在农业的发源地中东地区,先前一些肥沃的土地早已变成了大片沙漠,土壤中的含盐量已经上升到难以控制的地步。根据最新统计显示,因土壤含盐过高而导致全球近三分之一的灌溉用地无法耕种。

最后,美国加州大学的布卢姆瓦尔德教授及其同事利用遗传基因工程技术对番茄植物进行改良,使其能在含盐溶液中生长。改良后的这种植物不仅能在高含盐土壤中生长,而且植物本身还能将土壤中的盐份析离出来,使得一些不耐盐植物能够获得新生。

科学家们在研究过程中注意到,有些野生植物在含盐份很高的条件下仍能生长,而传统的植物一旦接触到高浓度的氯化钠,要么发育不良,要么很快死掉。科学家们经历过一次次的失败后仍确信,耐盐农作物可以通过复等位基因来获得。

1999年,布卢姆瓦尔德小组在实验中曾发现,如果将普通环境下的不活泼拟南芥属——再力花杂草引入单基因活性复制品便可使作物产生耐盐性,因为这种基因携带一种蛋白质遗传密码,它能使钠迅速被输送到植物的液囊,或称液泡。在作物内部,可以保护细胞不受盐的伤害。而耐盐作物正因为如此才得以正常生长,但传统作物似乎具有使这种基因关闭的能力。

布卢姆瓦尔德教授和多伦多大学的张红霞在今年8月份出版的《自然生物学杂志》上报导,他们将改良后的番茄作物水栽于200 mM浓度的氯化钠溶液中,发现它生长正常,而大多数作物一般在50 mM浓度的盐水,或530 mM的海水中就会死掉。

在取得实验成功的同时,也有科学家告诫:目前还很难预测这种特殊工艺是否也适用于其他农作物,与小麦等相比,番茄科植物的基因组相对比较简单,但布卢姆瓦尔德却充满信心。据悉他已经将耐盐基因引入到一种能够产出优质油的菜籽中,其最终希望是,将耐盐植物做进一步改良,直到有一天它们能用海水灌溉。布卢姆瓦尔德说,这不再是梦想,实现它的可能性为期不会太远了。

〔张长青译自Science New,2001年8月4日〕

葡萄糖—胰岛素双向传感器

为帮助糖尿病患者更好地控制病情,一种可同时监控血糖和胰岛素的植入式传感器问世。

由美国新墨西哥州立大学的约瑟夫 · 王领导的一个研究小组,结合电化学和计算机技术使监控葡萄糖和胰岛素合为一体。该仪器通过一根细小的可植入的针作为传感器,以同时测量两者的水平。虽然传感器的研制还处于初级阶段——正在进行针头对模仿葡萄糖和胰岛素波动水平的测试——王相信以后这必将成为糖尿病病人护理的一个标准。

据美国糖尿病协会的资料:目前美国糖尿病患者的数量已经超过1500万,而且每年还会有80万人被诊断为糖尿病。在这些患者中,大约95%是Ⅱ型糖尿病,即对控制血糖的胰岛素丧失敏感性;而Ⅰ型糖尿病患者则是自身不会制造胰岛素。长时间的高血糖,会对眼睛、肾脏和神经系统造成伤害。

为了对付这种疾病,医生一般对病人进行胰岛素注射和服用其他药物。一些病人,尤其是Ⅰ型糖尿病患者,利用胰岛素泵通过皮下传输胰岛素。王说:“我们首先要确保这种装置不会引起生物排斥反应,并且按比率使针头更小,还要改进电子学上的一些问题。”

王还对这种装置进行了预测:大约花费是25~30美元,植入时间为3~4天,然后进行替换。虽然现在还没有制药公司对此项目进行投资,但已有几家公司已表示有兴趣,这其中包括Abbott、Biovail和强生公司。目前的这项研究是由美国国立卫生研究所资助的。

〔方留民〕

基因是否决定人的音乐才能?

许多母亲在怀孕期间就让胎儿听莫札特的音乐,孩子一出生就让孩子参加各种音乐辅导班,希望自己的孩子有一些音乐才能。但最近的一项研究证实,父母遗传给其子女的遗传物质将最终决定其音乐才能。

新近发表在《科学》杂志上的一份研究报告称,一个由美英两国研究人员组成的研究小组发现,超过80%的人对音高的判断能力来自于遗传。

长期以来,科学家对“出众的音高辨别能力”的来源一直存在争论,这是一种只有少数人才具有的能力,具有这一能力的人可以在没有任何参照的情况下,辨别出声音的音高。尽管人们早就知道这种音高辨别能力需要耳朵和大脑的协同工作,但是其准确的机制和为什么一些人会具有这种能力的原因尚不清楚。

为了搞清这一问题,美国国立卫生研究所的丹尼斯 · 德雷纳与英国的同行对284对同卵双生和异卵双生的双胞胎进行了调查,了解其对乐曲中错误音高的辨别能力。这种标准的听力实验被称为“扭曲旋律实验”,包括听一些知名歌曲的片断,其中包含一些明显的音乐错误。

研究结果对那些想将自己的孩子培养成下一个莫札特的父母来说是一个打击。研究中发现,同卵双生的双胞胎对错误音律反应的相关性优于异卵双生的双胞胎,这一结果提示人类对于音高的辨别能力可能具有遗传学基础。

〔方留民〕

加速揭示遗传病机理的新方法

日本发明的一种封闭卡技术目前在该国遗传学研究计划中处于核心地位,它有利于揭开哮喘和关节炎之类疾病的遗传学机理。随着日本理化研究所这套新设施投入使用,有望将日本推到全球人类基因组阐释工作的前沿。

该研究所的新设施将启用自己的封闭卡技术用以描绘单一核苷酸多态现象(SNPs),这种单一碱基的变异分布在整个人类基因组中。科学家认为SNPs是大部分遗传变异——从眼睛的颜色到对疾病的敏感性等诸多差异的内在根源。

日本理化研究所开发的这项技术可使研究人员一天识读384,000份DNA样品,而用的血样要比以往少得多。该所希望这项技术能够达到乃至超越现行的技术,如由国际制药公司和大学实验室的SNP协作组织所采用的技术水平。

日本理化研究所的这套新设施将交由东京大学人类基因组中心使用。该中心已在日本人中鉴别了大约9万个新的SNPs,预计到明年3月将达到15万个。

癌症和糖尿病等许多疾病与多种基因有关。SNPs可用来鉴别这些基因——如果某个SNP坐落在某个与疾病有关的基因旁,通常是与这种疾病一同遗传而来的,因此这种SNP就可以用作该疾病的标志。

但是有的SNPs则发现于疾病基因本身,而该中心恰恰对这些SNPs最感兴趣。这是因为它们不仅有助于确认基因群,而且还能够识别带有细微变异的基因序列的特定的等位基因联体,这些等位基因与疾病有联系。

东京大学人类基因组中心计划为768名日本患者鉴别12万个SNPs的基因型。这意味着要分析大约1亿个SNPs,并希望在一年内完成这项庞大而艰巨的任务。该中心负责人说:“这就需要同时观察一个人基因组中数十万个SNPs,然后及时与他人的SNPs加以比较。”

日本理化研究所将封闭的含有384个凹槽的卡与放大血样中DNA的技术相结合,加快了检测SNPs的进程,减少了所需样本的体积,又可使费用降低到不足原先的1/10。”

该中心还宣称已经发现与关节炎和哮喘病有关的SNPs,并期望随着基因型检测工程的进展,将发现更多的SNPs。日本理化研究所有意效仿国际SNP协作组织的作法,还计划将所有发现无偿贡献给国际互联网以便免费查询。该所还将于今年公布首批1万个基因型SNPs图谱,并在明年将所有基因型SNPs信息放入公共数据库。

[易家康译自Nature,2001年4月26日]

鸟类由恐龙进化而来

关于现代鸟类的祖先问题还在科学界继续争论。有的科学家相信鸟类是由古代的恐龙动物进化而来的,但有的科学家认为鸟类是单独进化的。最近的发现看来已经证明了这样一种理论,即鸟类是由恐龙进化而来的。4月26日出版《自然》杂志刊登了由中国和美国科研人员撰写的论文,描述了有关带羽毛恐龙的第一个明显证据。

中国地质科学研究院的季强和美国自然历史博物馆的马克 · 诺利尔共同撰写了这篇论文。化石是无数年以前埋在地下的无机骨骼遗体,带有羽毛的恐龙化石是在中国东北部辽宁省发现的。这一地区已经发现好几具带有羽毛的恐龙化石,但要证实有关化石的发现并不总是那么容易。去年,曾有报道说带有羽毛的恐龙化石是假的,但是最近的这一发现看来证实了这一点。

新发现的恐龙大约1米长,用双腿行走,皮上有羽毛一样的覆盖物。这种小恐龙没有翅膀,也不能飞,但是有些骨骼结构却与鸟的骨骼结构相类似。这种动物生存在大约1.3亿年之前。加拿大多伦多皇家博物馆的汉斯D · 苏斯认为,最近有关化石的发现提供了明显的证据,说明鸟类是由恐龙进化而来的。

现在,中国和美国的科研人员都认为,羽毛能使恐龙保暖,有些恐龙可能像现代哺乳动物和鸟类一样已经是温血动物。多年来,研究恐龙的古生物学家曾认为有些恐龙可能已经是温血动物。现在,有关带有羽毛但却不能飞的恐龙的发现看来证实了这一理论。在拉丁语里,恐龙的意思是恐怖的蜥蜴(石龙子)。现在看来,恐龙倒像是恐怖的巨鸟。

[陆家训译自“科学报道”(美)2001年5月23日]