科力量联合设计某种新材料。
(四)环保技术和环保产业成为竞争热点。在21世纪,人类将更加普遍、理性、科学地节制生育和消费,更加重视人类的生存环境和质量,注重保护自然界动植物的多样性和自然生态,重视地球上有限资源的合理利用和可再生循环。
随着环保观念和持续发展观念的日益深人人心,各国环保投资不断增长,越来越多的国家力求在环保产业和环保市场获得优势,环保技术和环保产业成为国际竞争的又一个热点。在农业生产领域,开发水土保持型生态农业已成为根治环境恶化、发展环保产业的重要手段。这种农业生产模式,是以水土保持为主要手段,以恢复良性生态经济系统为中心,形成高效的农业生产系统,达到生态效益、经济效益和社会效益的有机统一。目前世界许多地方荒漠化严重蔓延,在这个地区建立水土保持型生态农业,能根治环境恶化,提高系统生产力,这是今后的发展方向。
各发达国家空前重视开发环保技术,目前,一场争夺环保技术制高点的国际竞争十分激烈。在无氟制冷技术上,美国和西欧之间展开争夺;在资源回收方面,日本和西欧互相竞赛。为了在竞争中获得优势,美国微软公司、日本、西欧在环保产业中大量应用计算机技术和新材料,开发科技含量高的环保产品。
科学家们还在环保领域大量采用生物技术,以遏制环境继续恶化的趋势。目前开发的主要技术有:用生物方法处理污水;用微生物脱硫防治大气污染;用细菌降解清除污染物;用无污染生物农药防治农作物虫害;培育抗病虫害农作物;开发实用的生物降解塑料。
(五)宇宙开发将空前活跃。航开技术在经历了半个多世纪的发展后,将加快实用化和商品化的步伐,发展各种更先进的实用人造卫星。迄今为止,仅美国和前苏联就发射了近500颗人造卫星。本世纪初,各国计划发射的卫星将超过100()颗,其中通信卫星、全球定位卫星和地球资源卫星被认为最有商业发展前途。此外,开发月球资源和扩大太空生产能力将成为现实,星际远航也将踏上新的征途。如果进展顺利,人类有可能在21世纪20年代实现月球采矿的计划。
一、多媒体手段与语文课堂融合的意义
多媒体手段是近年来得到普及与推广的现代化教学手段,其最为显著的作用是打破了传统媒体的限制,让语文课堂变得更加活泼,更具活力,更加有利于教学成效的提升。多媒体手段在语文教学中的融合具有三个方面的显著特征。
1.增强了教学生动性
在以师生讲解为主的课堂中插入一段动画演示,一段音乐或是几幅图画,这对于教学生动性的提高大有帮助。多媒体手段可以让语文教学走出单纯口头说教的境地,变得更加生动形象,更具吸引力。
2.激发了学生积极性
对于小学生而言,他们好奇心强,对教学活动中出现的新事物具有强烈的探究欲望。多媒体手段的演示可以让学生眼前一亮,对这些新奇事物充满兴趣,他们在语文课堂上的学习积极性就得到了有效提高。
3.提高了内容丰富性
以往挂图、投影是教学信息补充的主要手段,而这一方式最为明显的不足是容量欠缺,无法满足学生探究的兴趣。有了多媒体的帮助,海量的储存就可以为语文教学提供大量的信息,这是任何一种传统媒体所无法相提并论的,对于丰富教学内容具有显著的促进功能。
二、小学语文课堂运用多媒体的关键节点
在小学语文教学中,运用多媒体手段应当选取最为恰当的切入点进行运用,笔者在教学中主要抓住三个关键节点,有效提高教学成效。
1.运用多媒体有效激发学生的学习兴趣
小学语文教材中所选入的课文涉及各个方面,面广量大,许多内容在学生的印象中缺乏直观的感知。教师可以运用多媒体手段,介绍一些与此相关的事物,以调动学生的学习兴趣。例如,在《奇妙的克隆》教学中,笔者运用动画短片作为教学导入的内容,讲述的是一个小朋友运用克隆技术制造出几个一模一样的人,一个帮他上学,一个帮他练琴,还有一个帮他参加运动会。他自己乐得逍遥,整天玩乐。这样的动画小故事一下子激起了学生的兴趣。笔者在学生欣赏完之后进行引导:同学们,这就是我们今天所要讲的克隆技术,虽然这只是一个笑话,但是与克隆技术的原理是一样的。有了这样的形象导入,学生的兴趣被有效调动起来,迫不及待地进入到新课的学习之中,学生学习的兴趣得到了有效激发。
2.运用多媒体有效丰富课堂教学内容
课堂教学内容的丰富程度对教学活动的开展效果具有显著的影响,教师要着眼于教材的内容进行拓展,不能完全局限于课文的文字表述和插图,要通过多媒体手段的介入,提供丰富形象的补充信息,从而让语文课堂更加生动,蕴含更多的信息量。例如,在《埃及的金字塔》一课的教学中,笔者运用多媒体课件,从不同角度向学生演示了金字塔的图像,从远到近、从上到下,以及运用动画模拟向学生展示了埃及金字塔的内部构造。有了这样的空间演示,学生对接下来的学习活动不仅提高了兴趣,而且提高了理解分析能力,课堂教学的内容得到了有效补充和完善。在语文教学课堂上,多媒体手段可以补充大量的信息,有课文内容的情境再现,有作者的背景资料,也有与课文内容相关的补充信息等等。这些方面的有效运用让语文教学活动能够更加吸引学生的注意力,更加有助于学生的深刻理解,打造了生动形象的语文课堂,这也是提高小学语文教学效率非常重要的手段之一。
3.运用多媒体手段深化思想教育效果
科学研究和科技创新保持了良好的发展势头
“十五”期间共承担各类科研项目695项,其中国家级项目69项,省部级项目301项。奖励方面,学院共获得国家级奖励4项,省部级奖励65项,其中“‘银果’和‘银泰’农用杀菌活性的发现与应用研究”于2003年获国家科技进步二等奖, “中国丛枝菌根研究”于2005年获山东省自然科学一等奖,“人工模拟银杏杀菌剂研制与应用”、“克隆牛技术的研究”、“灰树花发酵液多糖提取及其药理作用研究”、“五龙鹅(豁眼鹅)品种选育和推广”、“体细胞克隆牛繁殖技能检测及胚胎移植试验研究”五项科研成果分别于2001、2002、2003、2004年获山东省科技进步一等奖。申请专利30余项;发表学术论文4329篇,其中核心期刊2353篇,被SCI、EI收录136篇;编著专著、教材131部。克隆技术、仿生农药等重大科研成果多次被新华社、中央电视台新闻联播和科技博览节目报道。
科技成果转化工作实现了新的突破
继“绿帝原药及10%绿帝乳油生产技术”以500万元转让给山东京蓬药业有限公司后,2002年4月学院“灰树花液体发酵及发酵液多糖提取技术”以900万元转让给山东京博集团,2004年4月玉米杂交种“LN3”生产经营许可权也成功转让给中国种子集团公司,转让金额100万元。2005年,学院“玫瑰精油萃取技术”以100万元股份价与山东济南建工集团联合成立山东玫苑生物技术有限公司。“樟芝发酵全液活性物质的提取研究”已通过鉴定,达国际领先水平,技术转让工作正在进行中。在教育部科技发展中心2003年公布的全国高等学校科技转让实际收入前100名的高校名单中,该校居全国34位、全国农林院校第二位、山东省高校第一位(山东省7所高校人围)。
社会服务工作取得了较快发展
建立校外科研示范基地30多处,先后与省内外60多个县市区建立了长期合作关系,创造了良好社会效益和经济效益,2004年被省政府授予“全省农业科研与技术推广先进单位”称号。该校线虫研究室承担了青岛市出口泡菜的检验检疫任务,在2005年中韩泡菜出口贸易摩擦的关键时期,以科学有力的证据为中方赢得了主动权,得到了青岛市有关部门高度评价。
三峡奇石是大自然的杰作,是无声的诗、不朽的画。请看,这枚名“天鹅戏水”的三峡奇石。这是一尊光滑圆润的三峡石,画面上,一只形态美丽的天鹅,它或许刚欣赏完满城的飞花,它或许刚饱览了草原的风光,它或许刚翱翔蓝天从云端飞出,一路万水千山,无限风光。猛然间,它俯视大地,差点儿惊叫出声,天下竟然还有这么美丽的风景:只见青山幽幽,奇峰雄立,流水潺潺。再仔细看,碧波荡漾的江面上,一叶叶白帆正逆江而上,江面上不时掠过一只只翠鸟……江山如此多娇!天鹅猛收住翅膀,向下一个猛扎动作,它也想亲一亲清澈的三峡水,翅膀溅起了点点水花。
天鹅是吉祥、美好的象征,三峡水清澈、明净。愿这尊载着三峡人诚挚祝福、带着自然灵气的三峡石能给远方的客人带来好运,带来吉祥。也愿我们的友谊天长地久!
(《请天鹅捎去祝福》湖北宜昌一考生)
文章先用“无声的诗、不朽的画”总起,引出说明对象,然后张开想象的翅膀,细腻地描述三峡石上“风景”的优美,点明“天鹅戏水”的寓意。文章想象丰富,动静结合,多用短句,虽是说明文,却富有诗意和文采,给读者以美的享受。
那么,如何把说明文写出彩,我们可以从以下几个方面下工夫:
一、精选说明对象,让内容更新奇。选材新颖,不仅是对记叙文、议论文的要求,说明文选材亦是如此。提及说明文,我们不能老是把目光“锁定”在课桌、文具等老生常谈的说明对象上,要关注新事物,新现象,说明的内容才能出新。可关注科技新成果,如电脑、网络、克隆技术、基因、纳米技术、航天飞机、“嫦娥一号”等;也可以是生活中新出现的事物和现象,如信用卡、钟点工、家教等。
作者:刘艳 单位:天津师范大学
计算机房的管理与维护
安全第一和以人为本的管理高校要求学生在教室或机房进行教学活动时一定要确保安全,如果发现任何安全隐患必须马上向有关人员或部门报告。计算机房的显著位置都贴有第一责任人的姓名、联系电话,为了方便学生的学习,所有的机房内都张贴一些规章制度,比如安全与环保制度、学生实验守则、实验室仪器设备管理制度等等。软硬件维护和网络与数据安全(1)软硬件维护。目前机房普遍使用的是Win-dowsXP或Windows2000操作系统,而许多软件都是基于Windows操作系统,每台微机上都要安装这些操作系统和各种常用教学软件,这是一件既耗时、又无聊的重复工作。面对将来的数百台微机,如何快速安装系统及如何保护好已安装的系统就显得非常重要。其做法应是:先安装一台微机的操作系统和所有常用软件,然后使用GHOST克隆技术将整个系统通过网络将该文件传送到其它微机上,这样就完成了所有微机的系统安装工作。(2)网络与数据安全。为了保证每台安装好系统的微机都能正常使用,实验室可使用硬盘保护卡,它可以对计算机的硬盘进行分区保护。使用这种硬盘保护的技术,计算机系统在遭受病毒侵袭、用户使用不当等破坏而瘫痪时,管理人员只需在系统自检后使用系统恢复功能,就可以使系统在短短的时间内完成恢复到保护前的状态,对正常的教学上机没有丝毫影响。网络设有防火墙,机器设有CMOS等各种安全口令。非常注重计算机病毒的预防和杀毒工作,定时升级,基本上可以保证系统不受病毒侵害。网络环境及管理、硬盘保护技术和GHOST克隆技术的完美结合,使得资源共享成为现实,能极大地提高系统的安装和恢复速度,有效地保证正常的教学上机。机房开放方面的管理工作高校的计算机房一般开放的时间不同。各校根据自己的教学情况制定不同的开放时间。从方便学生学习的角度来看,开放时间长一些为好。一般高校都会开放部分教室作为自习教室,方便一些需要晚上看书的同学。同样计算机房如果能长时间开放,可以方便一些做课题、写论文、编程序的同学。另一方面,即使有些学生自己有电脑,但考虑到在宿舍通宵用的话,可能会影响其他同学的休息。还有,对于电脑等电器设备而言,“越是不用越是容易坏”是有一定道理的,加上计算机升级换代较快,使用几年之后肯定要淘汰,所以还不如赶在淘汰前好好利用。关于上机费问题,中国的许多大学,凡教学计划规定的上机(如安排在机房上课等)是免费的,但课后的自由上机一般由各个学校自行规定。
加强学习交流,不断提高管理人员的业务素质
现代社会,计算机的应用能力已经成为现代人基本技能,高校学生使用计算机的热情也空前高涨。计算机技术的发展可谓是日新月异,各种先进软件和网络技术的应用及各种计算机病毒的侵袭,都会给计算机机房的管理和维护带来许多新的问题。如何不断加强机房的网络系统和徽机系统的安全,使其更加有效地服务于实验教学上机和如何掌握不断推陈出新的计算机技术,满足学生不断膨胀的求知欲望,是每一位机房管理人员必须面对的永恒课题。机房管理工作是很复杂的综合性工作,其科学性、技术性、专业性都很强,机房管理人员水平的高低,直接影响着学生掌握知识的程度、机器的利用率及计算机的技术寿命。要加强实验队伍的建设,注重实验人员的技术培训,真正提高实验人员的自身素质,才能提高实验室的管理水平,促进实验室的更好发展。通过以上的介绍与分析,能让我们获得一些有益的启示,对高校的计算机房建设与管理工作起到积极的推动作用。
关键词:PCR;农业技术;发展简史;基本原理
中图分类号: Q555 文献标识码:A
在生物学领域中,聚合酶链式反应作为体外扩增基因序列的生物技术占有很重要的位置,并且与分子克隆技术和DNA序列分析方法构成了分子生物学实验工作和学习的基础。PCR技术的发明成为了生物界的里程碑并且是分子生物学的一项伟大的革命,它随之带来的是分子生物学以及生物技术在工业和产业的推进和发展[1]。
1 PCR技术发展简史
1971年Khorana最早提出了一个大胆的设想,那就是核酸体外扩增。但是,当时对于基因的排序和测序分析方法并不成熟,还没有发现对热定性的DNA聚合酶,所以这个想法没有任何实际意义的[2]。1985年美国的Kary Mullis受到高速公路的启发,在科学Science杂志上发表了PCR技术学术论文。20世纪80年代初,美国科学家Keohanog通过对实验室中所使用的酶的改进,大大提高了扩增的可实行性[3-5]。在之后的几十年里,PCR技术已经发展为十几种研究领域。
2常用的PCR技术
2.1 原位PCR
原位PCR是在组织切片或组织细胞里进行的PCR反应,它具有高度特异敏感和细胞定位能力,可以在细胞和分子水平上检测转特定的基因序列 [2]。
2.2 不对称PCR
不对称PCR是在PCR反应过程中采用两种不同浓度的寡核苷酸引物,经过若干轮采用循环后,待低浓度的引物被消耗尽,随后的循环只产生高浓度的产物既延伸产物,结果产生了大量的特异单链DNA[2]。
2.3 逆转录—PCR
逆转录PCR是以反转录DNA即cDNA作为模板进行PCR反应,能够使mRNA呈现多态性并且利用基因表达测定的强度和鉴定已被转录的序列是否发生突变,主要克隆mRNA的3’和5’的末端序列,以及可以从非常少量的信使RNA样品中构建cDNA文库[5]。可以使分析一些极为微量的RNA样品变为可能[6-8]。
2.4 反向PCR
PCR只能扩增两端序列已知的基因片段,PCR可扩增中间一段已知序列,而两端序列未知的基因片段不扩增。反向PCR的目的在于扩增一段已知序列旁侧的DNA,也就是说这一反应体系不是在一对引物之间而是在引物外侧合成DNA。
2.5 多重PCR
多重PCR在同一个PCR反应系统中加入了两对或两对以上的寡核苷酸引物,并且同时能扩增出数量较多的核酸片段的PCR,其反应原理和操作过程一般与其他PCR相同[4-7]。
2.6巢式PCR
巢式PCR是一种变异的聚合酶链反应(PCR),使用两对PCR引物扩增完整的片段。第1对PCR引物扩增片段和普通PCR相似。第2对引物称为巢式引物结合在第一次PCR产物内部,使得第2次PCR扩增片段短于第1次扩增 。
2.7锚定PCR
用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴,然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增[8]。
2.8重组PCR
重组PCR就是使两个不相邻的基因片段重组在一起的PCR。但是重组PCR所重组的基因片段长度都在1kb左右,因此在长片段的重组技术和提高准确度来说目前还有比较大的难度。
2.9定量PCR技术
PCR技术是指以外参或内参为标准,通过对PCR终产物的分析或PCR过程的监测,进行PCR起始模板量的定量。目前,主要采用定量的PCR方法主要包括设立内参照物的定量PCR、极限稀释法、荧光定量PCR、FQ-PCR、定时定量PCR等。
2.10 热不对称性PCR
热不对称性PCR是以基因组的DNA作为模板,并且利用依照目标的序列已知序列设计出3个具有较高退火温度的嵌套特异性引物,和一个长度较为短Tm值的随机简并引物进行组合,通过3轮具有热不对称的温度循环进行分级和扩增PCR,并且在获得已知序列的侧翼序列后用3个嵌套特异性引物分别与简并引物组合来进行PCR反应。
3 结论
PCR技术是一种极为重要的分子生物学研究的基础技术,还可以成为基因工程来提供目的基因,并且广泛地应用在亲自鉴定、个体识别、免疫配型、疾病诊断等方面。可以说,PCR技术已经渗透到生物科学的各个领域。
参考文献
[1] 章静波,黄东阳,方瑾,等.细胞生物学实验技术[M].化学工业出版社,2006:173-178.
[2] 吴文麟,黄东益,庄南生. 原位PCR及其在植物研究中的应用[J].热带农业科学,2006,26(2):65-69.
[3] 章维锗,邢军,刘军,等.现代分子生物学实验手册[M].科学出版社,2003:269-275.
[4] 邓文星,张映.实时荧光定量PCR技术综述[J].生物技术通报,2007(5):93-103.
[5] 赵红庆,宛锡铜,黄留玉.多重PCR技术在病原检测中的应用[J].生物技术通讯,2008,18(9):863-865.
[6] 黄留玉.PCR最新技术原理、方法及应用[M].化学工业出版社,2005:245-247.
[7] 黄留玉,史兆兴,苏国富,等.PCR最新技术原理、方法及应用[M].化学工业出版社,2004: 258-260.
关键词:趣味课堂; 幽默; 激发; 增强; 兴趣
中图分类号:G633.91文献标识码:B文章编号:1006-5962(2013)04-0179-01
我们生物学是以实验为基础的自然科学,实验教学可以帮助学生形成生物概念,理解和巩固生物知识,提高分析问题、解决问题的能力,但内容比较抽象,有些内容很难,而学生的初中生物知识又极度欠缺,这给教学带来很大难度。如何让这样的高中生物课变得生动有趣,是高中生物教师必须钻研的问题。
兴趣是学习最好的导师,只有培养好学生的学习兴趣,才能使学生由被动接受的学习方式转化为主动学习。如何提高学生学习生物的兴趣呢?就此,我找到一些方法,现介绍如下:
1以生动和幽默的语言表达激活课堂
前苏联著名教育家苏霍姆林斯曾经说过:"教师的语言素质,在极大程度上决定着学生在课堂上的脑力劳动效率"。生动幽默的语言就好像"味精"一样,如果投放适量,一定会使课堂"这锅菜"美味十足、回味无穷、充满活力。那些形象而贴切的比喻、幽默而风趣的表达,,把晦涩难懂的问题阐述得深入浅出、通俗易懂;那些旁征博引、左右逢源的精彩讲解,使每节课都不再是一种枯燥而单调的程序,而是一个充满乐趣和创造性的过程。
1.1以形象而贴切的比喻使讲解深入浅出、通俗易懂。
例如:原核生物的代表生物可用口诀"一支细线可难找",分别代表的是衣原体、支原体、细菌、放线菌、立克次氏体、蓝藻;微量元素的种类有:铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍等8种,死记硬背很难记住,可用谐音字编成口诀"铁门碰醒铜母驴呢";在讲解细胞的有丝分裂时,可以把分裂间期比喻成"十月怀胎",把分裂期比喻成"一朝分娩","十月怀胎"为"一朝分娩"做了充分的前期准备,所以"分裂间期"在前,为"分裂期"做准备,"十月怀胎"历时长而"一朝分娩"历时短,在讲到有丝分裂后期姐妹染色单体分开时,可以打比方说两个姐妹染色单体是"面对面""挥挥手"各自离开,分开时很伤心,"面对面",难舍难分,而不是"背对背"的决裂,这样的讲解可以防止学生在画图时把姐妹染色单体画成背对背分开。这些比喻使学生如临其境、如闻其声、如见其形,给学生留下深刻印象,一下子点燃了学生的学习热情和兴趣,便于学生更好地理解和接受的概念和知识点。
1.2以学生耳熟能详的电话广告词、谚语、成语等点燃学生的学习激情。
有些电视广告词、谚语、成语等蕴藏着许多生物学知识,为生物教学提供了大量的宝贵资源。在教学中把耳熟能详的电话广告词、谚语、成语等引入课堂,加强了"书本世界"与学生"生活世界"的链接,是所授知识不再局限于教科书,而是深入到学生熟悉的日常生活和经验中,能更好地引发学生的讨论和探究欲望。例如:在讲到几种无机盐的作用时,教师可以在课堂上引入"健康的体魄,来源于'碘碘'滴滴"、万丈高楼平地起,层层都是"钙"起来、"聪明伶俐,坚持补锌;有锌万事成;用心的妈妈会用'锌'"等学生熟悉的广告词,然后提问学生:"上面广告中提到了哪些化学元素?能否用学过的生物学知识来解释这些广告中包含的生物学道理?"
2巧用故事
在介绍"遗传"时,我先给学生讲了一个小故事:美国的一位舞蹈女明星,拒绝了许多风流潇洒的公子哥们的追求,却写信向长相普通,不修边幅的科学家爱因斯坦求爱。她写道:"如果我们结婚,我相信我们的后代一定会像您那样的聪明,像我一样的漂亮。"请问:"如果他们结了婚,她能梦想成真,遂其心愿吗?"同学们议论纷纷,虽答不全,但对此都产生了浓厚兴趣。趁此时机,我再由浅入深,层层分析基因组合的特点和结果,同学们听来饶有兴趣,收到了事半功倍的教学效果。
3给每节课开好头,激发兴趣
学习兴趣是学生学习的动力,是学生基于自己的学习需要而表现出来的一种认识倾向,它是学好一门课的内在驱动力。俗话说:"良好的开端是成功的一半。"教师对每堂课的开场白应该认真仔细推敲,要使开场白起到激起学生兴趣,从而为传授新知识扫清心理障碍,就必须根据不同情况、不同的内容设计不同的导言。例如:在讲噬菌体侵染大肠杆菌这个实验时,可以开玩笑地说:"噬菌体的DNA到了大肠杆菌后,住在别人家,吃别人的,用别人的,最后还把人家的大房子给拆了,真是一个没良心的家伙",风趣的语言博得学生开怀大笑的同时,为计算DNA分子半保留复制的百分比做好了铺垫。
4联系社会热点
热点问题最富吸引力,选择热点问题,有利于开拓学生视野,活跃学生思维。例如:在讲述"无性生殖"时,联系"克隆羊"技术,简介"克隆人"的情况,继1997年克隆羊"多利"引起科学界的轰动后,1998年初,美国科学家理查德.度德宣布一项克隆计划,表示要在短期内"制造"出第一个克隆人,并打算将生产过程企业化,最终目标是在美国国内及海外设置多个复制诊所。此举引起了全世界对克隆技术的关注和讨论,各国政府及科学家们都对此项计划进行了批驳。为什么大家都要反对"克隆人计划"呢?引导学生从这一技术发展对人类文明和希望的困扰与威胁,从人类社会伦理道德等方面进行讨论,使学生对无性繁殖的概念及无性繁殖技术的发展有了进一步的认识。这样,既活化了课堂教学,又进一步培养了学生学习生物的兴趣。
罗伯特・特拉弗斯认为:"教学是一种独具特色的表演艺术",教师要善于以生动和幽默的表达把生物学课堂激活,用笑声将其装点得更加美丽动人,如此寓教于乐,使学生在开怀大笑的同时如沐浴春风、受益匪浅。俗话说:功夫不负有心人。只要我们热爱学生,乐于奉献,在平时的工作中勤于钻研,高中生物课一定会生动有趣。经过几年的摸索和教学实践,我越发地感到:浓厚的兴趣,能加强学生学习的自觉性,能培养学生探索精神,开发他们的创造能力;浓厚的兴趣,还会减弱学生学习中的疲劳,从而提高效率,取得优异成绩。
参考文献
[1]王晓芬,罗杰斯人本主义心理学述评,南京师范大学教育科学学院
论文关键词:生命科技 发展 伦理价值 冲突
人类一直在科学技术与社会伦理的撞击与融合中寻求发展,而一次次的撞击无时不对科学技术与伦理的发展起到引导和促进作用。近现代科学的发展,没有什么比生物医学科技制造出更多新的伦理难题了。一方面,生命科技在研究生命现象及其本质、生物与环境之间的相互关系方面拓宽了我们的视野,生命科技的发展为人们提供了人类有可能进入一个按照自身需要改造和创造生命及新物种的科学领域,它标志着人类在更深层次上认识自身有了坚实的科学依据。但同时,随着生命科技的深入发展和广泛运用,传统的生命伦理秩序被打破,并迎来前所未有的挑战。
一、价值冲突的主要表现
20世纪60~70年代以来,尤其进入到了21世纪,生命科技得到了飞速发展。但正由于其发展往往具有超前性,而生命伦理作为一种社会意识又往往滞后,再加上社会舆论对生命科技的鼓吹,以及别有用心社会力量的诱导,生命科技与生命伦理的碰撞出现了前所未有的激烈。首先我们分析一下当前其冲突的主要表现。
1.生殖干预技术遭遇伦理困惑。一般意义上的生殖干预主要是利用生物医学技术在生命体诞生过程中对生殖各环节实施有目的行为影响,如人工授精、试管婴儿、设立精卵库、代孕技术、避孕技术等。2002年2月,美国俄克拉荷马州立大学伦理学中心主任斯科特.盖尔芬德博士为此还专门组织了一个关于人造子宫和设计婴儿伦理问题的国际学术会议。会议名称叫《自然母亲的终结?》,言下之意是随着人造子宫的研究向前推进,那种在母亲中怀胎分娩的自然生育方式或许会终结。”不可否认的是,从医学角度来讲,人造子宫(如果技术上可行)确实能够解决人类生育中的某些难题,但人们也对人造子宫技术所牵扯到的法律、伦理、道德等问题不得不表示担忧。其实,这反映出的是人们一直以来对生殖干预技术的担心。一方面,因为“这种人为的干预打破了自然生殖规律,它在一定程度上改变了遗传性状,使生命的产生具有强烈的‘人为’色彩,使人成为生殖的选择者、设计者和干预者,这种方式必然会引起人们关于生育模式的思维方式的改变。”另一方面,它还冲击人们传统的生育观念,给父母子女亲情的严格定义带来疑问,对“血缘”亲情关系定义直接构成挑战,还关系到各种社会权益保障问题,引发夫妻关系、夫妇的权利与义务、家庭关系、社会关系等一系列的道德问题。可见,生殖干预技术不仅有赖于科学技术的进步,并且要以对传统观念(尤其是宗教文化和伦理观念)的突破为前提。
2.“克隆技术”引发伦理价值的反思碰撞。从克隆人体胚胎,然后到克隆人,克隆技术的不断突破,生命科技不得不面对社会价值的两难反思,引发科技与人性的深层次的争论。就目前来看,世界宗教界、民间和政府大都不反对用于医疗治病的胚胎克隆,但绝大多数明确反对克隆人。2002年4月,美国前总统布什呼吁参议院通过法律,禁止克隆人类,包括禁止克隆用于研究的人类胚胎。布什在一次向175名医生、科学家、议员、宗教界人士和残疾人的演讲中指出:生命在于天然创造,而不是日用品。生物工程技术的进步不能以牺牲人类的良知为代价,当我们寻求可能发生的事物时,我们必须记住问一问什么是对的,我们不能忘记即便是最神圣的结果也不能用来证明手段是对的。在美国,曾有一个民意调查显示,有五分之四的人都反对克隆人类,但这些持反对态度的人中只有三分之一的人反对美国联邦政府出资资助干细胞研究。毕竟,克隆出人体器官用于移植的治疗思路太有诱惑力。另一方面以美国男科研究所所长授帕诺斯、扎沃斯为代表的三个号称“科学狂人”科学家等社会部分力量仍然坚持并积极从事克隆人的实验和研究。克隆技术这些生物、医疗技术上的潜在风险,以及对社会可能产生的冲击,对传统伦理观念提出了严重的挑战,并提出了许多生命伦理学现在还难以解答的难题,而事实上这些难题的提出和解决又需要我们以辩证的目光加以看待。
3.“安乐死”面对的生命伦理的质疑。人没有选择生的权力,有没有选择死的自由呢?怎样面对安乐死不仅是一个医学话题,更是一个社会问题,需要人们从伦理、道德、法律等不同维度去思量。东方传统和西方的宗教文化表现出来的对待死亡的态度一般是顺应自然,提出要尊重人的生命,要尽一切可能去拯救人的生命。当前人们对医务工作者的职业道德基本规范是“救死扶伤、治病救人”,因此保护、延续生命的行为被认为是绝对的善,反之,医务人员放弃抢救濒临死亡的患者的行为则是恶,何况是“赐人死亡”的行为。如对于一个垂危不可救治而自身又倍感痛苦折磨的人,采用先进的生物医疗技术去挽救是对这些临终病人的“延长生命”,还是“延长痛苦和死亡”呢?医生救死扶伤的天职何在,安乐死是不是符合人类的伦理道德呢?虽然对实施安乐死限定了严格的条件,但有谁能确保安乐死不被滥用呢。正因为如此,大多数国家仍然反对安乐死。目前荷兰是世界上第一个承认安乐死合法化的国家,但曾一度出现了许多打算安乐死的人涌向荷兰求死的怪现象,这也不得不引发我们可以从新的角度去思考。
4.器官移植掀起道德争论的波澜。20世纪60年代,在世界范围内陆续开展了人类各种同种器官移植以来,移植数量逐年增加,20世纪90年代以后,移植学出现突破性进展,器官移植日益成为常规手术,同时脑移植也成为医学界和社会公众关注的热点问题。目前心脏、肝、肾等都已可以成功地移植了,器官移植无疑是医学上的一大进步,也为患病者带来了福音,但面对带来的伦理问题却经常难以给出合理答案。如捐献者与接受者的矛盾;什么时候可以移植?移植后的人社会关系如何定位?等等。就一般移植而言,也面对如移植是否符合传统伦理(特别是对身体、发肤很看重的中国传统伦理);身体能否成为商品,供体是否可以自由买卖,如何定价,谁有优先权;废弃的病损器官归属问题等伦理争论。一方面社会大力提倡遗体、器官捐赠的风气,以造福别人,但同时捐赠器官必须出于自愿,不得强迫,才是合理的手段。可见,关系器官移植的实施还有不少社会伦理问题要面对。
5.“人类基因组计划”与伦理的较量。所谓的“人类基因组”指的是人类体细胞核中一套染色体上的全部基因,它包括约6万到10万个基因。“人类基因组计划”(HGP)于20世纪80年代提出,1990年正式启动,于2000年完成了人类基因组“工作框架图”,2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果,进入全面解析人类基因组,绘制“全基因组序列精细图”的阶段。“基因是DNA上有遗传意义的片段,它携带遗传信息的由成百上千个核苷酸组成,是基本的遗传单位。它决定人的所有形状,甚至包括智力与行为。医学研究还表明,不仅是遗传病,而且许多非遗传病的发生也与人的基因有关。”医学研究还表明,不仅是遗传病,而且许多非遗传病的发生也与人的基因有关。这项工作的研究进展已使我们对于人类自身(人类疾病与健康、包括生育健康)、人类的前途与未来有了新的认识。然而HGP的研究“在建立‘人类知识库’,提高人类生存质量,产生巨大的经济效益和社会效益的同时,也给人类带来了一系列不容忽视的社会和伦理道德问题。”如:基因研究和人类的尊严、遗传信息的隐私权及获知权、基因组图谱的信息使用与人的社会权利、基因组信息对个人的影响、基因资源的专利与资源争夺、基因决定论还是非决定论、基因组研究成果应用的不可预测性等。特别是遗传信息的隐私权问题,如当前社会一部分人对乙肝病毒携带者的歧视一样,若基因歧视再进一步,势必以基因划分人群,所谓好基因、优良基因人群与坏基因、缺陷基因人群,出现新的社会对立和分裂。
二、价值冲突的主要特点
1.冲击传统伦理。生命科技研究生命现象及其本质、生物与环境之间的相互关系方面拓宽了我们的视野,它标志着人类在更深层次上认识自身有了坚实的科学依据。但随着生命科技的深入发展和广泛运用,传统的伦理秩序被打破,并迎来前所未有的挑战,如:对生命本质的重新认识及定义;人为干预生殖过程与自然规律之间的矛盾;如何正确理解遗传、发育、进化的统一性;对健康的重新定位;对民族、传统意识文化的冲击;转基因技术对人类生命健康及社会、环境等方面的负面影响等等。
2.对“人的定义”、现有的家庭关系、社会关系提出挑战。从社会学的角度说,每一个人都是独一无二的、不可复制的,关于干预技术、“克隆人”的争论,必然涉及“人”的观念反思。生命伦理学的争论,提出了“人的存在”的内部界限或极限的问题:究竟如何理解“人”的生命或存在的空间与时间界限?笔者认为,人是一种社会的、文化的、历史的动物。也就是说,种种社会的、文化的、历史的因素,恰恰是无法从技术上“克隆”出来的。因为从自然生命的“人体”到完整意义的现实“人”之间,客观上有一个社会发生的过程,主观上也有一个需要重新审视的界定问题。人类的繁衍受到生命科技的影响,由于生殖干预、克隆人有悖于传统由血缘确定亲缘的伦理方式,几千年牢固的血亲家庭关系、社会关系的定位也必然要受到质疑和挑战。
3.提供便利与增加危机并存。生命科技的发展充分展示了人类的创造力、征服力,但其技术所带来的对人类、社会潜在的威胁也构成了人们对生命目的和社会价值伦理的莫大嘲弄。除了上述所涉及的一些问题外,还存在着很多有关制约生命科学发展的危机。例如用遗传工程方法制成对人有危险的微生物或是新种生物完全可能造成人类对未来的恐慌;生物武器和毒素的研制和使用尽管与科学的道德规范相违背,但已确确实实地出现在具有毁灭性的世界军事战场上。尽管科技本意是好的,是中性的,但由于缺乏严谨的科学态度和必要的防患意识,使得生物技术产品的作用与人们的期望背道而驰,造成各种危机、毁灭性灾难等。人们已充分认识到,生命科技在改造和创造世界的同时,也增加给现代文明带来危险的可能性,曾发生在日本东京的沙林毒气事件和美国的炭疽菌事件等都是一个个血的教训。
三、价值冲突的成因分析
1.生命科技本身是一把双刃剑。生命科技与其他科技一样,由于独特的客观规律、价值尺度而具有相对独立的地位,其对生产、生态环境、文明的影响自然会显示出其双重性的作用。生命科技在人们摆脱自然界的威压,争得相当的人身自由的同时,又给人类降下了潜在的危机,如1960年避孕药的出现,但随之就是各种性病的泛滥。我们知道,生命科学技术作为人类的一种实践活动,不仅涉及到从事科技工作的当事人,而且涉及到人类社会的每个成员。因此生命科技的研究成为人们探索生命本质,攻克重大疾病,提高生命质量的一把钥匙,但同时,我们也必须面对各种生命科技等带来的伦理、法律和社会问题。
2.生命科技与生命伦理发展的不同步性。从历史的角度观察,人类的道德水准与科技水平呈现交互作用、相互制约、共同发展的关系。这种关系并不意味着人类的生命道德水准和生命科技水平处于均衡发展的状态。恰恰相反,生命科技活动作为一种重要的社会实践,处于日新月异的活跃变化状态;而生命伦理作为一种较为稳定的社会意识形态,包容了许多世代相袭的观念,没有大的触动是不会轻易改变的。这便导致了人类对生命科技的认识与接纳水准与生命科技水平之间经常处于矛盾状态。表现之一是人类生命科技水平超前和生命道德水准相对滞后。因此,新的生命科技出现必然导致生命伦理的真空或对未来恐惧。
3.传统消极科技观的影响。在20世纪以前,即使是充分认识到科学技术对社会的巨大作用的人们,也只是把科学技术看成外在于社会、从社会之外作用于社会的独立力量。只是到了20世纪,人们才充分意识到科学技术是处在社会之中、受社会影响和制约的一种社会建制。就认识根源来看,生命科技的负面效应首先要归咎于人们在一定历史条件下由于受实践水平的限制而导致的对自然过程的复杂机制认识不足;其次是价值观上的原因,即人们在选择、运用生命科学技术时的某些短视行为,只顾眼前的效益和具体的、局部的或个体的利益满足,而忽视了人类长远的、整体的基本利益。
4.生命科学技术的非人性化发展。满足人性的内在需求,塑造完美的人性,是人类面临的一个永恒的主题。我们遗憾地看到,生命科技的残缺经常被忽视,任何人为的东西都不如自然的生命那么和谐,原因就在于自然的生命经过了几十亿年的进化,已经形成了高度协调的体系。过分夸大科技的作用,只会导致生命科技与人性需求的异化,遭受自然和社会被动的惩罚。就社会因素而言,生命科技所追求的目的、实施方式和后果,都要受科技主体人所处的社会关系的制约,在不同的人文、社会、经济、政策条件下,不同的技术组合会产生不同的效应。人类现在只是构建了基因草图,可以想象,如果实现基因重组的话,基因工程无限制地使用会导致一些不可逆转的后果,那样就可能出现新的物种,尔后可能构成现代人类自然物种一个崭新的但人类自身可能无法控制的生态环境。因为在自然环境下,每种物种都有天敌,天敌之间相互制约使得自然界的平衡不至于被打破。人为制造的东西,由于没有天敌,很可能出现极度的繁殖,进而出现生态失衡,给原来天然物种带来危险。