选修3专题4补充对现代生物技术所引发的思考.doc

对现代生物技术所引发的思考一、现代生物技术所取得的成就1、生物工程在医药卫生方面的应用目前，生物工程在医药卫生领域的应用非常广泛，在药品生产中，有些药品是直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带着的血液中提取和研制的而这样的疫苗生产周期长、产量低、价格也昂贵。不能满足广大的患者需要！但现在，可以采用生物工程方法将乙肝病毒中的有关基因分离出来；引入细菌的细胞中，再采用发酵的方法，利用细菌繁殖快的特点；这样就能让细菌产出大量的疫苗来满足患者的需要。还有利用转基因动物生产人类所需求的制品或特效药等；例如日本已培养出具有人体“O”型血的猪，其血液可以代替人血制品。除此之外，还有许多种生物工程药物也已经问世了。另一方面，基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。基因诊断是用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。例如，肝炎病毒引起的传染病易于传播，给诊断和治疗都带来了很多困难，利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的病毒，为肝炎的诊断提供了一种快速简便的方法。目前用基因诊断方法已经能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。因此，随着基因工程的不断发展，许多疑难病症，如恶性肿瘤、艾滋病、心血管疾病以及糖尿病等，也都可以被人类征服了。再加上 “人类基因组计划”，现已经全部测序完成了。这对人类的许多疾病进行诊断和治疗将带来更大的帮助；到时可开发出新药并及时加以治疗；估计哪些由基因突变引起的癌症、糖尿病、心血管疾病等或是由病毒引起的艾滋病等疾病都将会在20年之内被科技所彻底打败。2、生物工程在农业生产上的应用近几年来，人们利用生物工程的方法，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出各种抗逆性的作物新品种。如在1988年我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因；并且将这种基因导入烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新品种。1995年我国科学家将某种细菌的抗虫的基因导入棉花中，培养出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。以及杂交之父袁隆平研究出的杂交水稻解决我国粮食危机问题。这些例子成功的关键都和生物工程有关。3、生物工程在开发新能源和环境保护等方面的应用我们深知煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源的危机；而使用煤炭、石油等能源还会造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一方面就是利用生物工程开发出生物能源。美国科学家在1978年成功培育出能直接生产能源物质的植物新品种-石油草；这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼后就可得到石油。而在利用细菌治理石油污染方面；由于石油中不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同的细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级细菌”；这种“超级细菌”比普通细菌分解石油快得多，净化能力得到明显的提高。三、现代生物技术所引发的思考1、现代生物技术与生物战争生物战争虽然一直为社会所谴责，但随着生物技术的发展，生物武器显示出在军事应用的潜在价值，而生物武器之所以引起越来越多的国家感兴趣，有些国家还在秘密研制生物武器；原因在于生物武器比传统武器具有成本低廉、容易制造、使用方便、杀伤力大、保密性能好、难防难治等特点。如果新的生物战争一旦发生，过去曾经横行于世的一些传统疾病可能会再度出现；甚至一些无法预知的病毒会席卷世界。而由于经过现代生物技术改造过的病毒，只有制造者才知道它的遗传密码，一旦被基因武器伤害，受害方就难以找出有效的救治方法；而且无法制造出有效的疫苗和药物加以预防和治疗。总之，现代生物技术的发展已经为生物战争准备了足够的技术和知识。应用的钥匙就掌握在人类的自己手中。2、现代生物技术与伦理道德现在人类已经知道，人类许多疾病都与基因有关。要弄清疾病的发生、演进、侵袭和转移的机制，必须对人类细胞的基因组进行全测序，这样可以有利对人类自身疾病的诊断和治疗；而且有些过去被认为是不治之症的遗传病都可望得以治疗。这真是人类的福音呀！于1990年10月美国政府决定正式启动“人类基因组计划”。预期到2005年弄清人类基因组大约30亿个碱基的全序列。而在研究的时候，有人担心：在人类基因组约10万个基因中，有些基因可能与疾病有关，即是遗传病。而遗传病与先天性疾病不一样，它并不是一出生就得病的；有些有可能到了一定的阶段才发病的，如可能在儿童或青春期以后，例如假肥大型营养不良在儿童期就会发病了；而有些到了中年才发病的，例如青光眼或慢性进行性舞蹈病一般要在中年时期才表现的；还有有些遗传病需要遗传因素与环境因素共同作用才能发病，例如哮喘病。对这些疾病了解了，这就会涉及和引发出许多新的问题了。例如从医学上讲：通过了解得知，有可能预测或知道某人以后会患某种疾病。这会不会涉及到个人的隐私问题？如果一旦公布了个人的资料，其后果就是人寿保险公司可能为此拒绝其保险，医疗保险对他的收费可能会增加等。如果有些疾病很严重、甚至是致命的，这将会否对这个人的就业、婚姻等方面带来重大的负面影响呢？另外，试管婴儿、人工授精乃至克隆人等引发的伦理问题，也是公众十分关注的问题，特别是自从克隆人的出现，更有人担心：这样会否对人类的进化有影响呢？甚至有没有可能会否导致人类的退化呢？因此，这些问题如果处理不好，不仅会影响遗传学的进展，还会引发种种意想不到的社会问题。3、现代生物技术与其它方面转基因生物产品作为商品对人体健康可能带来的影响，一直都是人们关注的问题，转基因生物作为食品进入人体，很可能出现某些毒理作用和过敏反应，国外已有儿童饮用转基因大豆豆浆产生过反应的报道，美国报道过转基因西红柿导致厨师过敏的事件；德国报道过转基因猪的情况，转基因猪虽然比正常的猪大一倍，出肉量也多一倍，但都是百病缠身的，患有胃肿瘤、肺炎、心力衰退和关节畸形等疾病。因此人食用后也存在患病的可能性；在进行转基因作物实验时，一般使用抗生素抗性基因作为标记基因，人食用这种含抗性的基因的作物也可能使人体对很多抗生素产生抗；食用转入生长激素类基因的动植物可能对人体生长发育产生重大影响；另外，转基因微生物可能与其它生物交换遗传物质，产生新的有害生物或增强有害生物的危害性，最终引起疾病的流行。有专家曾警告：如果某一种转基因生物的害虫变成了对转基因表达蛋白具有抗性的超级害虫，那么就需要更多更重的农药才能对付了！这将会对生态环境造成更大的危害了；或者也因此对一些有益的生物存在直接或间接的不利影响，甚至会导致一些有益生物的死亡，例如曾经有报道转基因抗虫玉米花粉会导致蝴蝶死亡的现象；或者会可能使生物发生突变，到时生态将遭破坏。这样将会威胁到生物的多样性。导致无法挽回的损失。而且滥用基因工程制造生物武器、重组基因的生物可能会产生一些难以预测的危害等问题的发生。但也有人提出这种忧虑是多余的。正如有试题问及到：吃基因是否可以补基因呢？答案理论上是不可能的。但是，由于人体内生物化学变化的复杂性。转基因食品对人体健康的影响可能需经较长的时间才能表现和监测出来。因而仍有许多人对转基因食品不放心。因此上述观点虽然有争议，但转基因生物确实存在其它令人担忧的问题。因此；当我们细心思考这些将会有可能发生的问题时。不觉得令人深思吗？所以今天在我们满怀信心地跨入下世纪的时候，应该认识和正视一个现象：现代生物技术的发展所取得的成就和对人类的贡献都是无法否定的。在过去的一世纪里，虽然我们取得有很多辉煌的成就，但辉煌的同时也带来种种令人担忧的问题。如果我们对这些问题处理不好，也许新世纪将会成为一个充满危机和令人恐慌的时代！生命科学与生物伦理1生物技术发展现状以基因工程、蛋白质工程、细胞工程为基础的现代生物技术是21世纪科技创新的前沿，代表了高新技术发展的方向。尤其是1990年启动的，由美、英、德、日、法、中六国参与的人类基因组计划(human genome project, HGP)的顺利实施则把生命科学推向当代科学研究的顶峰。生物技术的发展对化学、数学、物理、材料、信息工程等学科提出了许多新问题、新思路和新挑战，促使这些学科不断开拓新的研究领域。生物技术产业的发展对于改善人们的生活环境、提高人们的生活质量具有重要意义，特别是对于我国这样一个人口众多、人均资源少的国家，发展生物技术产业更具有重要的战略意义。2生物技术对人类健康的积极促进作用生物技术自诞生之日起就一直为人类健康水平的提高起着不可或缺的作用。主要体现在以下5个方面:2.1 疾病预防、诊断及治疗医药生物技术是生物技术领域中最活跃、产业发展最迅速、效益最显著的领域。投资比例及产品市场均占生物技术领域的首位。生物技术在医药领域的应用涉及到新药开发、新诊断技术、预防措施及新的治疗技术，如单克隆抗体、基因诊断、荧光检测、基因芯片等。这些技术可以快速、灵敏、简单地诊断疾病。常用的疾病诊断方法有酶联免疫吸附检测法和DNA诊断技术。单克隆抗体可以用于疾病治疗，也可用于疾病诊断。如用于肿瘤治疗的生物导弹，是将治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞的抗体连接在一起，利用抗体与抗原的亲和性，使药物集中于肿瘤部位以杀死肿瘤细胞，减少药物对正常细胞的毒副作用1。单克隆抗体更多地是用于疾病的诊断和治疗效果的评价。再有，基因芯片技术可用于包括遗传性疾病、传染性疾病及肿瘤等疾病的诊断、DNA序列分析、药物筛选、基因表达水平的测定等领域。这些都为改善人类健康和提高生命质量起到一定的促进作用2。2.2 生物制药生物制药改变了传统制药的原料、工艺和生产方式，制造出有特殊疗效的药物，帮助医学战胜了许多威胁人类健康和生命的顽症。抗生素是人类最熟悉、应用最广泛的生物技术药物。目前上市的基因工程蛋白质药物主要用于治疗癌症、艾滋病、细菌感染、代谢病、血液病、糖尿病等3。利用基因工程生产的重组疫苗可以达到安全、高效的目的，如病毒性肝炎疫苗、霍乱、痢疾、血吸虫疫苗等4。2.3 HGP对人类疾病基因研究的贡献人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息，HGP人类基因组计划(human genome project, HGP)在利用基因进行疾病诊断方面发挥着重大作用。过去人们要花很长时间来寻找到底是哪一种基因引发疾病，有了基因图谱，这一过程将大大缩短。基因图谱将有助于科学家找到治病的新药5。了解基因对蛋白质的作用，科学家可以设计基因药物，利用基因释放的命令来修复或制造蛋白，使蛋白按要求控制人体细胞或器官的正常运作，达到治病的目的。2.4 转基因动植物通过基因工程来提高食物的营养水平，可为改善全球人类营养状况做出贡献。转基因动物和转基因农作物的出现为人类提供了新型、高质、健康的食品。其中，以转基因植物发展尤为迅速。据统计，在美国，转基因食品高达4000多种，已成为人们日常生活的普通商品。2.5 生物技术在环保方面的应用现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等也方面发挥着重要的作用。如，利用生物技术处理垃圾废弃物，即通过降解破坏污染物的分子结构，而降解产物及副产物大都可被生物重新利用，这样便有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度1。此外，还可利用发酵工程技术处理污染物质。3生物技术给人类带来的困扰3.1 生物技术的安全性问题生物安全狭义来讲，是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生潜在的不利影响。广义是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康及生态环境所产生的危害或潜在风险。3.1.1 基因污染：是一种非常特殊又危险的环境污染。大致有三种情形：污染传统作物而改变其消费性质；污染自然界的基因库；影响自然界的生态平衡。3.1.2 转基因食品的安全性：目前尚无定论。其风险目前已引起广泛关注。转基因生物作为食品进入人体，很可能出现某些毒理作用和过敏反应；转基因生物使用的抗生素标记基因可能使人体对很多抗生素产生抗性；转入食品中的生长激素类基因可能对人体生长发育产生重大影响，有些影响需要经过长时间才能表现和监测出来6, 7；转基因微生物可能与其他生物交换遗传物质，产生新的有害生物或增强有害生物的危害性，以致引起疾病的流行6。3.1.3 基因治疗的不确定性：1）目前的技术不能保证将基因引入生殖细胞对后代不造成伤害并且有效，而一旦造成伤害将遗传下去且不可逆转；2）有治疗价值的基因尚为数不多，多基因控制的遗传病机理尚不明了；3）为了使基因进入细胞内，基因常与腺病毒或逆转录病毒整合在一起，但病毒对机体的潜在风险没有得到解决。3.1.4 异种移植的危险性：免疫排斥与跨物种感染是异种移植的两大主要问题。3.1.5 生物武器的恐慌：生物战剂是在军事行动中用以杀伤人畜和破坏农作物的致病微生物、毒素和其他生物活性物质的统称。目前，传统的生物武器发展到了“基因武器”的新阶段。3.2 生物技术的伦理问题生物医学技术的进步使人们不但能更有效地诊断、治疗和预防疾病，而且有可能操纵基因、精子或卵子、受精卵、胚胎、以至人脑和人的行为。这种放大了的力量可以被正确使用，也可能被滥用，对此如何进行有效控制？这种力量的影响可能涉及几代人。若这一代人的利益与子孙后代的利益发生冲突时怎么办？1997年2月，“克隆羊”的问世在全世界引起了强烈反响，那么下一步会不会有“克隆人”？HGP的完成之后，“基因歧视”使一些携带不正常基因的人在婚姻、就业、升学等受到不公正待遇8。现代辅助生殖技术（Artificial Repr