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分子生物學(xué)技術(shù):可應(yīng)用于遺傳性疾病的研究和病原體的檢測及腫瘤的病因?qū)W、發(fā)病學(xué)、診斷和治療等方面的研究提高到了基因分子水平。
生物學(xué)定義:生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生物活動規(guī)律的科學(xué)。據(jù)研究對象分為動物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、古生物學(xué)等;依研究內(nèi)容,分為分類學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等;從方法論分為實驗生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)等體系。
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1對生命本質(zhì)的不斷探索與生命的信息定義
生命究竟是什么?這是一個很難下定義的概念。高中生物教材在緒論中借助于形形的生命形式列出了生命的六大基本特征,包括新陳代謝、生物體特有的組成與結(jié)構(gòu)、應(yīng)激性、生長發(fā)育與生殖、遺傳變異與進(jìn)化、生物對環(huán)境的適應(yīng)性等。這種對生命的描述性定義雖然容易理解,但是并不能真正體現(xiàn)出生命的最本質(zhì)屬性。長期以來,許多哲學(xué)家、生命科學(xué)研究者都試圖給生命下一個更能反映其本質(zhì)屬性的抽象性定義,當(dāng)今許多生物哲學(xué)家都把生命本質(zhì)問題作為其著述立說的主要論題之一。作為高中生物教師更應(yīng)當(dāng)對生命的本質(zhì)定義有所了解和認(rèn)識。
近年來有人從信息論角度對生命進(jìn)行了剖析,認(rèn)為生命的本質(zhì)在于生長和繁殖過程中信息的傳遞作用。該定義強(qiáng)調(diào)兩點:①強(qiáng)調(diào)生命的本質(zhì)在于它是一個信息系統(tǒng),是一個能夠通過自我復(fù)制與自我繁殖不斷地傳遞信息的系統(tǒng);②強(qiáng)調(diào)生命的出發(fā)點不是個體,而是群體,生物群體具有無限度地不斷適應(yīng)新環(huán)境的特征。該定義啟示我們,任何生命機(jī)體之所以表現(xiàn)出生命,其根源在于其系統(tǒng)中信息的不斷傳遞和系統(tǒng)與環(huán)境之間的信息交流。事實上,大量證據(jù)表明生命過程本質(zhì)上就是信息傳遞過程。
2生命機(jī)體是一個復(fù)雜的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)在生物機(jī)體內(nèi)部,細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞內(nèi)部各大分子之間普遍存在著信息流動,這種信息流動與環(huán)境的信息流動相互協(xié)調(diào),從而構(gòu)成了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的動態(tài)平衡――穩(wěn)態(tài)的形成。高等動物尤其是人類機(jī)體內(nèi)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是由神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)構(gòu)成,其信息傳遞過程大致如下所示。
首先是細(xì)胞外的信息分子,包括神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞調(diào)節(jié)因子等,它們構(gòu)成了第一信使,作用于細(xì)胞之間,傳遞各種信息,調(diào)節(jié)著機(jī)體發(fā)生、發(fā)展、生存和死亡;其次是受體系統(tǒng),細(xì)胞接受信息具有選擇性及特異性,其關(guān)鍵在于細(xì)胞膜上與信息分子特異性結(jié)合的蛋白質(zhì),即受體;第三是第二信使,當(dāng)?shù)谝恍攀古c其相應(yīng)受體結(jié)合之后,在細(xì)胞膜上各種酶的作用下產(chǎn)生出許多有活性的小分子化合物,如c―AMP、c―GMP、Ca2+、NO等,它們構(gòu)成了專門在細(xì)胞內(nèi)起調(diào)節(jié)作用的第二信使;接著第二信使將信息繼續(xù)輸送,逐級放大,引發(fā)一系列特異性反應(yīng),在細(xì)胞內(nèi)激活一系列特異性激酶,每一個激酶又有多種底物,由此引發(fā)出千變?nèi)f化的生理效應(yīng)。這些信號在傳遞過程中出現(xiàn)的信息量多少以及信息傳遞通道是否暢通等等,都直接影響調(diào)控的正?;蚴С?,并與各種疾病的產(chǎn)生直接相關(guān)。
從信息角度看生物進(jìn)化,進(jìn)化實質(zhì)就是生物遺傳信息在一代又一代的傳遞過程中所產(chǎn)生的變化。它同時體現(xiàn)出環(huán)境信息對于生物遺傳信息的選擇與協(xié)調(diào)。由于人們認(rèn)識到生物繁殖的基本單位是種群而不是個體,因此從宏觀上看,物種的信息流以群體的形式向下傳遞,而生物群體具有不斷適應(yīng)新環(huán)境的能力,于是,種群的遺傳信息就以基因庫的形式存在并傳遞下去。
綜上所述,不僅生命機(jī)體本身是一個復(fù)雜的信息網(wǎng)絡(luò),生命系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)之間也構(gòu)成復(fù)雜的信息網(wǎng)絡(luò)。上述事實充分證明,生命的信息定義中所強(qiáng)調(diào)的生命本質(zhì)屬性有助于我們從信息角度深刻認(rèn)識生命。
3生命的信息定義對高中生物教學(xué)的啟示
關(guān)鍵詞:突發(fā)公共衛(wèi)生事件;病例定義;假說
1 突發(fā)公共衛(wèi)生事件的分類
1.1重大傳染病疫情 短時間內(nèi)發(fā)生,傳染范圍廣,出現(xiàn)大量的病死或死亡,其發(fā)病率超過往年水平。例如,青海市2004年發(fā)生的鼠疫疫情,上海1988年發(fā)生的大規(guī)模感染甲型肝炎。
1.2重大食物中毒和職業(yè)中毒事件 是指由于食物被污染或者職業(yè)危害的原因,導(dǎo)致人數(shù)眾多的傷亡中毒事件。2002年在保定市發(fā)生一起苯中毒事件,箱包生產(chǎn)的數(shù)名生產(chǎn)工人出現(xiàn)中毒癥狀,并有6例工人死亡,這就屬于職業(yè)中毒事件。2002年南京發(fā)生一起特大投毒事件,導(dǎo)致395例食物中毒,42例死亡。
1.3群體性不明原因疾病。是指在某一區(qū)域內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)相同的臨床表現(xiàn),短時間內(nèi)不能明確診斷該疾病,同時病例人數(shù)逐漸增多,范圍也在擴(kuò)大。我國2003年爆發(fā)的非典,發(fā)病之初并不明確病原體,非典傳播速度很快,很多患者都出現(xiàn)相同的臨床癥狀,這起事件就屬于群體不明原因疾病。
1.4新發(fā)傳染性疾病 是指一個國家或地區(qū)新發(fā)生的、新變異的或新傳人的傳染病。世界上新發(fā)現(xiàn)的32種新傳染病中,有半數(shù)左右已經(jīng)在我國出現(xiàn),新出現(xiàn)的腸道傳染病和不明原因疾病對人類健康構(gòu)成的潛在危險十分嚴(yán)重,處理的難度及復(fù)雜程度進(jìn)一步加大[2-3]。
1.5群體性預(yù)防接種反應(yīng)和群體性藥物反應(yīng) 是指接種疫苗或者服用藥物以后出現(xiàn)異常反應(yīng),出現(xiàn)該事件可能是由于藥物疫苗存在質(zhì)量問題,或者是人體自身生理過敏反應(yīng)。
1.6重大環(huán)境污染事故 是指化學(xué)品在生產(chǎn)、運輸、使用、廢棄物處理等因管理不當(dāng),出現(xiàn)化學(xué)品污染環(huán)境造成人員的傷亡。
1.7自然災(zāi)害 因為自然力引起的設(shè)施破壞、嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、人的健康狀況及社會衛(wèi)生服務(wù)條件惡化超過了所發(fā)生地區(qū)的所能承受能力的狀況。
1.8核事故和放射事故。是指核泄露、放射物質(zhì)泄露威脅到公眾的生命健康。
2 突發(fā)公共衛(wèi)生事件的現(xiàn)場調(diào)查步驟
2.1初步調(diào)查 首先要進(jìn)行核實診斷,有些突發(fā)事件的臨床癥狀是以前未曾出現(xiàn)過的,情況較為特殊。事故發(fā)生后要第一時間到現(xiàn)場了解患者的情況,主要了解患者的臨床癥狀、體征,還有現(xiàn)場的環(huán)境情況,本地的流行病史,患者的年齡、職業(yè)、人群預(yù)防接種情況,患者的各項檢查指標(biāo)。不同類型的突發(fā)事件核實診斷的方法有差異,要根據(jù)具體情況做調(diào)整。同時對周圍居民、群眾進(jìn)行調(diào)查,了解發(fā)病的情況,當(dāng)?shù)鼐用駥Νh(huán)境比較熟悉有助于工作人員進(jìn)一步了解事件發(fā)生的原因。登記在現(xiàn)場群眾的個人資料,如果該事件屬于傳染性疾病,可以盡早對可疑患者進(jìn)行診斷治療。突發(fā)事件一般比較突然,現(xiàn)場群眾和附近居民心理會恐慌,相關(guān)工作人員要對群眾進(jìn)行心理疏導(dǎo),幫助有需要心理輔助的人員,同時在場有專業(yè)人士回答群眾的疑惑,避免群眾出現(xiàn)盲目的恐慌心理,群眾的積極配合有利于突發(fā)事件的控制。
2.2收集病例及相關(guān)資料 登記患者的基本資料,姓名、年齡、居住地、民族、聯(lián)系方式,重點了解患者的發(fā)病情況、臨床癥狀、發(fā)病時間。還包括當(dāng)?shù)氐貐^(qū)單位靜態(tài)人口資料,人口總數(shù),對于流動人口較大的區(qū)域要了解爆發(fā)前的人口數(shù)。比較發(fā)病者和不發(fā)病者相關(guān)因素有何不同,從中可以尋找發(fā)病的原因。
2.3建立病例定義 通過前面的調(diào)查了解,可以比較清楚發(fā)病患者有何臨床特征,建立準(zhǔn)確的病例定義有利于發(fā)現(xiàn)疑似患者,有利于疾病的控制。病例定義主要包括兩個方面,一個是描述突發(fā)事件的信息,包括時間、人群、地區(qū)分布、具體的地理環(huán)境。另一個是描述患者的癥狀、體征、實驗室檢測指標(biāo)。定義的語言盡可能的簡單、方便應(yīng)用,對于不明原因的疾病要避免武斷的病例定義。建立病例定義是可以參考一下幾點:①臨床癥狀明顯和不明顯的比例是多少;②是否有比較明顯的臨床癥狀或體征,可以和其他疾病有區(qū)別的;③哪種診斷方法最簡單、實用,例如微生物學(xué)、化學(xué)分離鑒定、血清學(xué)方法等[3]。
2.4提出假說 根據(jù)事件資料的匯總,對患者的發(fā)病特征、現(xiàn)場的環(huán)境,再結(jié)合文獻(xiàn)回顧性分析,提出突發(fā)衛(wèi)生事件的原因。例如該地區(qū)發(fā)生大規(guī)模的傳染性疾病,可以假設(shè)這一傳染病是由某種微生物所引起的。經(jīng)過初步調(diào)查對事件的發(fā)生還不是很深入了解,提出假說可以為進(jìn)一步研究指明方向。
2.5深入調(diào)查,驗證假說 觀察現(xiàn)場環(huán)境,對可以傳播的方式、傳播因素進(jìn)行現(xiàn)場勘查,以了解疾病暴發(fā)的原因。分析患者的各項檢測指標(biāo)如血清學(xué)、病原微生物。例如,假說提出本次突發(fā)衛(wèi)生事件是由流感病毒傳染所引起的,研究員可以通過采集患者的呼吸道樣本,對采集樣本進(jìn)行病毒學(xué)實驗鑒定,最后可以判斷患者是否是感染流感病毒。
2.6采取控制措施 特別是針對傳染性疾病,要控制傳染源、傳播途徑和易感人群[4]。對于化學(xué)污染等情況,要盡快的清楚污染物,保護(hù)水源,已經(jīng)被污染的水源要實時監(jiān)控禁止居民使用污染水,防治再次發(fā)生中毒事件。同時要加強(qiáng)群眾對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的認(rèn)識。
3 完善現(xiàn)場調(diào)查檢驗方法
為了完整、準(zhǔn)確評價流行爆發(fā)的流行特征,需要尋找更多的病例,更加準(zhǔn)確的評價一個新的檢驗方法的檢出病例的技術(shù),提高病例鑒別的敏感性和特異性。后續(xù),研發(fā)診斷試劑盒、檢測儀器,可以更加高效的診斷。新發(fā)傳染性疾病可能是由于病毒變異所引起的,根據(jù)臨床癥狀不能很準(zhǔn)確的診斷疾病,近年來興起分子生物學(xué)診斷試劑盒。其原理是根據(jù)病毒特異性抗體,生產(chǎn)能特異性檢測該抗體的試劑盒,還有一種方法是根據(jù)病毒的特異性核酸序列,研發(fā)檢測序列的試劑盒。傳染病的流行是和季節(jié)有關(guān)的,下次疫情再次發(fā)生的時候診斷試劑可以及時對疾病進(jìn)行監(jiān)控,對感染患者盡早治療,控制疾病大流行。分子生物學(xué)診斷和臨床癥狀診斷想比較,分子生物學(xué)診斷特異性更好,診斷時間快,準(zhǔn)確性高。
參考文獻(xiàn):
[1]郭存三.突發(fā)公共衛(wèi)生事件的流行病學(xué)調(diào)查與應(yīng)急處理[J].中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2004,38(1):65-67.
[2]谷亞紅,張智斌,李長紅.學(xué)校突發(fā)公共衛(wèi)生事件研究綜述[J].疾病控制,2011,8(36):129-131.
農(nóng)業(yè)的出現(xiàn),是人類發(fā)展史上的第一次革命,也是區(qū)分新、舊石器時代的重要標(biāo)志之一,它為人類社會從蒙昧、野蠻邁向文明奠定了堅實的基礎(chǔ)。一般說來,農(nóng)業(yè)革命主要包括栽培作物的產(chǎn)生和馴化動物的起源。系統(tǒng)探索家畜的起源,對于了解家畜發(fā)展史、揭示家畜對人類生活方式的影響至關(guān)重要。
眾所周知,家豬SusScrofaDomesticus緣自野豬的馴化。目前,野豬主要分布在歐亞大陸的南部,即分布于歐洲、北非和亞洲中部天山山脈的歐洲野豬,分布于中國大陸、臺灣、爪哇、蘇門答臘和新幾內(nèi)亞的亞洲野豬。相比之下,家豬的分布范圍要大得多,幾乎遍及全世界,其品種也千差萬別、多種多樣。家豬與野豬在形態(tài)和習(xí)性上的差別明顯,家豬的下頜骨、頭骨和淚骨較短,犬齒退化,鼻部上移,顏面凹陷,面部加寬,后軀加長,體重增大,體幅變寬,胃腸發(fā)達(dá),腹圍增大。它們一般白天活動,黑夜休息,性情也頗為溫順。人們不禁要問,兇猛的野豬是如何馴化為形態(tài)、習(xí)性迥然不同的家豬呢?家豬起源于何時、何地?系單一起源,抑或多個起源呢?諸如此類,皆為學(xué)術(shù)界長期關(guān)注的問題。多年來,國內(nèi)外學(xué)者從不同角度,孜孜以求地探索家豬的起源與馴化,業(yè)已取得頗為豐碩的成果,然而,諸如馴化之初,鑒別家豬和野豬等關(guān)鍵問題,至今仍茫然無緒。本文在評述前人工作的基礎(chǔ)上,著重探討上述關(guān)鍵問題,嘗試提出新的思路,希望能有助于研究的深入。
動物考古學(xué)的證據(jù)
考古學(xué)誕生以來,發(fā)掘成果日新月異、層出不窮,為探索家畜起源提供了頗為翔實的實物資料。當(dāng)前,探索家畜起源主要借助于動物考古學(xué)的研究成果。一般說來,判斷考古遺址出土的動物骨骼是否為家畜,主要依據(jù)以下三個原則:1、基于骨骼形態(tài)學(xué)的判斷,即通過觀察和測量,比較骨骼、牙齒的尺寸、形狀等特征信息,以區(qū)分家養(yǎng)動物和野生動物。2、考古遺址中某些動物經(jīng)過了古代人類有意識的處理,可認(rèn)為屬于家養(yǎng)動物。3、把動物的年齡結(jié)構(gòu)及骨骼形態(tài)上的反常現(xiàn)象與考古學(xué)分析有機(jī)地結(jié)合在一起進(jìn)行判斷。
據(jù)報道,世界上最早的家豬發(fā)現(xiàn)于安那托利亞東南部的Cayonu遺址土耳其之亞洲部分,其年代約距今9000年。我國迄今發(fā)現(xiàn)的最早家豬,一般認(rèn)為是距今約8000年的河北省武安縣磁山遺址。這一認(rèn)識的根據(jù)如下:即1、該遺址窖穴中發(fā)現(xiàn)有完整豬骨,在其上面堆積著小米;2、絕大多數(shù)豬的年齡介于1-2歲間;3、豬上下臼齒的測量數(shù)據(jù),與新石器后期遺址出土豬的數(shù)據(jù)相近;4、穩(wěn)定碳同位素的分析表明,豬以C4類植物為主要食物,表明與飼養(yǎng)相關(guān)。
關(guān)于新石器時代家豬飼養(yǎng)的前提條件,袁靖先生認(rèn)為有以下三條:1、傳統(tǒng)狩獵獲得的肉食已顯不足,需要尋求新的肉食資源;2、居住環(huán)境周圍存在著一定量的野豬,容易獲得馴化對象;3、農(nóng)產(chǎn)品有了一定的剩余,為家豬飼養(yǎng)提供了足夠的飼料。由此可見,出土了許多豬骨的廣西甑皮巖遺址距今約10000年,因不滿足上述條件,故不能認(rèn)為是家豬的發(fā)源地。與此同時,有關(guān)專家正在積極探討河南舞陽賈湖遺址距今約9000年的出土豬骨,不久應(yīng)有明確結(jié)論。
分子生物學(xué)的證據(jù)
借助分子生物學(xué)方法,是研究家豬起源的另一重要途徑。分子生物學(xué)理論指出,長期的進(jìn)化道路上,生物的DNA分子既保持著基本穩(wěn)定的遺傳,又容忍偶然變異的產(chǎn)生。顯然,DNA分子的遺傳穩(wěn)定性,保證了親代與子代之間的遺傳連續(xù)性;而DNA的變異,又使得子代與親代出現(xiàn)差異,導(dǎo)致了物種的進(jìn)化。研究表明:突變導(dǎo)致的DNA中核苷酸序列的改變,與時間的累積成正比,即時間越長,DNA中核苷酸序列的改變越大。這種變化的速率是恒定的,兩種生物分離的時間越長,其分子的差異則越大,這就是所謂的“分子鐘”(molecularclock。這樣,若探明現(xiàn)存物種DNA的核苷酸序列,便可望估計它們共同祖先的分離時間,即其物種的起源。由于動物體內(nèi)的線粒體DNAmitochondrialDNA,簡寫為mtDNA具有母系遺傳、變異速率快、拷貝數(shù)目多的特點,故常將其作為研究物種系統(tǒng)進(jìn)化的首選。
Watanabe等首先利用限制性片斷長度多態(tài)性restrictionfragmentlengthpolymorphism,簡稱RFLP分析了家豬包括亞洲豬和歐洲豬、日本野豬的mtDNA限制性酶切圖譜,結(jié)果發(fā)現(xiàn)亞洲豬和歐洲豬存在著很大的遺傳差異,表明兩者應(yīng)有獨立的起源。Huang等對29個中國地方豬種、1個歐洲豬種以及野豬的mtDNA也進(jìn)行了RFLP分析,除證實了Watanabe的研究成果之外,還發(fā)現(xiàn)中國野豬與中國家豬更為接近,暗示著中國地方豬可能只有一個單一起源。Giuffra等測定了來自歐洲和亞洲野豬、家豬中mtDNA細(xì)胞色素b的全編碼序列、mtDNA控制區(qū)的440堿基序列和三個核基因堿基序列,經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育分析后發(fā)現(xiàn),一些家豬的mtDNA序列與歐洲野豬密切相關(guān),而另外一些則與亞洲野豬密切相關(guān),表明家豬應(yīng)分別緣自歐洲和亞洲野豬的馴化。之后,蔣思文等對中國9個品種的140頭豬的線粒體控制區(qū)440bp和細(xì)胞色素b基因798bp的作了系統(tǒng)發(fā)育分析,而Kijas等對中國梅山豬、瑞典長白豬以及兩個歐洲野豬的mtDNA作了近全序列分析,其結(jié)果均證實了歐洲家豬和亞洲家豬分別起源于亞洲野豬和歐洲野豬,即現(xiàn)代家豬有著兩個母系起源。
此外,各學(xué)者還利用“分子鐘”理論估算了家豬的起源時間。Huang等首先根據(jù)哺乳類動物mtDNA每百萬年2%的進(jìn)化速率,估算出歐洲家豬和中國家豬可能在280000年前來自同一祖先。Giuffra等則認(rèn)為兩者分離的時間大約為500000年前。Jiang等的研究成果揭示了中國地方豬種和歐洲野豬的mtDNA序列變異發(fā)生在413000-875000年前,亞洲野豬的變異發(fā)生在7000-15600年以前,即亞洲家豬的馴化發(fā)生在7000-15600年前。Kijas等估計亞洲家豬與歐洲家豬的分離時間為90000年前。從以上數(shù)據(jù)可以看出,利用分子生物學(xué)推斷出家豬的起源時間絕大多數(shù)遠(yuǎn)早于考古實物資料,其原因尚需進(jìn)一步研究。需要指出的是,各項研究估算家豬起源時間的顯著差異,與分子標(biāo)記及核苷酸序列的不同選擇密切相關(guān)。
中國國土遼闊,養(yǎng)豬歷史悠久,各地氣候和自然環(huán)境差異很大,形成了眾多的種。研究指出,若按自然地理環(huán)境條件、社會經(jīng)濟(jì)條件以及外形、生態(tài)特點來考慮,中國家豬可以分為:華北型、華南型、華中型、江海型、西南型和高原型等六大類型。至于中國家豬的起源問題,蘭宏等利用RFLP技術(shù),分析了我國西南地區(qū)家豬和野豬的mtDNA,發(fā)現(xiàn)西南地區(qū)的家豬與當(dāng)?shù)匾柏i極為相近。而常青等對華東地區(qū)家豬和野豬的隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNARandomAmplifiedPolymophismDNA,簡稱RAPD作了分析,結(jié)果表明:長江下游江蘇地區(qū)家豬的品種或類群內(nèi),變異幅度相對較小,群體的遺傳趨異程度處于較低水平;而華東地區(qū)的家豬和野豬可能起源于一個共同的祖先。之后,Huang等和Jiang等的研究成果,均證實種的遺傳資源缺乏,其暗示著中國家豬的單一起源,而各地豬種的不同表型應(yīng)為人工長期選擇的結(jié)果。
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)polymeriseChainReaction,簡稱PCR技術(shù)的出現(xiàn)和成熟,使人們可望通過古代豬骨DNA的分析,更直接地探索家豬的起源與進(jìn)化。2002年,Watanobe等根據(jù)mtDNA控制區(qū)域的核苷酸序列分析,復(fù)原了日本沖繩島考古遺址出土豬骨的DNA,并對其與現(xiàn)代野豬、琉球群島、日本島、亞洲大陸等地家豬之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。他們指出,古代豬系東亞家豬血統(tǒng),與琉球群島的本地野豬相關(guān);清水貝丘(shellmidden)遺址彌生-和平時代,Yayoi-HeianPeriod出土的豬,出現(xiàn)一個獨特核苷酸的插入現(xiàn)象,表明其與琉球群島的現(xiàn)代野豬有所不同,反映了在彌生-和平時代早期或更早一些時候,亞洲大陸的家豬已被引入到?jīng)_繩島。綜上所述,不難預(yù)見,隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的不斷成熟,利用古代DNA技術(shù),探索家畜起源及發(fā)展的工作必將日益增多。
存在問題
無疑,家豬起源的研究業(yè)已取得了顯著的成就,然而,隨著研究的深入,新的問題也不斷出現(xiàn),需要進(jìn)一步思考和探索。眾所周知,野豬經(jīng)馴化演變?yōu)榧邑i,其過程極其緩慢。而在馴化初期,家豬和野豬間,形態(tài)上幾乎沒有差別,甚至完全沒有差別。欲鑒別這一時期的家豬和野豬,主要依賴于形態(tài)學(xué)研究的動物考古學(xué)顯得無能為力。即便利用古代DNA技術(shù),原則上也同樣難顯其能。這一點是最令人困惑的。此外,就目前而言,分子生物學(xué)的工作還主要集中在mtDNA方面。而mtDNA是一個單位點的分子標(biāo)記,具有一定的片面性,難以揭示父系血統(tǒng)對后代基因的作用和影響。實際上,已有不少學(xué)者對此提出了質(zhì)疑。
思考
袁靖先生認(rèn)為,人類獲取肉食的模式,按時間先后可分為三種,即依賴型、初級開發(fā)型和開發(fā)型。早期,漁獵是肉食的主要來源,肉食的豐富程度與獲取的難易,完全受環(huán)境資源的制約,這種獲取肉食的模式稱為依賴型。之后,除漁獵外,人們學(xué)會了某些動物的馴化,開拓了獲取肉食的新資源。此時,肉食資源還主要以漁獵為主,原始畜牧業(yè)仍然居于輔助地位。這種模式被稱為初級開發(fā)型。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展,漁獵的比例逐漸下降,人們的肉食來源發(fā)生了質(zhì)的飛躍,即肉類的大部分來源于某種馴化家畜,周圍環(huán)境野生動物已下降成為肉食的次要來源,人們將這種模式稱為開發(fā)型。顯而易見,家豬的起源應(yīng)當(dāng)發(fā)生在初級開發(fā)型階段,即馴化的開始階段。
Price認(rèn)為,所謂馴化,就是經(jīng)過不同世代的變異積累和環(huán)境誘發(fā)產(chǎn)生的發(fā)育變異之后,一大群動物逐步適應(yīng)人類需求和封閉環(huán)境的過程。Bruford等的馴化定義為:改變動物或植物的遺傳特征,使之更符合人類需求的過程。Diamond則認(rèn)為,野生動物的馴化,需要滿足以下條件:1、固定的食物來源;2、生長相當(dāng)迅速;3、在封閉環(huán)境中繁殖;4、性格柔順;5、不易驚慌等。以上學(xué)者的意見,可將家畜的馴化條件歸納如下:1、動物在人類的干預(yù)下經(jīng)過世代的積累;2、動物與人類的關(guān)系極為密切,其食物主要來自人類的供給。顯然,如何采用科學(xué)方法判斷這兩個條件是否形成,當(dāng)是探索家畜起源的關(guān)鍵所在。具體說來,有如下四種方法:
1、食性分析。相對而言,家豬的棲息環(huán)境較為狹窄,其食物的來源也十分穩(wěn)定,并與飼養(yǎng)者的食物基本一致。因此,若以考古遺址出土豬骨為對象,分析它們的穩(wěn)定同位素C、N和微量元素,了解它們的食性及其變化,并與先民們的食譜相比較,探討兩者之間的關(guān)系,可為家豬的起源提供重要的信息。
2、古代DNA研究。馴化初期,交通極為不便,文化交流頗為困難,豬只能近交繁殖。這樣,利用RAPD、微衛(wèi)星等多位點分子標(biāo)記,可望捋清古代豬個體間的親緣關(guān)系,進(jìn)而探明它們的世代和譜系關(guān)系。無疑,若發(fā)現(xiàn)有三代關(guān)系,即可推斷豬已馴化。
【關(guān)鍵詞】 基因表達(dá)載體 構(gòu)件 繪制 應(yīng)用
【中圖分類號】G423 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2012)06(b)-0128-01
1 載體的定義及其分類
載體是指運載外源DNA有效的進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)的工具。載體同外源DNA在體外重組成DNA重組分子,在進(jìn)入受體后形成一個復(fù)制子,即形成在細(xì)胞內(nèi)能獨自進(jìn)行自我復(fù)制的遺傳因子。作為載體必須滿足的條件:①有多種限制性內(nèi)切酶的切點,但每一種酶最好只有一個切點;②外源DNA插入以后載體在受體細(xì)胞中自我復(fù)制;③有便于選擇的標(biāo)記基因;④具有促進(jìn)外源DNA表達(dá)的調(diào)控區(qū)。根據(jù)載體的用途,將載體分成三類,即克隆載體,主要用于擴(kuò)增或保存 DNA 片段,是最簡單的載體;穿梭載體是指具有多個復(fù)制子能在兩個以上的不同宿主細(xì)胞復(fù)制和繁殖的載體;表達(dá)載體是指能將目的基因在人工控制下置于生物宿主中大量生產(chǎn)的載體。根據(jù)所在生物體的不同,分為原核表達(dá)載體和真核表達(dá)載體。
2 基因表達(dá)載體的構(gòu)件及其作用
基因表達(dá)載體是由目的基因(插入基因)﹢啟動子﹢終止子﹢標(biāo)記基因(抗生素基因)等組成。其系統(tǒng)包括DNA復(fù)制及質(zhì)粒DNA的篩選、目的基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的翻譯三個部分。其中,DNA復(fù)制及質(zhì)粒DNA的篩選有DNA復(fù)制起點ori、Amp和Tet抗性基因;目的基因的轉(zhuǎn)錄包括啟動子,抑制物基因和轉(zhuǎn)錄終止子,啟動子位于目的基因的上游,常用的如Placz等;蛋白質(zhì)的翻譯包括核糖體識別位點SD,翻譯起始密碼子和終止密碼子。啟動子(promoter)是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DN段,位于基因的首端,作用是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,通過翻譯最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。終止子(terminater)位于基因的尾端,也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,相當(dāng)于一盞紅色信號燈,使轉(zhuǎn)錄停止下來??股鼗蜃鳛槠錁?biāo)記基因,是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。
3 基因表達(dá)載體的構(gòu)建
基因表達(dá)載體的構(gòu)建(即目的基因與運載體結(jié)合)是實施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。將目的基因與運載體結(jié)合的過程,實際上是不同來源的DNA重新組合的過程。如果以質(zhì)粒作為運載體,首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒,使質(zhì)粒出現(xiàn)一個缺口,露出黏性末端。然后用同一種限制酶切斷目的基因,使其產(chǎn)生相同的黏性末端(部分限制性內(nèi)切酶可切割出平末端,擁有相同效果)。將切下的目的基因的片段插入質(zhì)粒的切口處,首先堿基互補(bǔ)配對結(jié)合,兩個黏性末端吻合在一起,堿基之間形成氫鍵,再加入適量DNA連接酶,催化兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵,從而將相鄰的脫氧核糖核酸連接起來,形成一個重組DNA分子。如人的胰島素基因就是通過這種方法與大腸桿菌中的質(zhì)粒DNA分子結(jié)合,形成重組DNA分子(也叫重組質(zhì)粒)。
4 如何利用分子生物學(xué)軟件繪制基因表達(dá)載體圖
無論是制作幻燈片,還是發(fā)表文章,常常需要質(zhì)粒圖?;虮磉_(dá)載體質(zhì)粒圖譜的繪制軟件很多,這里用DNAMAN軟件對基因表達(dá)載體質(zhì)粒作圖過程進(jìn)行說明。DNAMAN 是一種常用的核酸序列分析軟件,其功能強(qiáng)大,使用方便,已成為一種普遍使用的DNA 序列分析工具。它所提供強(qiáng)大的繪質(zhì)粒圖功能,能滿足需要。繪制方法如下。
打開DNAMAN軟件,點擊Draw a new map進(jìn)入質(zhì)粒繪圖,雙擊圖形區(qū)創(chuàng)建圖譜,在General狀態(tài)下選擇線條粗細(xì)和直徑,雙擊質(zhì)粒圖修改字體和字號,添加元素(Add element)進(jìn)行色彩和元素類型的選擇即可。
5 基因表達(dá)載體的運用
基因表達(dá)載體構(gòu)建成功后,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。導(dǎo)入植物細(xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法等;入動物細(xì)胞的方法有顯微注射技術(shù),此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后,篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。最后是目的基因的檢測和表達(dá),用DNA分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因。用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA。最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱正威,趙占良等.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)教科書-現(xiàn)代生物科技專題.北京:人民教育出版社,2007:1-27.
[2] 趙曉剛.高中生物新課程教學(xué)研討—基因工程的教學(xué)構(gòu)思[J].生物學(xué)通報,2008,43(2):26-28.
[3] 魏新元,丑敏霞等.淺談現(xiàn)代教育技術(shù)及其在分子生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2011,32:44-46.
[4] 宮強(qiáng),秦翠麗等.基因工程教學(xué)方法改革初探[J].科技信息,2010,14:14-15.