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第24章 生物科学猜想(4)

中国云南澄江曾是一个名不见经传的山包。5亿多年以前,那里是一片汪洋大海。然而,在经过漫长的沉寂之后,澄江这块貌不惊人的山包,如今被古生物学家视为一块圣地。在这里,地球生命史上的一个惊人的秘密正在逐渐被解开。在距今约五亿年前,这里的浅海上演了一个重大无比的事件——生命经历了一个革命性的大规模深化,许多动物的突然光临,给这颗蓝色的星球增添了生动的色彩。

1985年中国古生物学家发表了在澄江帽天山出土的娜罗虫——古老节肢动物化石(这种动物曾存在于约五亿年前加拿大伯吉斯动物群),揭开了澄江生物群研究史上的重要一页。1995年,世界各国科学家汇聚中国,第一次以“寒武纪大爆发”为议题进行了国际性的学术大讨论。

史前生物大爆发实际上发生了200万年左右,但我们用“一瞬间”来描述这次爆发过程的短暂,因为相对于35亿年的地球历史来说,200万年相当于一天中的一分钟。在这“一瞬间”里,许多动物一下子出现在海洋里,所以古生物学家甚至用“爆发”这个字眼来形容这种突然性。这些动物形态各异,大小不一,有几毫米的微型动物也有长达2米的动物,还有长着带柄巨眼和恐怖粗爪的大型怪物,几乎涵盖了所有现有动物的门类。也就是说,现在地球上所有一切天上飞的、地下跑的、海里游的动物的祖先,差不多都在那个时代出现了。包括人类在内的很多动物很可能就是从这里起步,开始了各自的演化历史。这一发现使国际古生物界振奋不已。最有权威的德国著名古生物学家阿·塞拉赫称这一重大发现“就像是来自天外的信息。”它证实了大爆发的演化事件在约五亿年前确实曾经发生了。

在昆明,在许多孩子的收藏中,你会找到侏罗纪的恐龙、泥盆纪的鱼、克留纪的珊瑚石燕和寒武纪的三叶虫的化石。昆明西部的一所学校的孩子几乎每人手里都有寒武纪海洋里的动物化石,因为他们的学校就建在5亿多年前的寒武纪海底。

从上世纪90年代以来,科学家在帽天山等化石产地进行了多次发掘,收获的化石总数已达数万枚。他们在那些橙黄色的岩层中,几乎找到了所有现生动物祖先的足迹,另外还包括许多早已灭绝的生物种类。现在地球上热闹非凡的上千万种生物归纳起来总共才35个门,而我们在澄江化石中已经发现了20多个门一级系统。这说明在寒武纪早期,动物多样性的基本体已经建立了。

从同一起点起跑的生物,有的走过几亿年还是老样子,有的则演化出差异巨大的不同种类的生物,同样的时间对它们起了迥然不同的作用。在这些古生物的化石中,有一种化石带着红红的小点,这是海豆芽的化石。我们现在在海洋里见到的海豆芽还是这个样子,也就是说它从古到今一点也没有变化。然而有些动物的变化则大得惊人,如脊索动物的始祖——云南虫,它向着不同的方向演化出鱼类、两栖类、爬行类(包括后来灭绝的恐龙)、鸟类及哺乳类(包括人)。

面对着这林林总总的生物化石,人们不禁要问,寒武纪大爆发是否曾经发生过?在大爆发前,地球上发生了什么?是什么导致了这项疯狂的进化?这一系列的历史之谜,正等待着考古学家和生物学家去探索、去揭开。

历史给我们留下了谜题,也给我们留下了化石,要想揭开那古老年代的真相,还要靠人类不懈地探索、钻研。

死而复生不是梦

长期以来,“死而复生”都被人们认为是绝不可能的,只有在科幻小说中才会出现,这是人类一个美好的愿望。然而随着科技的日新月异,已经没有什么绝对的不可能了,人类在科技史上创造了一个又一个看似不可能的奇迹,这些都是前人不敢想象的,可是人类就是做到了!那么死而复生呢?科学家们做了这样一个美好的设想。据俄罗斯《论据与事实》、《真理报》报道,像癌症和艾滋病这样的疾病目前仍属不治之症,然而科学家有望在100年内发现治愈这些绝症的良方。现代病人如果能陷入漫长的“睡眠”,等100年后良药发明时再“复苏”,将有机会被治愈。

那么,怎样让病人陷入漫长的“睡眠”呢?上世纪40年代以来,科学家们就一直在研究“人体冷冻术”。然而,在动物身上进行的冷冻实验几乎全告失败,因为温血细胞在零下18摄氏度的状况下就会结冰死亡。

还有一些人希望自己的遗体能用液态氮保存起来,梦想将来能通过高科技复活。美国就有专门的“遗体冷冻”公司,保存一具冷冻遗体的代价从3万美元到15万美元不等。可是,这些冷冻者却没有任何复活的机会,因为当他们接受冷冻后,身体中的水分将转化为冰冻晶体,这些“冰冻晶体”将会对细胞组织造成永远无法挽回的伤害。所以,人体冷冻术的关键,就在于冷冻后体内不会形成冰冻晶体。

据悉,俄罗斯科学家一直在研究可以长期保存人体细胞的“人体冷冻术”,目前在老鼠身上的实验证明,俄罗斯科学家已经取得了巨大的成效。让“冷冻人体”能在100年后复活,也许不久就将从梦想变为现实。

莫斯科塞切诺夫医学院教授泰普科霍夫和谢巴科夫在研究中,发明了一种混合惰性气体。当这些惰性气体注入人体细胞后,在冷冻的情况下,它们将变成果冻状物质,从而防止人体中的水分结成“冰晶”。终于,冷冻技术中的一个重大困难被人们解除了。

科学家们立刻做了这样一个关于“冷冻保护者”介质的试验。他们把一只注射了惰性气体的实验鼠冷冻到了零下196摄氏度的低温,接着科学家们将它的温度渐渐升到零摄氏度。然后,科学家们将这只实验鼠的心脏移植到了另一只常温老鼠的身上,那颗移植的心脏立即开始了跳动。科学家们对这一实验重复进行了10次,几乎每次都取得了成功。

2006年,科学家们将这项技术向俄罗斯发明登记署进行了专利申请。目前他们将建立一个保存器官的冷冻库,用来拯救那些绝症患者,而在低温环境中冷冻和保存人体,才是该科学小组的最终目标。

如果按照科学家们的设想,死而复生将不会只是人们的美好幻想,然而到底能不能成功呢?我们只能拭目以待。

科学已经一步步地实现了以前人类所不敢企及的事情,那么死而复生呢?科技进步到今天,已经没有什么是不敢想的,人类总会找到办法去实现。

科学家能“掐指一算”推测未来

推测未来和知晓过去在以前仿佛只是那些算命先生谋生的法宝,如果用科学的态度来看,那当然是不可信的。但是如果是用科学的手段呢?有研究成果表明,通过大脑活动的轨迹能掌握脑部活动规律,并因此知晓过去、推测未来。换句话说,下一秒钟你会想些什么,科学家全知道。

美国宾夕法尼亚州立大学的心理学家、心理研究员们,通过对大脑记忆与再现记忆过程的反复研究,描述了回忆的全过程:当人们因为某一事物、某一句话“触景生情”时,大脑会在顷刻间穿梭时空,紧急在记忆库中搜索,回到过去的某一时刻,把当时的情景“放电影”般展现在脑海中,随后再转换成文字表述出来。

研究人员发现,大脑记忆是有规律可循的,只要掌握了这个规律,不仅回到过去、勾起往事不费吹灰之力,就是预测未来,根据一个人的思维习惯推测他会想些什么,也不是难事。

研究人员对脑部记忆活动做了一个小小的试验:首先要求实验对象浏览大量的图片或盯着电脑屏幕看。实验者所看的图像分作三类:一是名人,像好莱坞影星哈莉·贝瑞;二是地点,像泰姬陵等世界知名文物古迹;三是日常生活中随处可见的物品,像小镊子、小镜子等等。

为了加深对大脑中出现事物的印象,当实验对象盯着图片看时,研究人员有意就图片提问,像你喜欢哈莉·贝瑞吗,为什么喜欢她?你去过泰姬陵吗,想去看看吗?多长时间使用一次小镜子,用来干些什么等等,而且不断地重复这一过程,每次都提相同的问题。慢慢地,当次数不断增多时,研究人员不再让实验对象看图片,不过还会对他们提出同样的问题。此时研究人员会问,“当我提问时,你们脑子里想到了什么?”所有人异口同声回答的都是先前反复看的图片。这便是大脑活动形态与图像之间的联系。

科学家们因此发现,一般情况下,从脑中想起某一事物到用嘴将该物表述出来,所花的时间约为54秒。宾夕法尼亚州立大学的博士后研究员肖恩·波雷宁说:“当你干过某件事后,该事便会以大脑皮层活动形式保存下来。当记忆系统将其激活时,大脑皮层立即变得兴奋,将该事物‘调’出来。于是人们便想起过去发生的事。”

波雷宁认为,通过记忆规律可推测思维,掌握了脑部活动的规律,今后科学家们只要“掐指一算”就知道某个人在想什么,而下一秒他又会想些什么。事实上,根据大脑活动的规律,在实验人员说出脑中的想法时,科学家大概已经推测出来了。因此,科学家们认为,搜索记忆的思维过程本身就是可以被看见的。

通过大脑活动可以推测人的思想,这一发现无疑是科技上的一次飞跃。因为,只要掌握了这一思维规律,人们便可以有效克服周期性记忆的弊端,及时更新大脑中即将忘却的信息,恢复记忆碎片,让每一微小的记忆都能清晰地保存在脑海中。此外还可以按照记忆的特定模式,寻找到记忆“捷径”,花最少的时间达到最有效的记忆效果。

然而,任何事情都具有两面性,这项科技成果也会带来不少弊端。因为,倘若自己所想的都能为他人所知,那么世界将会变成一个什么样子?岂不会变得非常恐怖!而且从伦理学的角度来说,思维活动属于个人隐私。一旦每个人的想法能被他人所掌握,甚至下一步会想些什么也被他人推测出来,就等于隐私遭到侵犯,同时也是很可怕的事情。

可见,这项科技的进步也不是全无弊处,正确合理地运用可以造福人类,反之则会造成巨大的混乱。

对科学的合理利用可以产生正面作用,反之则会造成危机。因此,在利用科学发现克服人力无法企及的生理弊端的过程中,希望大家不要违背伦理、滥用科学,应用科学真正为人类造福。

疼痛究竟是怎么一回事

我们每个人都曾经感到过疼痛,知道那种难过的感觉。我们也曾经看见过那些被疼痛折磨着的患有疾病和受到伤害的人们,听过他们时时发出凄厉的尖叫或低声的呻吟。疼痛实在是人类的一个大敌,要想对抗它,我们首先要了解它。那么疼痛究竟是怎么回事呢?

以美国的约翰·博尼卡博士为首的一批科学家,是根据人体神经系统的化学原理来阐明疼痛的过程的,他们认为,人体某一部位受伤后,会立刻释放出一些化学物质,同时产生疼痛信号。释放出的化学物质主要是传递疼痛信号的P物质、前列腺素和迟延奇诺素。其中迟延奇诺素中含有的9种氨基酸链,在已知的疼痛物质中作用最为强烈。P物质、前列腺素和迟延奇诺素,会刺激神经末梢,使疼痛信号从受伤部位传向大脑,人就会感到疼痛。根据这种理论,博尼卡时常在临床上使用含有阿司匹林等能抑制人体前列腺素产生的药物来治疗疼痛,结果很有成效。

虽然博尼卡等人的理论在临床上得到了一部分证实,但却无法解释一些令人费解的疼痛现象。比如,战场上有2/3的部位受伤的伤兵却不能感觉到疼痛;而送到救护站的平民百姓虽只是极小的部位受伤却总是呻吟不止,而且其中又尤以女性为甚。类似这种现象,我们在生活中也能见到。

为解释这种现象,20世纪60年代中期,伦敦大学的帕特里克·沃尔和加拿大的罗纳德梅尔扎克共同提出了闸门控制论。闸门控制论主张,无论在什么情况下,神经系统只能处理一定数量的感觉信号。当感觉信号超过一定的限度时,脊髓中的某些细胞就会自动抑制这些信号,就好像形成了闸门一样,使疼痛不易越过闸门,因而疼痛的感觉就会减轻。

除了闸门控制论,关于疼痛的观点还有很多。有一些人认为,在疼痛的过程中,引起疼痛的物质是和抑制疼痛的物质是相互作用的。当引起疼痛的物质在质上占优势时,就会产生疼痛;如果是抑制疼痛的物质占优势,疼痛就不会产生;如果二者势均力敌,那么机体便呈现出中性感觉,正常运转。还有一些人认为,人体内引起疼痛的物质和抑制疼痛的物质是两个各自分离的系统,彼此仅仅呈现矛盾对立的状态而无和谐的可能。

在疼痛的问题上大家还没有一个定论,看来破解疼痛之谜的道路还要继续走下去。

关于疼痛的研究是非常必要的,如果人类能够深刻地认清楚疼痛的原理,并能有效地控制它,那将会是生物学和医学界的重大成就,将会使人类摆脱疼痛的困扰。

基因药物未来可度身定制

随着生物和医药技术的进步,科学家们预言,未来的社会将一改目前的看病和治疗的形势,他们提出25年后基因药将大行其道,远程诊病将进入千家万户。

25年以后,怎么看病,怎么治病?未来的药品产业会是什么样?科学家们为人类描绘了一幅幅25年后的欣喜画面——你将粘有你唾液的一个纸条、或者一根头发放入信封寄到医院,医生就能确诊你究竟得了什么病。你只需吃一小粒为你量身定做的基因药,就可以达到治病的目的了,再不用亲自跑到医院做各种麻烦的化验检查,也不用大把的吃药。因为,现行的大多数化学药将被基因药取代,看病治病个性化,远程医疗大大普及,所以你想多方便就能多方便。

25年后,人们看病不必跑医院,远程医疗系统将为人类就医条件带来质的飞跃。那时,每个人都可拥有一份自己的全面健康信息电子档案,它将记录你的血型、血压、酶代谢水平、矿物质含量、微量元素水平等等一切基础身体指标。在全市、甚至更大的范围内建立起一个电子健康信息档案网络。远程医疗网络将延伸到互联网所触及的任何地方,病人完全不需要挤医院,你只要把粘有你唾液的一个纸条、或者一根头发放入信封寄到医院,或者利用远程诊断系统照一下你的眼睛或舌苔,医生就能断定你得了什么病。远程诊疗系统可以使偏远地区的病人,足不出户即可享受一流专家的服务。

这一天并不遥远。目前,在美国已经有公司开始从事这方面的工作。而中国的南京军区总医院已经在做电子信息档案,比如电子病历等。

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