2016年10月15日訊 數學中的集合行為為研究者們提供了一種新技術來幫助選出最好的精子用作人工授精過程中,在人工授精研究領域中,我們都知道最佳活性的精子樣本就意味著精子的游動速度較強,當前精子活性的分級在1-5之間,但這是基于在顯微鏡下對樣本結果的主觀判斷所得。
如今,一項刊登于國際雜志the Journal of the Royal Society Interface上的研究報告中,來自帝國理工學院等機構的研究人員通過對精子優(yōu)劣的量化排名,開發(fā)了一種測定旋轉精子速度的新方法,這種新方法或能夠幫助進行精子運動的深入研究。
研究者通常依據精子的密度和運動性對其排名,這是基于在顯微鏡載玻片下對精液的檢查結果,但在載玻片下的精液液滴中精子的運動往往非常隨機,觀察者會將精子的活性分為1(最低)-5(最高)個等級。文章中,研究者對公羊的精子運動性進行了研究,來觀察是否能夠通過計算機快速繪圖的方式來確定精子的運動模式,從而對精子活力進行更客觀地評級,研究者發(fā)現,在一定濃度下,如果精子能夠被局限于顯微鏡載玻片的環(huán)裝區(qū)域中,精子或許就能夠在一個方向上集體旋轉。
依據大多數能動性的評分,精子的旋轉往往較為快速,這或許就提供了一種由計算機進行精子活性自動評估的簡單方法。此前研究者并不清楚濃度較高的精子也會出現類似的行為,研究者Pierre Degond教授說道,利用蝗蟲進行實驗我們就發(fā)現,如果你僅有少許蝗蟲的話,其就會沿著隨機的方向跳動,但如果對蝗蟲限制,并且在限定范圍內加入足量的蝗蟲的話,其就會沿著相同的方向不斷移動,這就同研究者所研究的精子的行為是一樣的。
在特定的濃度閾值下,精子會以一種更為隨機的方式來表現自己的行為,甚至在被局限時也是如此,公羊的精子濃度是人類精子濃度的50-100倍,但研究者認為,如果首先將人類的精液濃縮起來,那么其也會表現出類似的運動方式,下一步他們將會繼續(xù)深入研究當精子進入到雌性機體中后是如何運動的。
最后研究者表示,生育力是一種特殊的因子,其并不是僅僅意味著精子的運動方式如何,而是精子如何與雌性機體中的環(huán)境相互作用,精子如何通過運動沖破層層阻礙,最終與卵子結合形成受精卵的過程也需要后期深入研究。
1,基因與環(huán)境
——調查探究生物基因是否會因環(huán)境而改變
基因是在生物體內細胞核中染色體上DNA的片段,控制生物的性狀?;蛞彩巧弦淮o子代留下的遺傳物質。
轉基因技術就是通過科學科技的人工方法改變某一生物的基因,使之的基因發(fā)生改變,性狀也隨之而改變,從而達到改良品種的目的。
可以說任何生物所有的狀態(tài)都與基因有關。所以說,要了解生物首先要了解基因。基因可以通過人工技術發(fā)生改變,除此之外,生物的基因是否還會因為環(huán)境的改變而變化呢?
首先我們從最簡單的開始。
一、
在同一地點挖出泥土,挑選飽滿又大致一樣的綠豆30顆,兩個一樣的花盆。接著種下綠豆,每天澆等量的水,把a盆放在陽光明媚處,b盆放在陰暗處;
二、
在同一地點挖出泥土,挑選飽滿又大致一樣的綠豆30顆,兩個一樣的花盆。接著種下綠豆,c、d兩盆都放在陽光明媚處,每天給c澆大量的水,給d澆小量的水;
三、
在不同地點挖出泥土,挑選飽滿又大致一樣的綠豆30顆,兩個一樣的花盆。接著種下綠豆,每天澆等量的水,把e、f都放在陽光明媚處;
四、
挑選飽滿又大致一樣的綠豆30顆,兩個一樣的花盆。接著用泥土種下綠豆盆H,用水種下綠豆盆I,每天澆等量的水,都放在陽光明媚處;
長大后發(fā)現,各盆的情況均不相同。所以我們初步認為生物基因會因環(huán)境而改變。
后來我們又發(fā)現一些實例。
以人類為例來說,人體內的基因會因為環(huán)境而發(fā)生改變。在我們的日常生活和工作中,會有許多知道或還不知道的因素,對我們體內數萬億個細胞的代謝產生影響。 這些有害因素可能體細胞的DNA發(fā)生作用,導致DNA的破壞,相應的基因的功能發(fā)生異常變化,影響到生命的安全和健康,當然細胞內還存在著相當完善的機制能夠修復這些損害。但當DNA的破壞程度超過修復機制的修復能力時,就在細胞水平發(fā)生了問題,從少量細胞發(fā)生問題發(fā)展到臨床可能表現為疾病并被檢出的階段所經歷的時期可能是比較漫長的,在這個過程中,如果借助基因檢測技術,那么早期發(fā)現某些疾病完全是可能的,這將大大降低醫(yī)療費用,大大減少患者的痛苦。
其他生物也是如此嗎?
許多實驗表明,確實如此。
一項針對多種擬南芥的基因研究表明,環(huán)境因素對物種遺傳多樣性和基因組的影響很大。除了實驗室中科學家的“最愛”,世界各地還分布著多種野生擬南芥。它們的生長速度、葉子顏色以及發(fā)枝方式都是不同的。在最新的研究中,由德國馬普發(fā)育生物學研究所Detlef Weigel領導的國際科學家小組,從美洲、非洲和亞洲以及其他極地和亞熱帶區(qū)域搜集了19種擬南芥,并將它們的基因序列(約1.2億個堿基對)與實驗室用擬南芥基因組進行了對比研究,從而確定了相關的遺傳差異。
所得到的結果令人吃驚:它們遺傳差異的廣度遠遠超過了所謂的“改進基因組”。研究人員發(fā)現,平均每180個堿基對中就有一個是可變的。同時研究表明,大約4%的實驗室用擬南芥基因組要么與野生種類差異很大,要么完全不存在于野生種類的擬南芥中。此外,大約十分之一的野生擬南芥基因是有缺陷的,無法完成正常的功能。
新的研究結論為科學家提出了許多新的基礎性問題。Weigel表示,“或許并不存在所謂的一個物種的基因組。迄今為止,對個體DNA序列的認識并不能使科學家充分理解一個物種的遺傳潛能?!贝送猓瑪M南芥基因組的可塑性也令人驚訝。盡管擬南芥的基因組中的基因數量與人類和一些作物相當,但它整個基因組的大小不及后兩者的十二分之一。同時,擬南芥基因組中幾乎沒有重復序列和無關聯的“垃圾”序列。
進一步研究表明,擬南芥與外界環(huán)境相互作用相關(比如抵御病原體和感染)的基因,其可變性大大超過其他功能基因。Weigel認為,這一遺傳特性反映出擬南芥對當地生存環(huán)境的適應性,正是這些易變基因使得擬南芥能夠經受干燥和潮濕,炎熱和寒冷,并調節(jié)自身的生長季節(jié)。
還有另一個關于動物基因和環(huán)境的事例。
美國國家科學院對轉基因動物對周邊環(huán)境造成影響的問題高度重視。
美國食物和藥品管理局(FDA)要求該委員會專家組列出與動物生物技術相關的科學熱點問題。在2002年8月12日公布的報告中,該委員會將轉基因動物對自然生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的影響擺在所有熱點問題的首位。
一家美國公司(麻薩諸塞州的ABFW公司)生產了一種轉基因大馬哈魚。該魚生長速度非???,長至成魚的速度是普通大馬哈魚的三倍。一些科學家和環(huán)境組織對該魚表示出強烈擔憂。他們認為,轉基因魚會在與野生大馬哈魚的生存競爭中處于優(yōu)勢,并可能將一些有害的基因帶給環(huán)境中的其他動物。但這家公司聲稱已經收集到有關該報告關心的熱點問題的一系列資料。“我們將要投放市場的只是不能繁殖的雌性大馬哈魚,并不存在這樣的環(huán)境問題?!?
雖然這一事例,沒有直接說明,環(huán)境對基因的改變,但是轉基因會對環(huán)境造成危害這一觀點也間接說出確切的答案。
也就是說生物基因會因環(huán)境而改變。
基因和環(huán)境因素的相互作用基因作用的表現離不開內在的和外在的環(huán)境的影響。在具有特定基因的一群個體中,表現該基因性狀的個體的百分數稱為外顯率;在具有特定基因而又表現該一性狀的個體中,對于該一性狀的表現程度稱為表現度。外顯率和表現度都受內在環(huán)境和外在環(huán)境的影響。
內在環(huán)境指生物的性別、年齡等條件以及背景基因型。
外在環(huán)境 :
① 溫度。溫度敏感突變型只能在某些溫度中表現出突變型的性狀,對于一般的突變型來說,溫度對于基因的作用也有程度不等的影響。如實驗一,ab兩盆綠豆性狀表現不一,我們大之人為是有溫度影響;
②營養(yǎng)。家兔脂肪的黃色決定于基因y的純合狀態(tài)以及食物中的葉黃素的存在。如果食物中不含有葉黃素,那么yy純合體的脂肪也并不呈黃色。y基因的作用顯然和葉黃素的同化有關。演化就細胞中DNA的含量來看,一般愈是低等的生物含量愈低,愈是高等的生物含量愈高。就基因的數量和種類來講,一般愈是低等的生物愈少,愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因數的增加與生理功能的逐漸完備是密切相關的。
等等。
基因最初是一個抽象的符號,后來證實它是在染色體上占有一定位置的遺傳的功能單位。這次的調查和探究可以從分說明,生物基因會因環(huán)境而改變。
另外在給你個參考,希望對你有幫助。
生物燃料大有可為_生物論文
你認為美國過分依賴進口石油嗎?有人認為使用生物燃料的時機如今已經成熟:
●最早從今年5月開始,圣路易斯市的公交乘客可以乘坐用柴油和豆油混合燃料驅動的公交汽車。
●由于去年的玉米產量很高,以玉米為原料的乙醇生產行業(yè)今年打算使乙醇產量達到創(chuàng)紀錄的水平。
●還有埃德加·萊特利創(chuàng)造的方法。石油一再漲價使這位賓夕法尼亞農民非常煩惱,他開始用一種非常搶手的新式爐子燃料玉米給自家供暖。
盡管用糧食作燃料不是新鮮事——魯道夫·狄塞耳一個世紀之前就以花生油為燃料驅動汽車——但是這種想法突然之間變得非常實用。石油價格越來越高,而糧食價格卻非常低,以至于政治家們和眾多管理者正在重新考慮這個問題。能夠完全燃料的、可再生的生物燃料在歐洲已經得到廣泛使用。它可以緩解美國的石油供應,并有助于使美國的農業(yè)經濟保持穩(wěn)定。
前景亮麗
生物燃料甚至沒有難聞的氣味。用戶報告說,以大豆作原料的生物柴油燃燒以后排出的廢氣有點像炸薯條的味道。專家們說,即使糧食的價格回升,如果美國為了遏制全球變暖而優(yōu)先發(fā)展生物燃料,神巫燃料可能具有光明的前景。
自從20世紀70年代人們開始使用汽油混合燃料以來,種植玉米的農民就一直敦促人們更多地使用乙醇作汽油燃料。除了用作牲畜飼料和出口之外,生產生物燃料如今已成為玉米的第三大用途。
乙醇生產行業(yè)去年用玉米為原料總共生產了16億加侖乙醇,而且生產規(guī)模還在擴大。伊利諾伊州的阿徹—丹尼爾斯—米德蘭公司生產的乙醇約占美國總產量德一半,該公司打算把乙醇生產能力再擴大20%。
今年最令人驚奇的是生物柴油的問世。實驗結果表明,使用豆油和柴油混合燃料同普通柴油的效果一樣好(特別寒冷的天氣除外),而且比普通柴油干凈得多。但是標準的混合燃料——80%柴油和20%豆油——成本太高了。據全國生物柴油委員會說,部分是由于大豆價格低廉,生物柴油的價格已從每加侖4美元降到1.25至2.25美元。這個價格與普通柴油的價格差不多,足以使許多人考慮使用生物柴油。
政府補貼
政府的補貼也促進了生物燃料的發(fā)展。去年11月份,美國農業(yè)部決定今后兩年每年拿出1.5億美元補貼乙醇生產廠家,用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。至少有5個州正在考慮制訂稅收鼓勵政策,以便進一步鼓勵使用生物柴油。
再上述政策的鼓勵下,生物柴油的產量劇增——由1999年的50萬加侖猛增到2000年的500萬加侖。據估計,僅美國農業(yè)部制訂的鼓勵出事就可使生物柴油產量再提高3650萬加侖。
這些數目還是無法同每年560億加侖的柴油產量相比。但是主張生產生物燃料的人士說,如果石油行業(yè)像布什政府日前宣布的那樣,再2006年之前被迫轉產低硫柴油,豆油可能會成為與生物燃料配套使用的主要潤滑劑。實際上,潤滑劑為糧食提供了另一個由希望的市場。研究人員已經用糧食為原料開發(fā)出同樣廉價而且更有益于環(huán)境的替代品,取代石油產品用作半拖車掛鉤、鐵軌和鏈鋸的潤滑劑。
此類項目將有助于給美國長期不振的農業(yè)注入資金。據可再生燃料協(xié)會說,僅乙醇生產一項每年就能為農民增加45億美元的收入。
2,
轉基因食品利與弊
關鍵字:食品 目前 美國 組織 基因 作物 農作物 轉基因 基因技術
①轉基因食品概念,產生基理
稍有點科學常識的人都知道,基因是控制生物性狀的最基本單位,記錄著生物生殖繁衍的遺傳信息。通過修改基因能改變一個有機體的部分或全部特征。
轉基因食品就是移動動植物的基因并加以改變,制造出具備新特征的食品種類。譬如利用生物技術將某些動物的基因轉移到其它物種上去,通過改造生物的遺傳組織,使其出現原物種原來并不具備的特征,這些轉變可以按照人類所需要的目標來完成。舉這樣的例子來加以說明:人們可以用鮮魚的基因幫助西紅柿、草莓等普通植物來抵御寒冷;把某些細菌的基因接入玉米、大豆的植株中,就可以更好地保護它們不受害蟲的侵襲。而以這些轉基因生物為原料加工生產的食品就是轉基因食品。
②轉基因食品發(fā)展狀況
據聯合國糧農組織的材料,1997年全世界轉基因作物的播種面積約為1100萬公頃,1998年上升到近3000萬公頃,1999年底,估計將達4000萬公頃,平均增幅超過lO0%。
美國是轉基因技術采用最多的國家。自20世紀90年代初將基因改制技術實際投入農業(yè)生產領域以來,目前美國農產品的年產量中55%的大豆、45%棉花和40%的玉米已逐步轉化為通過基因改制方式生產。目前,大約有20多種轉基因農作物的種子已經獲準在美國播種,包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。據估計,從1999年到2004年,美國基因工程農產品和食品的市場規(guī)模將從40億美元擴大到200億美元,到2019年將達到750億美元。有專家預計:21世紀初,很可能美國的每一種食品中都含有一定量基因工程的成分。其它還有阿根廷、加拿大也是轉基因農業(yè)生產發(fā)展迅速的國家。
我國的轉基因研究也有較大的發(fā)展,并且在基因藥物、轉基因作物、農作物基因圖與新品種等方面具有相對比較優(yōu)勢。但真正進入商業(yè)化生產的則較少,就農作物而言,目前只有抗蟲棉、矮牽?;ā⒖共《咎鸾?、抗病毒蕃茄和延熟蕃茄等。③轉基因食品對人體益弊及轉基因食品安全性;
直到目前為止,轉基因食品在推出市場前都沒有經過長遠的安全評估,人類長期食用是否安全仍然成疑,而科學界對這些食品是否安全也沒有共識。
——持肯定態(tài)度的說法:
美國第一批轉基因西紅柿上市以來,全球約有2億多人食用過數千種轉基因食品,5年多來尚未報道過一例食品安全事件;我國進口轉基因大豆較多,據估計約有一半的大豆色拉油中含有轉基因成分,目前沒有出現任何問題。
基因技術的突破使科學家們得以用傳統(tǒng)育種專家難以想象的方式改良農作物,其優(yōu)點是顯而易見的。第一,可降低生產成本。一個品種的基因加入另一種基因,會使該品種的特性發(fā)生變化,具備原品種所不具備的因子,從而增強了抗病、抗雜草或抗蟲害能力,由此可減少農藥和除草劑的用量,降低種植成本。第二,可提高作物單位面積產量。一種作物的基因改良后,更容易適應環(huán)境,能更有效抵御各種災害的襲擊,并使產量更高。第三,轉基因技術可以使開發(fā)農作物的時間大為縮短。利用傳統(tǒng)的育種方法,需要七、八年時間才能培育一個新的品種,而基因工程技術培育出一種全新的農作物品種,時間可縮短一半。因此,有專家認為,不出多少年,轉基因技術將改變世界。
轉基因技術可根據人們的需要,賦予農作物新的特性。例如可以使農作物自己釋放出殺蟲劑,可以使農作物在旱地或鹽堿地上生長,或者生產出營養(yǎng)更為豐富的食品??茖W家還利用轉基因技術,開發(fā)能夠生產防病的疫苗和食品的農作物。農業(yè)版圖。
——持否定態(tài)度的說法:
1999年的轉基因馬鈴薯事件,英國的一位研究人員公布的實驗結果說:用含有轉基因的馬鈴薯飼養(yǎng)大鼠,引起了大鼠器官生長異常、體重減輕、免疫系統(tǒng)遭到破壞。這一實驗結果立即引起轟動,導致了世界范圍的對轉基因食品安全性的懷疑。
1999年5月英國的權威科學雜志(自然)刊登了美國康奈爾大學副教授約翰?羅西的一篇論文,引起世人的震驚。論文說,研究人員把抗蟲害轉基因玉米——BT基因玉米的花粉撒在苦苣菜葉上,然后讓蝴蝶幼蟲啃食這些菜葉。四天之后,有44%的幼蟲死亡,活著的幼蟲身體較小,而且無精打采。而另一組幼蟲啃食撒有普通玉米花粉的菜葉,則未有出現死亡率高或發(fā)育不良的現象。論文據此推斷,BT轉基因玉米花粉含有毒素。
人們懷疑,轉基因農作物和以此為原料制造的轉基因食品對人體是否也有危害,比如,具有抗蟲害、自動除雜草的轉基因作物其作用機理與傳統(tǒng)農藥有無不同,會不會將有毒性的物質“傳送”給消費者的有機體系?還有,某種轉基因食品可以抵御細菌入侵,那么是否會使我們體內外的細菌產生變異而對所有的抗菌素產生免疫力?目前,這些問題尚無法作出明確的解釋。并且,英國的研究人員近來在實驗室中證實:小白鼠在食用轉基因土豆10天后,其腎、脾和消化道都出現了損傷。這就更加深了人們的恐懼心理。 中國科學院的《科學新聞》最近發(fā)表的一篇文章,將轉基因食物“可能”對人類健康的危害總結為3點:某些毒素可引起人類急、慢性中毒,某些轉基因作物可引起人的過敏反應,轉基因產品營養(yǎng)成分變化,使人的營養(yǎng)結構失衡。
——現狀:
世界糧農組織、世界衛(wèi)生組織及經濟合作組織這些國際權威機構都表示,人工移植外來基因可能令生物產生“非預期后果”。即是說我們到現在為止還沒有足夠的科學手段去評估轉基因生物及食品的風險。
國際消費者聯會(成員包括115個國家的250個消費者組織)表示“現時沒有一個政府或聯合國組織會聲稱轉基因食品是完全安全的?!?/p>
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