人类生物技术掌握到一定程度以后可以创造出新的物种,或者可以让已经消失的物种,比如恐龙重生吗?
创造新物种不是多么难的事情。现在的技术手段完全可以做到。当前有一个特别火的生命科学研究方向,叫“合成生物学”。这些人天天思考的就是如何创造有意义的新物种。
生命体的遗传物质是DNA,可以设想制造一些完成特定功能的标准化的基因元件,即所谓的“生物转”,然后进行搭建和重组,制造全新的生命体。
当前该层面的研究主要集中于微生物,如各类工程细菌,用于完成特定的功能(如降解污染物、生产乙醇等)。未来可能会有更多的突破。
完全通过合成的方法制造新物种(即完全用非生命物质搭建成完整有活性的生命体)也是可能的。当年挑战人类基因组计划的牛人Craig Venter在2010年Science上报道过这类成果。
让已销失的物种重生也不是多大的难题。但前提是知道这些物种的本来的基因序列。
科学家正在尝试的一个项目是复活猛犸象。相信在不久的将来会有一些成果。复活恐龙挑战更大,因为很难提取到恐龙的相对完整的基因。当然这些面临的所有挑战都不是技术层面上的问题。
人类活动对物种进化的影响
人类活动对物种进化确实产生了显著影响。这种影响既可以是直接的,例如通过人工选择育种,也可以是间接的,例如通过改变物种的生态环境。总体来说,人类活动加快了物种的进化速度,有时也创造出了全新的物种。首先,人工选择育种是人类直接影响物种进化的明显例子。在农业和畜牧业中,人类为了获取更高的产量或更优质的产品,常常会选择具有某些有利性状的个体进行繁殖。例如,我们熟悉的许多农作物和家畜品种,都是通过人工选择育种得到的。在这个过程中,人类其实是在模仿自然选择的过程,只不过选择的标准和速度都由人类来控制。这使得某些性状在相对短的时间内得到显著的提升,从而加快了物种的进化速度。
其次,人类活动也在间接地影响物种进化。例如,城市化和工业化造成了大量的生态环境破坏和污染,这使得许多物种的生存环境发生了改变。面对新的环境压力,物种必须适应新的环境才能生存下去。这个过程就是一个典型的进化过程,那些能够适应新环境的个体将有更高的生存和繁殖机会。例如,有一种鸟类在城市环境中改变了它们的鸣叫声,以适应城市中的噪声环境。这就是一个典型的进化现象,说明了物种是如何在面对环境变化时进行适应的。
最后,人类活动有时甚至会创造出全新的物种。这通常发生在那些与人类密切接触并经历了人工选择育种的物种中。例如,狗就是一个很好的例子。狗是从狼驯化而来的,但在与人类共同生活的过程中,狗经历了大量的人工选择育种,使得狗的品种多样性远远超过了狼。在这个过程中,有些狗的品种已经与狼产生了足够的生殖隔离,可以被视为全新的物种。
总的来说,人类活动对物种进化的影响是复杂而深远的。虽然这种影响在一定程度上加快了物种的进化速度并创造了新的物种,但也对生态环境和生物多样性造成了破坏。在未来的发展中,我们需要更加谨慎地对待人类与自然界的关系,尽可能地减少对生态环境的破坏和对物种进化的干预。
人造生命的物种影响
科学家们意外发现,脊髓灰质炎病毒能够在试管中的化学合成物中自动复制。由此,美国洛克菲勒大学的生物学家埃尔伯特·里勃切特得到启发,希望借助某种化学反应,制造出像活细胞一样可以自己生长的生命形式。当地时间2004年12月21日,里勃切特博士领导的研究小组宣布,他们尝试创造人造生命已经进入实验阶段。这种人工生物叫做“囊生物反应器”(vesicle bioreactors),它很像某种低级的生物细胞,组成部分来自不同的生物材料:柔软的细胞壁是用蛋清中的脂肪分子制成的,细胞构成是从诸如大肠杆菌之类的活着的生物中得到的。 很多科学家担心人类最终可能失去对新物种的控制
美国科学家正在制造具有工业和医学价值的“人造细胞”,这预示着人类探索人造生命迈出重要一步。克雷格·文特尔开启了合成生物学全面人工设计与合成基因组的人工生物系统开发新时代。
众所周知,要想成为一种生命体,就必须有一套生物系统来生成蛋白质,这是生命必不可少的特征之一。据报道,美国洛克菲勒大学的科学家将能够生产蛋白质的生物分子混合物悬浮在油中,形成微小的颗粒。然后,他们在这些颗粒外包裹住两层肥皂膜状的磷脂分子,像细胞膜一样将生物分子混合物颗粒包裹在其中。
经过观察发现,用分子膜包裹之后,生物分子持续生产蛋白质的时间比原来延长了一倍。为了进一步延长时间,科学家还在“细胞”中加入了一种细菌基因,这种基因可以控制生成一种名为α-溶血素的蛋白质。该蛋白质形状类似于桶,能够插入细胞膜形成小孔,环境中的营养物质便通过这些小孔进入“人造细胞”,自动补充制造蛋白质的原材料,这样,“细胞”就可以连续数日生成蛋白质。研究人员称,这种“人造细胞”可以像一个微型“工厂”,生成具有工业和医学价值的蛋白质。关于这项研究的细节,将发表在美国的《国家科学院学报》上。 生命必须有一个容器 ;生命能进行新陈代谢;生命可以被储存和复制。
从实验结果看来,里勃切特研究小组似乎成功制造出了一个人造细胞。但实际上,这些实验中的生物反应器并不能说是“活着”,因为这些合成囊只能生活在配置好的化合物中,仅仅存活数天而已。但是,这项研究距离合成生物这个新领域只有一步之遥,合成生物的目的是制成新的生物体。里勃切特在接受英国BBC采访时说:“如果这一切成为可能,我们就该重新思考一下生命究竟是什么。与其说这是个科学上的问题,不如说是一个哲学问题。对我来说,生命就像一个机器,一个由电脑程序控制的机器,仅此而已。”
像核技术一样,此项新技术既有巨大潜在利益也有许多风险。一旦这样的有机体被制造出来,就可以让它们去做自然界从未见过的事情。例如,可以把这种有机体投放到被原油污染的海水中,它们可以吃掉所有原油并把它分解成无害的成分,等海水中的原油被消化完,它们也就随即死去。风险来自这样一个事实:它们是人造物,但它们却是活的,它们可以从其环境中获取材料构。 建起它们自身,并进行自我复制和取得进化。
应该说,里勃切特通过实验制造出的一些生命物质,只是生物大分子的基本构成单元,它们还远不是生命。那么,怎样才算是生命?尽管科学家对生命定义的一些细节还存有争议,但他们都同意生命至少要具备3个特征:第一,生命必须有一个容器,如细胞的细胞膜、人的身体等;第二,生命能进行新陈代谢,可在酶的催化作用下跟环境做物质和能量的交换;第三,生命具有可以被储存和复制的化学指令,这些指令控制着生命活动,并且能复制遗传。
这三项基本要素已经在实验室里分别模拟成功,尽管模拟实验解决的是一些最基本的单项问题,但科学家们还是宣称他们已经做好创造人造生命的一切准备工作。不久前,欧盟为开展这方面的研究曾拨专款900万美元。在此项研究的计划框架内,他们还在意大利威尼斯专门成立了世界上首家人造生命研究所,它被称作欧洲生命工程中心。美国马萨诸塞综合医院的微生物学家马丁·汉泽克认为,是开始实践性研究和着手全面实验的时候了。此项实验一旦取得成功,它将开辟人类生命工程的新纪元。
任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有生命形式完全不同的生命,成为无人类法控制的生物。按照达尔文进化论的观点,当今五彩缤纷的生物世界,都是由一个共同祖先即原始生命体演化而来。 原始生命体是怎样产生的?这一直是一个困扰科学界的谜团。
近50多年来,科学家们为了解开这个谜,一直进行“人造生命”的探索。
早在2001年11月21日,世界著名的基因大师、美国塞莱拉公司前总裁克雷格·文特尔就宣布开展一项新的研究,目标是利用人工合成的遗传物质,在实验室里制造一种在自然界中并不存在的新物种。文特尔的合作者包括遗传学家汉密尔顿·史密斯,史密斯是1978年诺贝尔生理学或医学奖获得者,是一位公认的DNA操作高手。美国能源部也慷慨解囊,为他们的研究划拨了总额300万美元的资金。
新研究计划拿生殖支原体作为研究对象,这种寄生在人体内却不引发疾病的细菌只有一条染色体,其中包含517个基因,是已知的基因组最小的生物。文特尔等准备首先将天然生殖支原体细胞内的遗传物质全部去除,然后合成出含有细菌生存所需最少基因数目的人造染色体。人造染色体最终将注入去除遗传物质的中空生殖支原体细胞,以进一步研究这种人造细胞能否存活与繁殖。
文特尔解释说,他们的研究纯粹是基础性的,不是彻底人工制造一个全新的生物,而是在更大程度上对一种对生命体的改造。他认为,这项研究可以从根本上加深对细胞生存最关键条件的理解。如果初步实验取得成功,他们更长远的设想,是不断为其添加新功能,比如分解火力发电厂排放的二氧化碳,或生产可用作燃料的氢等,从而为低成本、高效率制造生物能源找到一条新出路。据说,美国能源部之所以愿意掏钱,主要是看中了研究的长远潜力。
尽管专家们从这种新技术中看到了无穷的好处,但很多人对于它可能给人类伦理观念带来的冲击,以及人类最终可能失去对新物种的控制等问题感到担扰。因为任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有的生命形式完全不同的生命,成为无法控制的生物。
对此,美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维·迪默却认为,人类制造的任何东西都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物竞争。而且科学家们还在设计另一层保护措施:所有人造生命都将依赖自然界不存在的化学物质,这些关键性的化学物质一旦消除,人造生命便即死亡。因此,人造生命失控的风险极其微小。
文特尔本人倒是承认,研究中涉及的技术,从理论上来说有可能用于制造新的致病细菌,甚至用于研制生物武器。但他说将慎重考虑该公布那些研究细节,而且在实验中也会采取特定措施,以确保新造出的细菌只能在实验室“温暖的培养液”中生存,不会成为“魔鬼细菌”。
有关克隆羊多利
基因工程的应用基因工程已经成为生物科学中不可或缺的一部分.也是最令人类充满无限遐想的一门科学.自从解开人类基因组后,长生不老等就古老的传说又再度流行起来.尽管现在的基因技术还不能做到让你真的长生不老,但是基因疗法等技术的出现已经让人们看到了基因工程的生命力.本文从环境保护,军事等方面浅谈了基因工程的应用.
目前世界许多国家将生物技术,信息技术和新材料技术作为三大重中之重技术,而生物技术可以分为传统生物技术,工业生物发酵技术和现代生物技术。
现在人们常说的生物技术实际上就是现代生物技术。现代生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等五大工程技术。其中基因工程技术是现代生物技术的核心技术。基因工程的核心技术是DNA的重组技术,也就是基因克隆技术。既然基因工程这么重要,那么什么是基因工程呢?
基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定地繁殖。根据这个概念,人们可以从一个生物的基因中提取有用的基因片断,植入到另外一个生物体内,从而使该生物获得某些新的遗传性状。从而获得所需要的新的生物的变种.运用基因工程可以加快生物的变异,并使生物的变异朝着有益于人类的方向发展.而且,基因工程是处在分子水平上的操作,因而可以跨越不同的物种进行操作.大大改善了传统的只能同类生物杂交并且不能控制变异方向的方法.例如,传统的水稻培养方法是让很多不同的水稻杂交,然后将种子都培养成水稻,再从中选择优良的品种.但是这种方法不仅工作量大,而且效果也不是很好.根据DNA重组原理,有些隐性性状大约只有1/4的概率能表达出来.这样就做了大量的无用功.但是利用基因工程,我们只需要从不同的水稻中提取所需要表达出来的性状的核苷酸组合,将其移植到另外的水稻上,就可以表达出来.这样做,大大节省了工程的周期,也提高了基因性状表现的精确度.另外,不同种的生物一般是不能交配的.例如鱼和牛,就不能进行交配而生出下一代.但是利用基因工程,我们可以把鱼的某些基因移植到牛的受精卵上,或者把牛的基因移植到鱼的受精卵上,加以培养,就可以产生既有牛的性状又有鱼的性状的新的物种.虽然基因工程有这么多的好处,但是也不是说可以滥用的.因为每种生物经过适者生存的自然选择,都能适应所处的生存环境.如果移植了外来的基因,可能会打破其体内的细胞的平衡,从而导致细胞的快速衰老甚至死亡.可见,基因工程要正确处理好细胞的相容性.
那么,基因工程都有那些应用呢?
一:在生产领域,人们可以利用基因技术,生产转基因食品.例如,科学家可以把某种肉猪体内控制肉的生长的基因植入鸡体内,从而让鸡也获得快速增肥的能力.但是,转基因因为有高科技含量, 怕吃了转基因食品中的外源基因后会改变人的遗传性状,比如吃了转基因猪肉会变得好动,喝了转基因牛奶后易患恋乳症等等。华中农业大学的张启发院士认为:“转基因技术为作物改良提供了新手段,同时也带来了潜在的风险。基因技术本身能够进行精确的分析和评估,从而有效地规避风险。对转基因技术的风险评估应以传统技术为参照。科学规范的管理可为转基因技术的利用提供安全保障。生命科学基础知识的科普和公众教育十分重要。
”
二:军事上的应用.生物武器已经使用了很长的时间.细菌,毒气都令人为之色变.但是,现在传说中的基因武器却更加令人胆寒.基因武器只对具有某种基因的人(例如某一种族)有杀伤力,而对其他种族的人毫无影响.这种武器的使用无疑会使遭受基因武器袭击的种族面临灭顶之灾.
三: 环境保护上,也可以应用基因武器.我们可以针对一些破坏生态平衡的动植物,研制出专门的基因药物,既能高效的杀死它们,又不会对其他生物造成影响.还能节省成本.例如一直危害我国淡水区域的水葫芦,如果有一种基因产品能够高校杀灭的话,那每年就可以节省几十亿了.
科学是一把双刃剑.基因工程也不例外.我们要发挥基因工程中能造福人类的部分,抑止它的害处.
四,医疗方面
随着人类对基因研究的不断深入,发现许多疾病是由于基因结构与功能发生改变所引起的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因,而且还能掌握如何进行对基因诊断、修复、治疗和预防,这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。
所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法,将正常的基因转如病患者的细胞中,以取代病变基因,从而表达所缺乏的产物,或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径,达到治疗某些遗传病的目的。目前,已发现的遗传病有6500多种,其中由单基因缺陷引起的就有约3000多种。因此,遗传病是基因治疗的主要对象。
第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时,两个4岁和9岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年,我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。
基因治疗的最新进展是即将用基因枪技术于基因治疗。其方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤获得成功的表达。这一成功预示着人们未来可能利用基因枪传送药物到人体内的特定部位,以取代传统的接种疫苗,并用基因枪技术来治疗遗传病。
目前,科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果现在的实验疗效得到进一步确证的话,就有可能将胎儿基因疗法扩大到其它遗传病,以防止出生患遗传病症的新生儿,从而从根本上提高后代的健康水平。
五,基因工程药物研究
基因工程药物,是重组DNA的表达产物。广义的说,凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的,都可以成为基因工程药物。在这方面的研究具有十分诱人的前景。
基因工程药物研究的开发重点是从蛋白质类药物,如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等的分子蛋白质,转移到寻找较小分子蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般都比较大,不容易穿过细胞膜,因而影响其药理作用的发挥,而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面对疾病的治疗思路也开阔了,从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
现在,还有一个需要引起大家注意的问题,就是许多过去被征服的传染病,由于细菌产生了耐药性,又卷土重来。其中最值得引起注意的是结核病。据世界卫生组织报道,现已出现全球肺结核病危机。本来即将被消灭的结核病又死灰复燃,而且出现了多种耐药结核病。据统计,全世界现有17.22亿人感染了结核病菌,每年有
900万新结核病人,约300万人死于结核病,相当于每10秒钟就有一人死于结核病。科学家还指出,在今后的一段时间里,会有数以百计的感染细菌性疾病的人将无药可治,同时病毒性疾病日益曾多,防不胜防。不过与此同时,科学家们也探索了对付的办法,他们在人体、昆虫和植物种子中找到一些小分子的抗微生物多肽,它们的分子量小于4000,仅有30多个氨基酸,具有强烈的广普杀伤病原微生物的活力,对细菌、病菌、真菌等病原微生物能产生较强的杀伤作用,有可能成为新一代的“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素外,这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。
六,加快农作物新品种的培育
科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展,一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是生物技术、农业、食品和医药行业将融合到一起。
本世纪五、六十年代,由于杂交品种推广、化肥使用量增加以及灌溉面积的扩大,农作物产量成倍提高,这就是大家所说的“绿色革命”。但一些研究人员认为,这些方法目前已很难再使农作物产量有进一步的大幅度提高。
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如,基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂,可以使农作物种植在旱地或盐碱地上,或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。
基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法,需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种,基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中,从而培育出一种全新的农作物品种,时间则缩短一半。
虽然第一批基因工程农作物品种5年前才开始上市,但今年美国种植的玉米、大豆和棉花中的一半将使用利用基因工程培育的种子。据估计,今后5年内,美国基因工程农产品和食品的市场规模将从今年的40亿美元扩大到200亿美元,20年后达到750亿美元。有的专家预计,“到下世纪初,很可能美国的每一种食品中都含有一点基因工程的成分。”
尽管还有不少人、特别是欧洲国家消费者对转基因农产品心存疑虑,但是专家们指出,利用基因工程改良农作物已势在必行。这首先是由于全球人口的压力不断增加。专家们估计,今后40年内,全球的人口将比目前增加一半,为此,粮食产量需增加75%。另外,人口的老龄化对医疗系统的压力不断增加,开发可以增强人体健康的食品十分必要。
加快农作物新品种的培育也是第三世界发展中国家发展生物技术的一个共同目标,我国的农业生物技术的研究与应用已经广泛开展,并已取得显著效益。
七,分子进化工程的研究
分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力,模拟自然中生物进化历程,以达到创造新基因、新蛋白质的目的。
这需要三个步骤,即扩增、突变、和选择。扩增是使所提取的遗传信息DNA片段分子获得大量的拷贝;突变是在基因水平上施加压力,使DNA片段上的碱基发生变异,这种变异为选择和进化提供原料;选择是在表型水平上通过适者生存,不适者淘汰的方式固定变异。这三个过程紧密相连缺一不可。
现在,科学家已应用此方法,通过试管里的定向进化,获得了能抑制凝血酶活性的DNA分子,这类DNA具有抗凝血作用,它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物,来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。
我国基因研究的成果
以破译人类基因组全部遗传信息为目的的科学研究,是当前国际生物医学界攻克的前沿课题之一。据介绍,这项研究中最受关注的是对人类疾病相关基因和具有重要生物学功能基因的克隆分离和鉴定,以此获得对相关疾病进行基因治疗的可能性和生产生物制品的权利。
人类基因项目是国家“863”高科技计划的重要组成部分。在医学上,人类基因与人类的疾病有相关性,一旦弄清某基因与某疾病的具体关系,人们就可以制造出该疾病的基因药物,对人类健康长寿产生巨大影响。据介绍,人类基因样本总数约10万条,现已找到并完成测序的约有8000条。
近些年我国对人类基因组研究十分关注,在国家自然科学基金、“863计划”以及地方政府等多渠道的经费资助下,已在北京、上海两地建立了具备先进科研条件的国家级基因研究中心。同时,科技人员紧跟世界新技术的发展,在基因工程研究的关键技术和成果产业化方面均有突破性的进展。我国人类基因组研究已走在世界先进行列,某些基因工程药物也开始进入应用阶段。
目前,我国在蛋白基因的突变研究、血液病的基因治疗、食管癌研究、分子进化理论、白血病相关基因的结构研究等项目的基础性研究上,有的成果已处于国际领先水平,有的已形成了自己的技术体系。而乙肝疫苗、重组α型干扰素、重组人红细胞生成素,以及转基因动物的药物生产器等十多个基因工程药物,均已进入了产业化阶段。
基因技术:进退两难的境地和两面性的特征
基因作物在舆论界引发争议不足为怪。但在同属发达世界的大西洋两岸,转基因技术的待遇迥然不同却是一种耐人寻味的现象。当美国40%的农田种植了经过基因改良的作物、消费者大都泰然自若地购买转基因食品时,此类食品在欧洲何以遭遇一浪高过一浪的喊打之声?
从直接社会背景看,目前欧洲流行“转基因恐惧症”情有可原。从1986年英国发现疯牛病,到今年比利时污染鸡查出致癌的二恶英和可口可乐在法国导致儿童溶血症,欧洲人对食品安全颇有些风声鹤唳,关于转基因食品可能危害人类健康的假设如条件反射一般让他们闻而生畏。
同时,欧洲较之美国在环境和生态保护问题上一贯采取更为敏感乃至激进的态度,这是转基因食品在欧美处境殊异的另一缘故。一方面,欧洲各国媒介的环保意识日益强烈,往往对可能危害环境和生态的问题穷追不舍甚至进行夸张的报道,这在很大程度上左右着公众对诸如转基因问题的态度。另一方面,以“绿党”为代表的“环保主义势力”近年来在欧洲政坛崛起,在政府和议会中的势力不断扩大,对决策过程施加着越来越大的影响。
但是,欧洲人对转基因技术之所以采取如此排斥的态度,似乎还有一个较为隐蔽却很重要的深层原因。实际上,在转基因问题上欧美之间既有价值观念之差,更是经济利益之争。与一般商品不同,转基因技术具有一种独特的垄断性。在技术上,美国的“生命科学”公司一般都通过生物工程使其产品具有自我保护功能。其中最突出的是“终止基因”,它可以使种子自我毁灭而不能象传统作物种子那样被再种植。另一种技术是使种子必须经过只为种子公司所掌握的某种“化学催化”方能发育和生长。在法律上,转基因作物种子一般是通过一种特殊的租赁制度提供的,消费者不得自行保留和再种植。美国是耗资巨大的基因工程研究最大的投资者,而从事转基因技术开发的美国公司都熟谙利用知识产权和专利保护法寻求巨额回报之道。美国目前被认为已控制了相当大份额的转基因产品市场,进而可以操纵市场价格。因此,抵制转基因技术实际上也就是抵制美国在这一领域的垄断。
生物技术在许多领域正在发挥越来越重要的作用:遗传工程产品在农业领域无孔不入,遗传工程作物开始在美国农业中占有重要位置;生物技术在医学领域取得显著进展,已有一些遗传工程药物取代了常规药物,医学界在几方面从基因研究中获利;克隆技术的进展为拯救濒危物种及探索多种人类疾病的治疗方法提供了前所未有的机会。目前研究人员正准备将生物技术推进到更富挑战性的领域。但近来警惕遗传学家的行为的声音越来越受到重视。
今天,人们借助于所谓的DNA切片已能同时研究上百个遗传基质。基因的研究达到了这样一个发展高度,几年后,随着对人类遗传物质分析的结束,人们开始集中所有的手段对人的其他部分遗传物质的优缺点进行有系统地研究。但是,生物学的发展也有其消极的一面:它容易为种族主义提供新的遗传学方面的依据对新的遗传学持批评态度的人总喜欢描绘出一幅可怕的景象:没完没了的测试、操纵和克隆、毫无感情的士兵、基因很完美的工厂工人……遗传密码使基因研究人员能深入到人们的内心深处,并给他们提供了操纵生命的工具。然而他们是否能使遗传学朝好的研究方向发展还完全不能预料。
(抱歉,我没有找到克隆羊的基因工程带给人类有什么影响,但找来了这些东东,希望对你有帮助。)
世界上首只克隆羊多利被执行“安乐死”
新华网柏林2月14日电(记者 潘治)苏格兰的罗斯林研究所14日证实,世界上第一只成年体细胞克隆羊"多利"已因肺部感染而死亡。该所所长哈里·格里芬对德新社说,羊通常可以存活11至12年,而肺部感染对于高龄羊来说是“典型的病症”。
多利的死亡再次引发了关于克隆动物是否具会“早衰”的争论。多利于1996年7月5日由罗斯林研究所的伊恩·威尔穆特教授等人通过体细胞克隆法培育问世,是世界上首只成年体细胞克隆动物。伊恩·威尔穆特教授对多利的死亡表示“感到十分失望”。他说,他在大约一年前已经发现多利羊的左后腿患上了关节炎,而这种典型的“高龄病症”对当时还年轻的多利而言,很可能意味着目前的克隆技术尚不完善。
继多利问世之后,克隆技术在近年来得到了一定的发展,各国科学家相继克隆出牛、鼠、猪等动物,但与此同时也陆续有科学家发现一些克隆动物表现出“早衰”迹象,这被认为是克隆技术自身不完善而对克隆动物的健康造成的危害。但是,科学界对此还没有最后的结论。
威尔穆特说,他们将对多利的尸体进行仔细检查,以进一步确定其死因。他同时表示:“重要的是,不仅仅是我们,而应该是那些所有克隆出动物的科学家们,都对克隆动物整个生命期间的健康状况进行持续观察。”(完)
2月14日,培育出多利的苏格兰罗斯林研究所发表新闻公报说,由于兽医检查发现多利患有进行性肺病,研究人员对它实施了“安乐死”。医学专家介绍,进行性疾病指症状不断加重、患者状况不断恶化的疾病。
详讯:克隆羊多利死亡
新华网伦敦2月14日电(记者 王艳红)培育出世界第一头体细胞克隆动物绵羊多利的苏格兰罗斯林研究所14日晚间向新华网记者证实,多利已经死亡。
罗斯林研究所稍后发表的新闻公报说,由于兽医检查发现多利患有进行性肺病,研究人员对它实施了“安乐死”。医学专家介绍,进行性疾病指症状不断加重、患者状况不断恶化的疾病。
多利于1996年7月5日出生,于1997年2月23日被介绍给公众,它是罗斯林研究所与英国PPL医疗公司共同培育的。
罗斯林研究所所长哈里·格里芬说,绵羊通常能活11到12年,年老的绵羊肺部感染的现象很普遍,特别是那些在室内生活的羊。他说,研究人员正在对多利的尸体进行详细检查,任何重要发现都会公布出来。多利的尸体将被制成标本,存放在苏格兰国家博物馆。
多利的基因母亲是一头普通白绵羊。科学家取这头绵羊的乳腺细胞,将其细胞核移植到一个剔除了细胞核的苏格兰黑脸羊的卵子中,使之融合、分裂、发育成胚胎,然后移植到第三头羊的体内。它的诞生被视为20世纪末最重要的科学成就之一,它引发了全世界科学家研究克隆技术的热潮,也导致了大量技术和伦理方面的争论。
科学家当时一共培育了277个胚胎,最后只有多利成功出生。体细胞克隆技术的低成功率,一直到现在也没有明显改善。另外,多利今年6岁多,按绵羊的标准还是中年,它的疾病和死亡,会再度引发克隆动物是否早衰的争论。
克隆动物是否会早衰,是否可能有先天缺陷,是否应当允许科学家进行以培育完成人类个体为目标的克隆人研究,都是当前争论的热点问题。多利的健康状况因此受备关注。
2002年1月,罗斯林研究所公布,多利的左后腿患有关节炎,证实了其他科学家早先的怀疑。但科学家还不能确定这是克隆过程导致的遗传疾病、还是纯属偶然。当时,曾领导克隆多利的研究的伊恩·威尔穆特教授曾表示,多利患有关节炎可能意味着克隆技术“效率低”,需要进一步研究。(完)
简讯:多利羊死因在于肺部感染
新华网柏林2月14日电 位于苏格兰的罗斯林研究所14日向德新社证实,世界上第一只成年体细胞克隆羊多利已经死亡,死因在于肺部感染。
这家研究所人员介绍说,通常羊的平均寿命是大约12年。而1996年7月5日出生的多利羊,今年还不满7岁。(完)
新闻背景:克隆羊多利
新华网北京2月15日电 世界上第一只体细胞克隆动物—克隆羊多利已经因为肺部感染而死亡。它的寿命才7岁,而普通的羊平均寿命在12岁左右。
多利羊诞生在1996年7月5日,1997年首次向公众披露。它被美国《科学》杂志评为1997年世界十大科技进步的第一项,也是当年最引人注目的国际新闻之一。科学家认为,多利的诞生标志着生物技术新时代的来临。
在培育多利羊的过程中,科学家采用了体细胞克隆技术。也就是说,从一只成年绵羊身上提取体细胞,然后把这个体细胞的细胞核注入一个另一只绵羊的卵细胞之中,而这个卵细胞已经抽去了细胞核,最终新合成的卵细胞在第三只绵羊的子宫内发育形成了多利羊。从理论上而言,多利继承了提供体细胞的那只绵羊的遗传特征。培育多利羊的技术,已经成为如今培育体细胞克隆动物的标准过程。
克隆动物、包括克隆人,如今成为争议最大的科学话题。在技术上,苏格兰罗斯林研究所的科学家试验了两百多次才成功培育出一个多利,而且它在2001年就被发现有类似关节炎的症状。科学家认为,这在某些方面反映了当前克隆技术的缺陷。多利的早夭,估计会进一步引发有关的争论.
历年诺贝尔化学奖pingxuan
诺贝尔化学奖诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(1833-1896) 的部分遗产作为基金创立的。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。
诺贝尔生于瑞典的斯德哥尔摩。他一生致力于炸药的研究,在硝化甘油的研究方面取得了重大成就。他不仅从事理论研究,而且进行工业实践。他一生共获得技术发明专利355项,并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂,积累了巨额财富。
1896年12月10日,诺贝尔在意大利逝世。逝世的前一年,他留下了遗嘱。在遗嘱中他提出,将部分遗产(920万美元)作为基金,以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平5种奖金,授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的学者。
据此,1900年6月瑞典政府批准设置了诺贝尔基金会,并于次年诺贝尔逝世5周年纪念日,即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。自此以后,除因战时中断外,每年的这一天分别在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行隆重授奖仪式。
1968年瑞典中央银行于建行300周年之际,提供资金增设诺贝尔经济奖(全称为“瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·伯恩德·诺贝尔经济科学奖金”,亦称“纪念诺贝尔经济学奖”),并于1969年开始与其他5项奖同时颁发。诺贝尔经济学奖的评选原则是授予在经济科学研究领域作出有重大价值贡献的人,并优先奖励那些早期作出重大贡献者。
1990年诺贝尔的一位重侄孙克劳斯·诺贝尔又提出增设诺贝尔地球奖,授予杰出的环境成就获得者。该奖于1991年6月5日世界环境日之际首次颁发。
诺贝尔奖的奖金数视基金会的收入而定,其范围约从11000英镑(31000美元)到30000英镑(72000美元)。奖金的面值,由于通货膨胀,逐年有所提高,最初约为3万多美元,60年代为7.5万美元,80年代达22万多美元。金质奖章约重半镑,内含黄金23K,奖章直径约为6.5厘米,正面是诺贝尔的浮雕像。不同奖项、奖章的背面饰物不同。每份获奖证书的设计也各具风采。颁奖仪式隆重而简朴,每年出席的人数限于1500至1800人之间,其中男士要穿燕尾服或民族服装,女士要穿严肃的夜礼服,仪式中的所用白花和黄花必须从圣莫雷空运来,这意味着对知识的尊重。
根据诺贝尔遗嘱,在评选的整个过程中,获奖人不受任何国籍、民族、意识形态和宗教的影响,评选的唯一标准是成就的大小。
遵照诺贝尔遗嘱,物理奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定,生理或医学奖由瑞典皇家卡罗林医学院评定,文学奖由瑞典文学院评定,和平奖由挪威议会选出。经济奖委托瑞典皇家科学院评定。每个授奖单位设有一个由5人组成的诺贝尔委员会负责评选工作,该委员会三年一届。其评选过程为:
——每年9月至次年1月31日,接受各项诺贝尔奖推荐的候选人。通常每年推荐的候选人有1000—2000人。
——具有推荐候选人资格的有:先前的诺贝尔奖获得者、诺贝尔奖评委会委员、特别指定的大学教授、诺贝尔奖评委会特邀教授、作家协会主席(文学奖)、国际性会议和组织(和平奖)。
——不得毛遂自荐。
——瑞典政府和挪威政府无权干涉诺贝尔奖的评选工作,不能表示支持或反对被推荐的候选人。
——2月1日起,各项诺贝尔奖评委会对推荐的候选人进行筛选、审定,工作情况严加保密。
——10月中旬,公布各项诺贝尔奖获得者名单。
——12月10日是诺贝尔逝世纪念日,这天在斯德哥尔摩和奥斯陆分别隆重举行诺贝尔奖颁发仪式,瑞典国王出席并授奖。
1989年
奥尔特曼(S.Altman) (1939-)
奥尔特曼(S.Altman) 美国人,因发现RNA的生物催化作用而获奖.
1978年和1981年奥尔特曼与切赫分别发现了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用,这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供了线索,而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA,打破了蛋白质是生物起源的定论。
切赫(T.R.Cech) (1947-)
切赫(T.R.Cech)美国人,因发现RNA的生物催化作用而与奥尔特曼共同获得1989年诺贝尔化学奖.
他们独立地发现核糖核酸(RNA)不仅像过去所设想的那样仅被动地传递遗传信息,还起酶的作用,能催化细胞内的为生命所必需的化学反应.在他们的发现之前,人们认为只有蛋白质才能起酶的作用.他最先证明RNA分子能催化化学反应,并于1982年公布其研究结果.1983年证实RNA的这种酶活动.
1990年
科里(E.J.Corey) (1928-)
科里,美国化学学家,创建了独特的有机合成理论—逆合成分析理论,使有机合成方案系统化并符合逻辑。他根据这一理论编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序,于1990年获奖。
60年代科里创造了一种独特的有机合成法-逆合成分析法,为实现有机合成理论增添了新的内容。与化学家们早先的做法不同,逆合成分析法是从小分子出发去一次次尝试它们那构成什么样的分子--目标分子的结构入手,分析其中哪些化学键可以断掉,从而将复杂大分子拆成一些更小的部分,而这些小部分通常已经有的或容易得到的物质结构,用这些结构简单的物质作原料来合成复杂有机物是非常容易的。他的研究成功使塑料、人造纤维、颜料、染料、杀虫剂以及药物等的合成变得简单易行,并且是化学合成步骤可用计算机来设计和控制。
他自己还运用逆合成分析法,在试管里合成了100种重要天然物质,在这之前人们认为天然物质是不可能用人工来合成的。科里教授还合成了人体中影响血液凝结和免疫系统功能的生理活性物质等,研究成果使人们延长了寿命,享受到了更高层次的生活。
1991年
恩斯特(R.Ernst) (1933-)
恩斯特,瑞士科学家,他发明了傅立叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术而获奖。经过他的精心改进,使核磁共振技术成为化学的基本和必要的工具,他还将研究成果应用扩大到其他学科。
1966年他与美国同事合作,发现用短促的强脉冲取代核磁共振谱管用的缓慢扫描无线电波,能显著提高核磁共振技术的灵敏度。他的发现使该技术能用于分析大量更多种类的核和数量较少的物质,他在核磁共振光谱学领域的第二个重要贡献,是一种能高分辨率地."二维"地研究很大分子的技术。科学家们利用他精心改进的技术,能够确定有机和无机化合物,以及蛋白质等生物大分子的三维结构,研究生物分子与其他物质,如金属离子.水和药物等之间的相互作用,鉴定化学物种,研究化学反应速率。
1992年
马库斯(R.Marcus) (1923-)
马库斯,加拿大裔美国科学家,他用简单的数学方式表达了电子在分子间转移时分子体系的能量是如何受其影响的,他的研究成果奠定了电子转移过程理论的基础,以此获得1992年诺贝尔奖。
他从发现这一理论到获奖隔了20多年。他的理论是实用的,它可以解除腐蚀现象,解释植物的光合作用,还可以解释萤火虫发出的冷光,现在假如孩子们再提出"萤火虫为什么发光"的问题,那就更容易回答。
1993年
史密斯(M.Smith) (1932-2000)
加拿大科学家史密斯由于发明了重新编组DNA的“寡聚核苷酸定点突变”法,即定向基因的“定向诱变”而获得了1993年诺贝尔奖。该技术能够改变遗传物质中的遗传信息,是生物工程中最重要的技术。
这种方法首先是拚接正常的基因,使之改变为病毒DNA的单链形式,然后基因的另外小片断可以在实验室里合成,除了变异的基因外,人工合成的基因片断和正常基因的相对应部分分列成行,犹如拉链的两条边,全部戴在病毒上。第二个DNA链的其余部分完全可以制作,形成双螺旋,带有这种杂种的DNA病毒感染了细菌,再生的蛋白质就是变异性的,不过可以病选和测试,用这项技术可以改变有机体的基因,特别是谷物基因,改善它们的农艺特点。
利用史密斯的技术可以改变洗涤剂中酶的氨基酸残基(橘红色),提高酶的稳定性。
穆利斯(K.B.Mullis) (1944-)
美国科学家穆利斯(K.B.Mullis) 发明了高效复制DNA片段的“聚合酶链式反应(PCR)”方法,于1993年获奖。利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子,使基因工程又获得了一个新的工具。
85年穆利斯发明了“聚合酶链反应”的技术,由于这项技术问世,能使许多专家把一个稀少的DNA样品复制成千百万个,用以检测人体细胞中艾滋病病毒,诊断基因缺陷,可以从犯罪的现场,搜集部分血和头发进行指纹图谱的鉴定。这项技术也可以从矿物质里制造大量的DNA分子,方法简便,操作灵活。
整个过程是把需要的化合物质倒在试管内,通过多次循环,不断地加热和降温。在反应过程中,再加两种配料,一是一对合成的短DNA片段,附在需要基因的两端作“引子”;第二个配料是酶,当试管加热后,DNA的双螺旋分为两个链,每个链出现“信息”,降温时,“引子”能自动寻找他们的DNA样品的互补蛋白质,并把它们合起来,这样的技术可以说是革命性的基因工程。
科学家已经成功地用PCR方法对一个2000万年前被埋在琥珀中的昆虫的遗传物质进行了扩增。
1994年
欧拉(G.A.Olah) (1927-)
欧拉,匈牙利裔美国人,由于他发现了使碳阳离子保持稳定的方法,在碳正离子化学方面的研究而获奖。研究范畴属有机化学,在碳氢化合物方面的成就尤其卓著。早在60年代就发表大量研究报告并享誉国际科学界,是化学领域里的一位重要人物,他的这项基础研究成果对炼油技术作出了重大贡献,这项成果彻底改变了对碳阳离子这种极不稳定的碳氢化合物的研究方式,揭开了人们对阳离子结构认识的新一页,更为重要的是他的发现可广泛用于从提高炼油效率,生产无铅汽油到改善塑料制品质量及研究制造新药等各个行业,对改善人民生活起着重要作用。
1995年
罗兰 (F.S.Rowland) (1927-)
克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。
罗兰,美国化学家,发现人工制作的含氯氟烃推进剂会加快臭氧层的分解,破坏臭氧层,引起联合国重视,使全世界范围内禁止生产损耗臭氧层的气体。
莫利纳 (M.Molina) (1943-)
克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。
臭氧层位于地球大气的平流层中,能吸收大部分太阳紫外线,保护地球上的生物免受损害,而正是他们阐明了导致臭氧层损耗的化学机理,并找到了人类活动会导致臭氧层损耗的证据,在这些研究推动下,保护臭氧层已经成为世界关注的重大环境课题,1987年签订蒙特利尔议定书,规定逐步在世界范围内禁止氯,氟,烃等消耗臭氧层物质的作用。
莫利纳,美国化学家,因20世纪70年代期间关于臭氧层分解的研究而获1995年诺贝尔奖。莫利纳与罗兰发现一些工业产生的气体会消耗臭氧层,这一发现导致20世纪后期的一项国际运动,限制含氯氟烃气体的广泛使用。他经过大气污染的实验,发现含氯氟烃气体上升至平流层后,紫外线照射将其分解成氯.氟和碳元素。此时,每一个氯原子在变得不活泼前可以摧毁将近10万个臭氧分子,莫利纳是描述这一理论的主要作者。科学家们的发现引起一场大范围的争论。80年代中期,当在南极地区上空发现所谓的臭氧层空洞--臭氧层被耗尽的区域时,他们的理论得到了证实。
克鲁岑 (P.Crutzen) (1933-)
克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。
臭氧层位于地球大气的平流层中,能吸收大部分太阳紫外线,保护地球上的生物免受损害,而正是他们阐明了导致臭氧层损耗的化学机理,并找到了人类活动会导致臭氧层损耗的证据,在这些研究推动下,保护臭氧层已经成为世界关注的重大环境课题,1987年签订蒙特利尔议定书,规定逐步在世界范围内禁止氯氟烃等消耗臭氧层物质的作用。
克鲁岑,荷兰人,由于证明了氮的氧化物会加速平流层中保护地球不受太阳紫外线辐射的臭氧的分解而获奖,虽然他的研究成果一开始没有被广泛接受,但为以后的其他化学家的大气研究开通了道路。
1996年
克鲁托(H.W.Kroto)(1939-)
克鲁托H.W.Kroto)与斯莫利(R.E.Smalley)、柯尔(R.F.Carl)一起,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”),而获1996年诺贝尔化学奖.
斯莫利 (R.E.Smalley)(1943-)
斯莫利 (R.E.Smalley)与柯尔(R.F.Carl)、克鲁托(H.W.Kroto)一起,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”),而获1996年诺贝尔化学奖.
柯尔 (R.F.Carl)(1933-)
柯尔(R.F.Carl)美国人、斯莫利(R.E.Smalley)美国人、克鲁托(H.W.Kroto)英国人,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”)而获1996年诺贝尔化学奖.
1967年建筑师巴克敏斯特.富勒(R.Buckminster Fuller)为蒙特利尔世界博览会设计了一个球形建筑物,这个建筑物18年后为碳族的结构提供了一个启示。富勒用六边形和少量五边形创造出“弯曲”的表面。获奖者们假定含有60个碳原子的簇“C60”包含有12个五边形和20个六边形,每个角上有一个碳原子,这样的碳簇球与足球的形状相同。他们称这样的新碳球C60为“巴克敏斯特富勒烯”(buckminsterfullerene),在英语口语中这些碳球被称为“巴基球”(buckyball)。
克鲁托对含碳丰富的红巨星的特殊兴趣,导致了富勒烯的发现。多年来他一直有个想法:在红巨星附近可以形成碳的长链分子。柯尔建议与斯莫利合作,利用斯莫利的设备,用一个激光束将物质蒸发并加以分析。
1985年秋柯尔、克鲁托和斯莫利经过一周紧张工作后,十分意外地发现碳元素也可以非常稳定地以球的形状存在。他们称这些新的碳球为富勒烯(fullerene).这些碳球是石墨在惰性气体中蒸发时形成的,它们通常含有60或70个碳原子。围绕这些球,一门新型的碳化学发展起来了。化学家们可以在碳球中嵌入金属和稀有惰性气体,可以用它们制成新的超导材料,也可以创造出新的有机化合物或新的高分子材料。富勒烯的发现表明,具有不同经验和研究目标的科学家的通力合作可以创造出多么出人意外和迷人的结果。
柯尔、克鲁托和斯莫利早就认为有可能在富勒烯的笼中放入金属原子。这样金属的性能会完全改变。第一个成功的实验是将稀土金属镧嵌入富勒烯笼中。
在富勒烯的制备方法中略加以改进后现在已经可以从纯碳制造出世界上最小的管—纳米碳管。这种管直径非常小,大约1毫微米。管两端可以封闭起来。由于它独特的电学和力学性能,将可以在电子工业中应用。
在科学家们能获得富勒烯后的六年中已经合成了1000多种新的化合物,这些化合物的化学、光学、电学、力学或生物学性能都已被测定。富勒烯的生产成本仍太高,因此限制了它们的应用。
今天已经有了一百多项有关富勒烯的专利,但仍需探索,以使这些激动人心的富勒烯在工业上得到大规模的应用。
1997年
因斯.斯寇(Jens C.Skou) (1918-)
1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。
因斯.斯寇最早描述了离子泵——一个驱使离子通过细胞膜定向转运的酶,这是所有的活细胞中的一种基本的机制。自那以后,实验证明细胞中存在好几种类似的离子泵。他发现了钠离子、钾离子-腺三磷酶——一种维持细胞中钠离子和钾离子平衡的酶。细胞内钠离子浓度比周围体液中低,而钾离子浓度则比周围体液中高。钠离子、钾离子-腺三磷酶以及其他的离子泵在我们体内必须不断地工作。如果它们停止工作、我们的细胞就会膨胀起来,甚至胀破,我们立即就会失去知觉。驱动离子泵需要大量的能量——人体产生的腺三磷中,约三分之一用于离子泵的活动。
约翰.沃克(John E.Walker) (1941-)
约翰.沃克与另两位科学家同获得1997年诺贝尔化学奖。约翰.沃克把腺三磷制成结晶,以便研究它的结构细节。他证实了波耶尔关于腺三磷怎样合成的提法,即“分子机器”,是正确的。1981年约翰.沃克测定了编码组成腺三磷合成酶的蛋白质基因(DNA).
保罗.波耶尔(Panl D.Boyer) (1918-)
1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。保罗.波耶尔与约翰.沃克阐明了腺三磷体合成酶是怎样制造腺三磷的。在叶绿体膜、线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现腺三磷合成酶。膜两侧氢离子浓度差驱动腺三磷合成酶合成腺三磷。
保罗.波耶尔运用化学方法提出了腺三磷合成酶的功能机制,腺三磷合成酶像一个由α亚基和β亚基交替组成的圆柱体。在圆柱体中间还有一个不对称的γ亚基。当γ亚基转动时(每秒100转),会引起β亚基结构的变化。保罗.波耶尔把这些不同的结构称为开放结构、松散结构和紧密结构。
1998年
约翰.包普尔(John A.Pople) (1925-)
约翰.包普尔(John A.Pople),美国人,他提出波函数方法而获诺贝尔化学奖。他发展了化学中的计算方法,这些方法是基于对薛定谔方程(Schrodinger equation)中的波函数作不同的描述。他创建了一个理论模型化学,其中用一系列越来越精确的近似值,系统地促进量子化学方程的正确解析,从而可以控制计算的精度,这些技术是通过高斯计算机程序向研究人员提供的。今天这个程序在所有化学领域中都用来作量子化学的计算。
瓦尔特.科恩(Walter Kohn) (1923-)
瓦尔特.科恩(Walter Kohn),美国人,因他提出密度函数理论,而获诺贝尔化学奖。
早在1964-1965年瓦尔特.科恩就提出:一个量子力学体系的能量仅由其电子密度所决定,这个量比薛定谔方程中复杂的波函数更容易处理得多。他同时还提供一种方法来建立方程,从其解可以得到体系的电子密度和能量,这种方法称为密度泛函理论,已经在化学中得到广泛应用,因为方法简单,可以应用于较大的分子。
1999年
艾哈迈德·泽维尔 (1946-)
艾哈迈德·泽维尔1946年2月26日生于埃及。后在美国亚历山德里亚大学获得理工学士和硕士学位;又在宾西法尼亚大学获得博士学位。1976年起在加州理工学院任教。1990年成为加州理工化学系主任。他目前是美国科学院、美国哲学院、第三世界科学院、欧洲艺术科学和人类学院等多家科学机构的会员。
1998年埃及还发行了一枚印有他本人肖像的邮票以表彰他在科学上取得的成就。
1999年诺贝尔化学奖授予埃及出生的科学家艾哈迈德·泽维尔(Ahmed H.Zewail),以表彰他应用超短激光闪光成照技术观看到分子中的原子在化学反应中如何运动,从而有助于人们理解和预期重要的化学反应,为整个化学及其相关科学带来了一场革命。
早在30年代科学家就预言到化学反应的模式,但以当时的技术条件要进行实证无异于梦想。80年代末泽维尔教授做了一系列试验,他用可能是世界上速度最快的激光闪光照相机拍摄到一百万亿分之一秒瞬间处于化学反应中的原子的化学键断裂和新形成的过程。这种照相机用激光以几十万亿分之一秒的速度闪光,可以拍摄到反应中一次原子振荡的图像。他创立的这种物理化学被称为飞秒化学,飞秒即毫微微秒(是一秒的千万亿分之一),即用高速照相机拍摄化学反应过程中的分子,记录其在反应状态下的图像,以研究化学反应。人们是看不见原子和分子的化学反应过程的,现在则可以通过泽维尔教授在80年代末开创的飞秒化学技术研究单个原子的运动过程。
泽维尔的实验使用了超短激光技术,即飞秒光学技术。犹如电视节目通过慢动作来观看足球赛精彩镜头那样,他的研究成果可以让人们通过“慢动作”观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态,从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。泽维尔通过“对基础化学反应的先驱性研究”,使人类得以研究和预测重要的化学反应,泽维尔因而给化学以及相关科学领域带来了一场革命。
2000年
艾伦-J-黑格 (1936-)
艾伦-J-黑格,美国公民,64岁,1936年生于依阿华州苏城。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长,是一名物理学教授。
获奖理由:他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋,目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物,包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。这些产品一旦研制成功,将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。
艾伦-G-马克迪尔米德 (1929-)
艾伦-G-马克迪尔米德,来自美国宾夕法尼亚大学,今年71岁,他出生于新西兰,曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。1955年,他开始在宾夕法尼亚大学任教。他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。
获奖理由:他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术,并最终研究出了有机聚合导体技术。这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义,其应用前景非常广泛。
他曾发表过六百多篇学术论文,并拥有二十项专利技术。
白川英树 (1936-)
白川英树今年64岁,已经退休,现在是日本筑波大学名誉教授。白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业,曾在该校资源化学研究所任助教,1976年到美国宾夕法尼亚大学留学,1979年回国后到筑波大学任副教授,1982年升为教授。1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖,他还著有《功能性材料入门》、《物质工学的前沿领域》等书。
获奖理由:白川英树在发现并开发导电聚合物方面作出了引人注目的贡献。这种聚合物目前已被广泛应用到工业生产上去。他因此与其他两位美国同行分享了2000年诺贝尔化学奖。
2001年
威廉·诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-)
2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩,三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在,像抗生素、消炎药和心脏病药物等,都是根据他们的研究成果制造出来的。
瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。
诺尔斯的贡献是在1968年发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应,以获得具有所需特定镜像形态的手性分子。他的研究成果很快便转化成工业产品,如治疗帕金森氏症的药L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。
1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良治进一步发展了对映性氢化催化剂。夏普雷斯则因发现了另一种催化方法——氧化催化而获奖。他们的发现开拓了分子合成的新领域,对学术研究和新药研制都具有非常重要的意义。其成果已被应用到心血管药、抗生素、激素、抗癌药及中枢神经系统类药物的研制上。现在,手性药物的疗效是原来药物的几倍甚至几十倍,在合成中引入生物转化已成为制药工业中的关键技术。
诺尔斯与野依良治分享诺贝尔化学奖一半的奖金。夏普雷斯现为美国斯克里普斯研究学院化学教授,将获得另一半奖金。
野依良治(R.Noyori) (1938-)
2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩。
瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。
1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良至进一步发展了对映性氢