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又是一重“艳阳天”_生物工程的发展

时间:2020-02-09百科知识
又是一重“艳阳天”_生物工程的发展

第二节 又是一重“艳阳天”

俗话说“民以食为天”,这句话也恰如其分地表达了人类与食品之间的关系。由于世界人口的过度增长带来的第一个恶果是粮食供给不足。很多发展中国家,特别是非洲国家,粮食增长速度赶不上人口增长速度,人均食物消费水平极低,而且还在继续下降。如果没有合适的解决途径,饥饿将严重威胁非洲及一些欠发达地区,并将威胁到整个人类的生存。对于这个紧迫的问题,生命ppp69.com科学家们作出了响亮的回答:我们将开创又一重艳阳“天”。

女娲补“天”

古时候传说,不周与共工二神因为不和而争斗起来,结果不小心把天给打破了。有一个女娲神,便用自己的智慧和勤劳将破了的天修补好,人类才得以继续生存和繁衍,这当然是神话文章。而今粮食这块人民的“天”,却真正需要科学家们用智慧和劳动去补了,这就是绿色革命。有一个国际研究机构叫国际玉米和小麦改良中心。他们利用日本“农村10号”矮化基因的品系,与抗锈病的墨西哥小麦进行杂交,育成了“皮蒂克”、“盘加莫”、“索诺拉64”等30多个矮秆、半矮秆品种。它们由于个头矮,具有抗倒伏的优点,同时也具有抗锈病、高产等优点。

上述品种在发展中国家迅速推广开来。如墨西哥从1964年推广矮秆小麦,短短三年就达到了年产20O万吨,粮食产量提高5倍之多。再如印度引进这些品种后,1966年到1980年粮食总产从7235万吨骤增至15237万吨,翻了一番,除满足本国需要外,还大量出口。

在我国科研工作者的辛勤劳动下,绿色革命也取得显著成效。1956年我国开始起步这方面的研究开发工作,1965年使亩产早籼从200—250千克提高到300—350千克,随后杂交水稻的选育和推广又取得了划时代的巨大成就,杂交水稻栽培面积由1976年的225万亩扩大到1990年的23892万亩,全国水稻平均亩产由232千克增至328千克。

如果能把粮食作物、经济作物像酿酒那样在发酵罐里大量培养就好了。其实早在1939年就有人从某些植物里分离少量细胞进行人工培养,使其成活下来,50年代科学家已能通过细胞培养获得完整的植物。在培养基中,细胞可以有很快地生长速度,甚至可以像对待微生物那样,先在锥形瓶中生长,再转移至大的发酵罐中去。这种方法还使人们可以从单细胞培养出无性繁殖系,让它具有的优良品质充分发挥出来。

农民们常说:“庄稼一枝花,全凭肥当家”。可见农业生产中肥料的重要性。在植物生长所需的营养成分中,氮是很重要的。大家知道,空气中五分之四是氮气,但是氮素必须与其他氢、碳、氧结合才能为植物吸收和利用。而化学方法制备的氮肥成本高。由于能源危机,更使其生产愈加困难,许多发展中国家无力购买和使用更多氮肥,因而加剧了世界粮食的ppp69.com短缺。后来科学家发现大豆这一类豆科植物不需要施加氮肥也能生长得很好,它们自己也会吃氮气吗?进一步的研究表明,是一些固氮微生物在帮它们的忙,是这些微生物和大豆的根生活在一起所致。现在,科学家们已经分离出大豆根瘤菌的固氮基因,把它们加到水稻、小麦中去,这样一来,水稻与小麦就无需人工施氮肥了。(www.anred.net.cn)

随着人们生活水平的提高,对蛋、肉、奶的需求越来越多。科学家们想出了一个办法,让奶牛们多生孩子,并给它注射一种叫生长激素的东西,使产奶量提高15—20%,还有人把生长激素注入45千克重的猪中,90天以后竟增至94千克,而且瘦肉比例还大大增加,看来吃肉、喝奶也少不了生物工程技术帮忙。

顶“天”立地的好汉

随着科学技术的提高,不仅要能吃饱,而且要吃好,为此,人们提出了“健身食品”、“生理活性食品”、“健脑食品”等等,其中最著名的是“脑黄金”——22碳六烯酸(DHA)。英国脑营养学家迈克尔·克罗夫特教授认为,“脑黄金”的缺乏会造成大脑发育障碍。后经日、美等多国科学家的大量研究,实验表明,DHA参与胎儿脑细胞的生长发育,使婴儿先天聪明,可提高青少年的记忆能力,还可以调节血脂,防治动脉硬化,而且对预防心脑血管病,抑制肿瘤也有一定作用。我国一家中外合资的有限公司,直接从鱼头中提取DHA鱼油胶丸,北京一家科技公司研制的鱼脑精口服液,都进入了国际市场,其DHA、EDA(20碳五烯酸)含量均高于国外同类产品。

还有两种分别生活在淡水、海水ppp69.com中的单细胞藻类,富含营养成分和维生素。其中淡水藻生长快,海水藻能合成人体必需的DHA、EDA。科学家们把这两种藻类通过细胞融合获得“杂种藻”,把它作饲料喂鸡,可得到富含DHA的鸡蛋,日本产业界还用作制造面包的添加剂,生产益智的色香味俱全的高级藻类面包。

开“天”辟地的先锋

尽管科学家们想了很多办法增加粮食产量,但人口的急剧增长问题,还不能在很短时间内获得解决。据世界粮食咨询组织FAO宣布,全世界至少有25%的人口现在遭受饥饿和营养不良,今后尤其在人口增长最快的发展中国家将会更多。很显然,传统的农业不大可能最终解决这个问题——提供足够的食物,特别是充足的蛋白质来满足人类的需要。人们需要寻找新的蛋白质来源。目前,新的农业技术正在推广,高蛋白谷物已经出现,大豆和花生栽培面积正在扩大,尤其值得一提的是以微生物生产蛋白质的研究领域——被称之为单细胞蛋白质生产(SCP)。其实我们大家都吃过蘑菇,它就是一种大家广泛接受的微生物食品,只是大家司空见惯,现在突然要大家吃别的微生物可能难以接受。在很多国家早就用石油衍生物、汽油、甲醇、稻草、日常垃圾、污水等生产单细胞蛋白用作猪ppp69.com、牛、羊的饲料,已经节约了大量的粮食,因为饲养和培育动物大约需要3—10千克谷物才能生产1千克肉。有人做了一个有趣的比较:250千克重的母牛一天可增加200克蛋白质,而250克微生物生产蛋白质的能力却是惊人的,为250吨。

虽然现在这些研究还困难重重,但随着基础研究和应用开发的进一步发展,人们总有一天能够造就出强有力的工程菌株,它们能一步把各种原料转化为水溶性糖类,生产出可供人们食用的美味单细胞蛋白。

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