崔胜辉

黄云风

Xiamen University Institutional Repository

人 类 健 康 和 生 物 多 样 性崔胜辉　黄云风 (厦门大学环境科学研究中心 福建厦门 361005)1　人类健康和生物多样性之间的关系当前, 科学家们开始关注人类健康和其他物种健康之间关系。本文拟介绍植物、动物和微生物支持人类健康的一些方式, 以及生物多样性提供的“生态系统服务”, 这一“生态系统服务”使所有生命, 包括人类能够生存于地球上。随着物种的继续灭绝, 在今后几十年里了解它们之间的联系对任何关注健康的人将变得越来越重要。1. 1　潜在的医药　正在失去的植物、动物和微生物, 可能大多数还没有被发现但却可以作为有价值的新医药。只有约 150 万种物种已被记录, 但科学家认为物种数目应是已做记录物种数目的 10 倍甚至是 100 倍之多。在几百万年的进化过程中, 物种发展形成了化学物质, 这些化学物质能使它们抵抗传染病、肿瘤和其他一些疾病, 并进行捕食、逃生, 这些化学物质有些已经成为今天一些最重要的药物。世界卫生组织的统计表明, 发展中国家 80% 的人口依靠传统的天然药物治疗疾病, 发达国家有 40% 的药物来自自然资源。我国有记载的药用植物有 5 000 多种, 常用的就有 1 000 余种。使用最广的药物大都离不开野生动植物, 许多疑难顽症的攻克也有待于野生药物的进一步开发。例如, 治疗疟疾的特效药奎宁, 来自南美洲的金鸡纳树。白血病在 1960 年被视为不治之症, 而目前的特效药是一种叫长春新碱的药物,是从非洲马达加斯加岛上原始森林中生长的一种长春花属的野生植物提取的。阿司匹林最初是从柳树中提取的, 洋地黄是从毛地黄植物中提取的。科学家还希望在热带雨林中找到某些治疗肿瘤、糖尿病等人类顽症的天然物质。他们相信, 这些地区珍藏着许多能缓解人类病痛的良药。例如, 在非洲的喀麦隆、坦桑尼亚、加蓬等国家都已经从药用植物中提取能够抑制艾滋病和疟疾的化合物。相当多的动物也可成为药物的来源, 如水蛭素是珍贵的抗凝剂, 蜂毒可治疗关节炎, 有些毒蛇的毒素可控制高血压[1 ]。美国科学家 Grifo 等人的研究指出在美国最常用的 150 种处方药中有 57% 的药是来自生物多样性, 其中 74% 是来自植物, 18% 来自真菌, 5% 来自细菌, 还有 3% 来自脊椎动物。他们还指出下一个重要的新药来源总是难以被预测, 植物、动物和微生物提供新药或是新的化学物质的潜力还尚待开发 [2, 3 ]。科学家的研究表明, 迄今为止, 每 125 种所研究的植物中有一种可以用来生产一种主要的药。这些药的市场价值在美国每年至少是 20 亿美元。如果设想每天失去一种植物,那么每年就要失去 3～ 4 种潜在的有价值的新药, 也就是失去大约 60 亿美元[4 ]。1. 2　人类防病治病的线索　物种的减少还导致了能帮助我们研究人类生理和疾病的有价值的研究实例的减少。长期以来生物医学的研究依赖于老鼠、豚鼠等作为实验对象和其他生物所拥有的独特的结构和生理。 (例如, 果蝇用于基因研究, 鲎和鱿鱼用于神经细胞研究)。熊和鲨鱼就是这些可以用于医学研究, 以解开生物学奥秘的动物, 但随着物种的丧失将无法进行这些研究。世界上许多地方熊的种群受到威胁主要是由于它们生境的退化, 其次是由于它们器官有很高的药用价值和黑市上的高价 (如熊胆是同样重量黄金价格的 18 倍)而遭到过度捕杀。然而, 活的熊其价值远远超过它们身体器官的总和。例如, 在黑熊 3～ 7 个月的穴居 (类似冬眠的一种状态)期间, 不吃、不喝, 不排尿通便, 但是它们却能够分娩和哺乳, 同时保持骨密度和体重, 并且不会患上尿毒症。在其他所有哺乳动物包括对人类的研究中发现, 在保持不动或是缺乏体重支撑期间, 动物会患上脆骨性骨硬化。探明熊防止骨的再吸收机制, 就可以找到 1 种新方法预防和治疗脆骨性骨硬化。同样地, 弄清楚冬眠的黑熊通过将尿素转化为蛋白质而避免了尿毒症的机理, 也有助于找出 1 种治疗肾功能衰竭的有效方法。为什么鲨鱼已经形成能减少感染和肿瘤产生的抗体及充足的免疫蛋白? 这已引起科学家的兴趣, 并对它们的免疫系统进行深入的研究。一个可能的答案是在鲨鱼的组织中能产生一些推动免疫反应并抵抗感染和癌症的功能强大的分子。从鲨鱼体内分离出来的 1 种氨基类固醇物质——角鲨烯, 在一些动物的研究实验中能防止肿瘤的增生, 很可能是因为它有抑制血管形成的能力, 而且还显示出对格兰氏阴性菌和阳性菌抗性 (与氨卡青霉素抗性相当) 的广谱性, 以及对一些真菌和原生生物的抗性。但是由于过度捕捞和对鱼翅及鲨鱼软骨的需求, 一些鲨鱼种已濒于灭绝, 相应地人类对它们独特免疫系统的研究也将趋于结束。1. 3　生态系统服务　生态系统是如何发挥地球生命支持系统功能目前还是生物学上最复杂、了解最少的领域之一。生态系统服务包括的重要功能, 如调节大气中氧气、二氧化碳和水蒸气的浓度, 过滤饮用水中的污染物,调节全球温度, 沉积形成土壤并保持肥沃, 植物的授粉以及提供食物和燃科。生态系统提供的一个相当重要的服务是通过维持捕食者和被捕食者, 植物、动物和人体中宿主、携带者以及寄主之间的平衡, 来控制一些传染病的出现和传播。生物多样性的这一保护功能只是在近几年才被认识到。—41— 生　物　学　通　报　　　　　　　　　2003 年第 38 卷第 7 期植物冷驯化的分子生物学机理Ξ李先文　张苏锋 (信阳师范学院生物系 河南信阳 464000)　　摘要　概述了植物冷激蛋白的生理作用及其基因表达的调控, 阐释了植物冷驯化和抗寒性的分子机理。关键词　冷驯化　冷激蛋白　基因表达调控　　低温冷害是农业生产中的一种严重的自然灾害,每年都造成巨大的经济损失。研究发现, 骤冷会使植物细胞内外都结冰, 对膜系统造成机械伤害, 最终导致细胞死亡; 温度缓慢降至零下能引起细胞外冰晶积累, 造成机械性胁迫及细胞内次生干旱等复杂变化。然而许多植物经非冷害低温处理后, 其抗冷性会增强, 这就是所谓的冷驯化现象。冷驯化包括寒驯化和冻驯化两种类型, 前者指在中度低温 14℃左右暴露数天后, 就能适应更低但非冰冻环境的现象; 后者指用零上几度处理植物以提高其耐受零下低温能力的过程。寒驯化将寒敏感与耐寒植物分开, 而冻驯化将耐寒但冻敏感的植物与耐冻植物分开。通过冷驯化提高作物的耐寒冻性,具有非常重要的意义。自 20 世纪 80 年代以来, 植物冷驯化与寒冻抗性的分子生物学研究受到了世界各国学者的重视。尽管只有十几年的历史, 但已取得了累累硕果。本文对这一领域的研究成果作一概括介绍。1　冷激蛋白冷激蛋白就是指在冷驯化过程中诱导产生或合成量增加的蛋白质。现已证明许多植物经冷驯化, 可主动调整其基因表达的模式, 产生冷激蛋白。例如 , 早在例如由于森林的砍伐打破了上述的平衡而感染人类的疾病, 包括疟疾和黑热病; 莱姆关节炎是由于橡树、黑腿虱、白足鼠和黑尾鹿之间数量的改变而引起的; 阿根廷出血热是由于将自然草地全部变成单一的作物田地而爆发的。人类疯狂地破坏热带雨林, 打开了恐怖的病毒库, 于是巴西爆发了奥罗波凯症, 1. 1 万人发病; 旅游的南斯拉夫人感染了马尔堡病; 亚非迁移的难民引起几十万人感染登革热; 避暑的美国人造成了汉塔病的大传播。一连串的大规模流行病在公共卫生不发达的国家肆虐: 巴西的萨比西病、墨西哥的霍乱、印度的鼠疫、扎伊尔的埃博拉病⋯⋯。科学研究和现实早已证明, 凡是生态平衡维系得好的地区, 不仅没有流行病蔓延, 人的健康状况一般也较好。例如, 位于巴基斯坦的罕萨, 就是一个被崇山峻岭包围、维持着原始生态的长寿村, 该村 2 万人中, 没有一人因流行病而死亡, 年逾百岁的寿星有 40 多人,90 岁以上的老人竟达数百人之多。与上述相反, 漫长的干旱又会使得昆虫和啮齿类动物数量因食物充足和繁殖地增多、天敌的减少而迅速增加, 这在美国西南部已得到证实。1993 年美国西南部持续 6 年干旱后, 连降暴雨, 当地啮齿类的数量由于天敌狼和山狗的消失而增加了 10 倍, 这使得一种名为汉塔病毒肺部综合征(H an tavirus pulmonary syndrom e) 在啮齿类的携带下广泛传播。大约 130 人得了这种病毒性疾病, 其中一多半人死去[5 ]。现在还不知道环境中到底有多少种对人类有潜在危险的病毒或是其他病原体是由生物多样性提供的自然平衡的控制之下。2　结语尽管人类对生命给予了高度的尊重, 但人类还在继续毁灭着其他物种。在这个过程中, 人类提早断绝了医学研究的可能以发现挽救生命的新药和生命奥秘的一些实例, 并且破坏了所有生命赖以生存的生态系统的重要功能。人类和其他物种一样, 都生活在同一个生物圈中。所有生物均是相互依存、紧密联系的, 1 种物种的灭绝可能导致其他物种的连续性灭绝, 并最终导致整个生态系统的波动或崩溃。在这一点上, 可以说, 保持生物多样性就是保护人类自己。参考文献　1　杨玉东. 生物多样性的价值. 环境保护. 1998, (6) : 34—35.　 2 　Baw a K. S. V ital connections: B iodiversity and hum anhealth. T rend in Eco logy and Evolution 1998, 13 ( 4 ) :165.　3　H ttp: ööwww. wm s. o rgöbiodövalueöindex. h tm l.　4　Dobson A ndy. B iodiversity and hum an health. T rend inEco logy and Evolution 1995, 10 (10) : 390—391.　 5　E ric Chivian. Species loss and ecosystem disrup tion2theimp lication fo r hum an health. Canadian M edicalA ssociation or its licensors. 2001, 164 (1) : 66—69.(BH )　　—51—2003 年第 38 卷第 7 期　　　　　　　　　生　物　学　通　报Ξ 基金项目: 河南省高校青年骨干教师基金项目

人类健康和生物多样性

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