25．疫苗
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疫苗，是指为了预防、控制疾病的发生、流行，用细菌、病毒、肿瘤细胞等制成的能偶使机体产生特异性免疫的一种生物制剂。在人类历史上，曾经出现过多种疫症，成千上万的人因此而失去了生命，而在预防和消除这些疫症的过程中，疫苗发挥了十分关键的作用。所以，疫苗被称为人类生命的“保护神”。
⊙奇迹探秘：
1．人类历史上第一剂疫苗是什么？它是怎样发明的？它的发明人是谁？
18世纪，天花在欧洲各国广泛流行，很多人死于天花。那么，该怎样预防和阻止天花的传染呢？英国有一位名叫爱德华·詹纳的乡村医生经过多年刻苦研究，发明和普及了一种预防可怕的天花病的方法──牛痘接种疫苗法。从而能使人获得对天花的永久免疫能力，挽救了无数生命。爱德华·詹纳因为防止天花而闻名，被称为“免疫学之父”。
爱德华·詹纳，1749年出生于英格兰一个牧师家庭。13岁跟随乡村外科医生学习医术，21岁到伦敦学习解剖及外科，后来回到家乡当医生。在给村民治病的过程中，他发现挤牛奶的一些农妇却很少得天花，认识到这和那些挤奶农妇从奶牛身上感染到的症状轻微的牛痘有关。1796年5月14日，他进行了人类历史上的第一次疫苗接种试验，发明了接种牛痘预防天花的方法。这个方法因此传遍整个欧洲，为人类最终消灭天花做出了重要贡献。
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在历史上，人类多次受到传染病侵犯。在人类与各种疾病的斗争过程中，疫苗为人类预防疾病，免受传染病的侵袭发挥了巨大的作用。
天花作为一种瘟疫，严重摧残着人类的生命。18世纪，欧洲各国遭受天花的侵袭，许多人死于这场无情的瘟疫。英国乡村医生爱德华·詹纳发现了一个奇怪的现象：乡村里的牛得了与天花相似的病，那些挤奶女工在接触到牛身上的疱疹时受到感染，身上也会长出小一些的疱疹，这就是牛痘。而感染过牛痘的人都不会被传染上天花。
詹纳立刻意识到，牛痘跟天花有关，那么以牛痘接种代替天花接种将更为理想。1796年5月14日，他以接种天花的方法给一名8岁男孩接种牛痘。男孩染上牛痘后一个月就好了。之后詹纳再替男孩接种天花，结果男孩完全没有受感染，证明了牛痘能使人对天花产生免疫。
詹纳称他的方法为“预防接种”（拉丁文中“牛”的意思）。这就是人类历史上第一剂疫苗——牛痘疫苗，牛痘接种疫苗法预防和阻止了天花的传染，从此，天花造成的人类大规模死亡停止了。1979年，世界卫生组织宣布，人类已在全世界范围内灭绝了天花。
19世纪后期，一个又一个的细菌被相继发现，引起了人类和动物烈性传染病，如霍乱、伤寒、炭疽、鼠疫、白喉和结核杆菌。法国著名科学家路易斯·巴斯德于1879年发明了鸡霍乱疫苗，1881年又发明了炭疽疫苗，1882年发明了狂犬病疫苗，征服了狂犬病，震惊了整个欧洲。路易斯·巴斯德拯救了无数人的生命，使得大量的烈性传染病得到了控制，从而让人类的平均寿命延长了几十年。
人类战胜疾病的速度越来越快，能力也越来越强。结核病是一种古老的疾病，我国古代称它为“痨病”。1882年，德国医生罗伯特·科赫运用先进的细菌学技术分离出了结核杆菌，1884年又分离出了霍乱杆菌。1944年，美国人发明了链霉素……多种疫苗的研制成功是人类与传染病斗争的重大成果。1921年，预防结核病的卡介苗被发明出来；1928年，世界上第一种抗生素青霉素应用于治疗；同年，一种治疗百日咳的疫苗诞生。
到20世纪末，科学家们已研制和开发出30多种安全有效的疫苗。人类利用疫苗消灭了天花、制伏了霍乱，控制了百日咳、白喉、破伤风、脊髓灰质炎……等多种疾病。
时代在发展，科学在进步。在医学预防领域，DNA基因重组技术将带来疫苗研究史上的又一次医学革命。疫苗的发现是人类在医学领域里最伟大的发明，每一种新疫苗的诞生都是人类战胜一种传染病的伟大胜利。
⊙奇迹探秘：
2．有一种古老的传染病叫“白色瘟疫”，它指的是什么病？?
有一种古老的传染病，自有人类以来就出现了，它就是结核病。结核病又称为痨病，在历史上，它曾在全世界广泛流行，夺去了无数人的生命，人们称它为白色瘟疫。结核病是由结核杆菌感染引起的慢性传染病。结核菌可能侵入人体全身各种器官，但主要侵犯肺脏，称为肺结核病。1882年，科赫发现了结核病的病原菌为结核杆菌，但由于没有有效的治疗药物，仍然在全球广泛流行。
目前，结核病是一种仍普遍存在于全世界。因此，世界卫生组织确定每年3月24日为“世界防治结核病日”。结核病是可以控制和治愈的，人类不断发现有效的抗结核药物，使流行得到了一定的控制。
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【疫苗接种】
疫苗接种，是将疫苗制剂接种到人或动物体内的技术，使接受方获得抵抗某一特定或与疫苗相似病原的免疫力。常见的接种方式为注射。那么，接种疫苗前后应注意什么问题呢？接种疫苗前不应有感冒发烧等不适症状，如有需康复后再接种疫苗；接种后应在医院待15分钟左右；注射疫苗当天不能洗澡；接种后，为预防发烧，多喝白开水，但如果体温高于38℃，应及时服退烧药；一些疫苗注射后容易出现红肿、发热、疼痛等症状，可用热毛巾对红肿的地方进行热敷。
【疫苗种类】
随着人类与传染疾病的斗争，疫苗不断地被发明出来，疫苗主要分为5个种类。
1.死疫苗。这种疫苗失去繁殖能力，但保留免疫原性。如甲肝灭活疫苗等。
2.活疫苗。活疫苗接种后在体内有生长繁殖能力，免疫持续时间较长，它的免疫效果比死疫苗好。如卡介苗、水痘疫苗、麻疹疫苗、脊髓灰质炎疫苗等。
3.亚单位疫苗（组分疫苗）。该类疫苗减少了全菌疫苗使用中所出现的不良反应，但免疫原性较低。如无细胞百白破疫苗等。
4.基因工程疫苗。这种疫苗具有安全、有效、免疫时间长久等优点。如乙肝疫苗等。
5.类毒素。这种疫苗体内吸收慢，但能长时间刺激机体，增强免疫效果。如白喉类毒素、破伤风类毒素等。
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【路易斯?巴斯德】
路易斯·巴斯德（1821—1895)，法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。巴斯德爱好学习，善于思考，最终成为一位出色的化学家和微生物学家。他发明了炭疽病疫苗、鸡霍乱疫苗和狂犬病疫苗，提倡无菌法，引起了医学领域的革命。
他重视人们生活和生产的研究，揭开了酒的发酵原理，创造了“巴氏灭菌法”，拯救了法国的酿酒业。而且他还发现了消灭蚕病的方法，挽救了法国的养蚕业。巴斯德在科学上的成就对人类的生活产生了巨大的影响。
26．青霉素
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青霉素（或称盘尼西林，Penicillin）是指分子中含有青霉烷，能破坏细菌的细胞壁，并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。青霉素是很常用的抗菌药品，但每次使用前必须做皮试，以防过敏。20世纪，青霉素的发现使人类找到了一种具有强大杀菌作用的药物，结束了传染病几乎无法治疗的时代，开创了医学发展的新纪元。
⊙奇迹探秘：
1．青霉素的发明者是谁？是在什么时间发明的？?
1928年，英国细菌学家亚历山大·弗莱明在实验中首先发现青霉素，但是他在对青霉素的持续研究中无法发明出一种提纯青霉素的技术，直到1940年前后，英国病理学家弗洛里和德国生物化学家钱恩进一步研究和改进，把青霉素成功地用于疾病的救治中。因此，1945年，他们3人共同获得诺贝尔生理或医学奖。
亚历山大·弗莱明（1881—1955），英国微生物学家。他1881年8月6日出生于苏格兰的洛克菲尔德。13岁时，他跟随从事医师工作的哥哥去伦敦做工。后来，他进入伦敦大学圣玛丽医学院学习。1906年，他毕业后留在母校的研究室，帮助他的老师赖特博士进行免疫学研究。后来，第一次世界大战爆发，他作为军医被派往前线研究疫苗是否可以防止伤口感染。这给了弗莱明一个极其难得的系统学习致病细菌的好机会。
1918年第一次世界大战结束，弗莱明返回圣玛丽医学院，加紧进行细菌的研究工作。1922年，他发现了一种叫“溶菌酶”的物质，发表了《皮肤组织和分泌物中所发现的奇特细菌》的报告；1928年，在试验中发现青霉素；1929年，弗莱明在《不列颠实验病理学杂志》上，发表了《关于霉菌培養的杀菌作用》的研究论文；1943年，他成为英国皇家学会院士；1944年被赐于爵士。1955年3月11日，他与世长逝，安葬在圣保罗大教堂。1981年，为纪念弗莱明诞生100周年，匈牙利发行了一枚纪念邮票。
2．什么是抗生？什么是抗生素？
某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用，这种现象称为抗生。随着科学的发展，人们从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质，比如青霉菌产生的青霉素、灰色链丝菌产生的链霉素等。因此，人们把由某些微生物在生长过程中产生的，对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类化学物质称为抗生素。
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20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时，如果某人患了肺结核，就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。
1928年，英国伦敦大学圣玛莉医学院细菌学教授亚历山大·弗莱明，在研究导致人体发热的葡萄球菌时发现，一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌，在用显微镜观察这只培养皿时，弗莱明发现，霉菌周围的葡萄球菌菌落尽然已被溶解，这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鉴定表明，上述霉菌为“点青霉菌”，而弗莱明就将青霉菌的分泌物称为“青霉素”。
弗莱明的这项重大结果发表于1929年，但并未引起人们的高度重视。弗莱明虽然知道青霉素将会有重要的用途，但是他自己无法发明一种提纯青霉素的技术，致使这种“灵丹妙药”十几年一直未得以使用。
20世纪30年代末期，弗莱明把青霉菌提供给了澳大利亚裔英国病理学家弗洛里和德国生物化学家鲍里斯·钱恩。通过一段时间的实验，弗洛里和钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。之后，弗洛里在一种甜瓜上发现了一种霉菌，这种霉菌可供大量提取青霉素，并且，他还用玉米粉调制出了相应的培养液。1940年，弗洛里和钱恩用青霉素重新做了实验。他们给8只小鼠注射了致死剂量的链球菌，然后给其中的4只用青霉素治疗。几个小时内，只有用青霉素治疗过的4只小鼠还健康活着。这一实验揭开了青霉素用于临床的序幕，此后一系列临床实验证实了青霉素对多种细菌感染有惊人疗效。
在这些研究成果的推动下，1942年，美国制药企业开始大批量生产青霉素。1943年，英国和美国正在与德国交战，这种新的药物被用于战争的伤员上，结果青霉素的确对控制伤口感染非常有效。1944年，普通公民也在医疗中使用了青霉素。1945年第二次世界大战结束时，青霉素的使用已遍及全世界。同年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获诺贝尔生理学或医学奖。
至此，青霉素作为一种高效、低毒、临床应用广泛的抗生素，从而大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，并带动了抗生素家族的诞生，开创了人类医学的新纪元。
继青霉素之后，链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素不断产生。但与此同时，部分病菌的抗药性也在逐渐增强。为了解决这一问题，科研人员目前正在开发药效更强的抗生素，探索如何阻止病菌获得抵抗基因，并以植物为原料开发抗菌类药物。
⊙奇迹探秘：
3．什么是皮试？注射青霉素之前为什么要做皮试？?
皮试是皮肤（或皮内）敏感试验的简称。某些药物如青霉素、链霉素等，在临床使用过程中容易发生过敏反应，如果过敏性严重可导致人死亡，因此才使用这些药物之前要做皮肤测试（皮试），看看病人是否适合使用此类药物。
青霉素之所以能既杀死病菌，又不损害人体细胞，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍，导致病菌溶解死亡。但是，人和动物的细胞没有细胞壁，青霉素会使个别人发生过敏反应，所以在应用前必须做皮试。
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【抗菌药和抗生素的关系】
抗菌药和抗生素是小范围和大范围的关系。抗生素最初被发现时，主要对细菌有杀灭作用，所以一度将抗生素称为抗菌素。但是随着抗生素的不断发展，抗病毒、抗衣原体、抗支原体，甚至抗肿瘤的抗生素也陆续发现并用于临床，显然称为抗菌素就不妥，还是称为抗生素更符合实际。而抗菌药物主要是杀灭细菌的。然而，能引起人体感染的，除了细菌以外还有很多的微生物，比如非典型性肺炎（SARS）就是病毒感染，治疗时需要用抗病毒的药物。而抗病毒和抗细菌的药物都属于抗生素的范畴。因此，抗生素是比较广义的，而抗菌药物是比较专一的。
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【后抗生素时代】
以青霉素为代表的抗生素是20世纪最伟大的医学发现。青霉素首先被用于临床时，使用量非常小，但非常有效。但抗生素从被发明到至今60多年时间，前30年使用效果非常好，但后30年，临床上即使用几百万单位的青霉素效果也不是很好，这就说明，随着时代的发展，细菌产生了耐药性。
有学者认为，如果不再控制抗生素的滥用，21世纪人类有可能失去抗生素这个有利的治疗武器，重新回到没有抗生素的时代，所谓“后抗生素时代”。那时，抗生素不再对细菌起作用，大量的传染性疾病将危害人类的身体健康和生命。
虽然“后抗生素时代”是一种悲观的想法，但是，细菌产生耐药速度的确比新药物开发的速度快得多。因此，人们一定要在医生的建议下合理使用抗生素，不要让“后抗生素时代”到来。
27．克隆技术
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克隆技术广义上是指制造出与某特定生物完全相同的复制品，简单的讲就是一种人工诱导的无性繁殖，这项技术的发明是人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破。生物多样性是自然进化的结果，也是进化的动力，而有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，克隆技术的出现打破了这种亘古不变的自然规律，如果不合理的应用这项技术，可能会导致生物品系减少，个体生存能力下降。所以，人类要善用这项技术，造福人类。
⊙奇迹探秘：
1．“克隆”一词来源于哪里？它最先应用于哪个领域？
克隆，又称生物复制，可以简单地理解为人工诱导的无性繁殖方式。在生物学上，是指选择性地克隆出一段DNA序列、细胞或是个体。
“克隆”一词是从英文“Clone”音译过来的，而英文的“Clone”一词源于希腊，最早被引入园艺学，克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。后来，“Clone”逐渐应用于植物学、动物学和医学等各个领域。在自然界，有很多植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。
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在中国古代神话里，孙悟空可以用自己的汗毛变出很多孙悟空，这形象地表达了人类对复制自身的幻想。而克隆技术的出现无疑使这个幻想变为现实。
一个细菌经过20分钟左右，可以一分为二；一株草莓依靠它沿地“爬走”的能力，一年内就可以长出数百株草莓；月季花将茎剪下，插在地上就可以长出一株新的月季花来……这些生物都是靠自身的一分为二或者一小部分就可以繁衍后代，这就是无性繁殖，英文名称叫做“Clone”，翻译成中文叫做“克隆”。
而自然界大多数哺乳动物在正常情况下都是依靠有性繁殖来繁殖后代的，即依靠父方产生的雄性细胞（精子）与母亲产生的雌性细胞（卵子）的结合（受精），产生受精卵，再经过一系列细胞分裂成胚胎，最终形成新的个体。如果我们将一个胚胎分割成两块，四块、八块……最后通过特殊的方法使一个胚胎长成两个、四个、八个……生物体，这些生物体就是克隆个体，而这两个、四个、八个……个体就叫做无性繁殖系（即克隆）。
事实上，早在1938年，德国生物学家汉斯·斯佩曼就提出了动物克隆的建议，他提议用成年的细胞核植入卵子的办法进行动物的克隆。
1952年，小蝌蚪改写了生物技术的发展史，克隆蝌蚪成为世界上第一种被克隆的动物。它是由美国科学家罗伯特·布里格斯和托玛斯·金用一只小蝌蚪的细胞创造了与母体一摸一样的复制品。1960年和1962年，英国牛津大学的科学家先后用非洲一种有爪的蟾蜍（非洲爪蟾）进行克隆试验。
1978年，中国著名生物学家童第周先生成功地进行了黑斑蛙的克隆试验，他将黑斑蛙的红细胞的核移入事先除去了核的黑斑蛙卵中，这颗换核卵最后长成能在水中自由游泳的蝌蚪。
随着科技的发展，克隆技术一直取得突破性的进展，还出现了克隆鲫鱼的研究。而人类对科学的追求是永无止境的，鱼类、两栖类克隆的成功自然而然地使科学家把目光投向了哺乳类。
直到1996年，世界第一例从成年动物细胞克隆出的哺乳动物“多利”羊诞生了，这个秘密直到1997年2月才向世人公布。体细胞克隆羊“多利”出世后，“多利”这个名字一炮走红，克隆技术也迅速成为世人关注的焦点。
但为什么其他克隆动物并未在世界上产生这样大的影响呢？大概是因为“多利”是世界上第一个真正克隆出来的哺乳动物。胚胎细胞本身是通过有性繁殖的，其细胞核中的基因组一半来自父本，一半来自母本。而“多利”的基因组，全都来自单亲，这是真正意义上的无性繁殖。
多利的出现，是动物克隆技术的重大突破，证明动物体中存在这种执行特殊功能、具有特定形态的所谓高度分化的细胞，它与受精卵一样具有发育成完整个体的潜在能力。这项技术的突破既是人类的福音，也带来了关于“克隆人”等广泛争议。
而科技进步是一首悲喜交集的进行曲，正如美国分子生物学家J·D·沃森所说：“可以期待许多生物学家，特别是那些从事无性繁殖研究的科学家，将会严肃地考虑它的含意，并展开科学讨论，用以教育世界人民。”克隆技术的出现是否真有益于人类，关键在于人类如何对待和应用它。
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2．“多利”是世界上克隆出的第一个哺乳动物，那么“多利之父”是谁呢？
如果要问目前世界上最出名的羊是哪只？毫无疑问，是“多利”。多利羊诞生于1996年7月5日，它的诞生之所以轰动世界，是因为它是世界上首例没有经过精子和卵子结合，而由人工胚胎放入绵羊子宫内直接发育成一个完整个体的哺乳动物。
多利的基因母亲是一头白绵羊，它的“养母”是两头母羊，它的“养父”，也就是制造者，是苏格兰科学家伊恩·威尔默特。在培育多利羊的过程中，伊恩采用了细胞克隆技术，首先，从基因母亲白绵羊上提取体细胞，然后将这个细胞注入到另一只羊（“养母”之一）的卵细胞中，而这个卵细胞已经去除了细胞核，最后，将这个新合成的卵细胞放在第三只羊（第二个“养母”）的子宫内，最终发育成了多利羊。
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【克隆技术的利弊】
克隆技术的出现引发了很多争议，更多的是关于“克隆人”、**道德方面的争议，但是任何一项科学技术的出现都是一把双刃剑，那么我们应该如何握住剑柄不让剑伤到自己呢？
克隆技术可以用于以下几个方面：培育优良畜种，扩大良种动物的群体；拯救珍奇濒危动物，保存和传播动物物种资源；攻克遗传性疾病、研制高水平的新药；生产可供移植内脏器官等研究中。如果将克隆技术应用于这些领域，将对人类起到重大的贡献作用。但是如果将其应用在人类自身的繁殖上，将产生巨大的**危机。
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【无性繁殖】
无性繁殖是指不经过生殖细胞结合的受精过程，由母体的一部分直接产生子代的繁殖方式。克隆技术是一种无形繁殖，而在生物界很多植物本身都是通过无性繁殖来繁衍后代的。
无性繁殖可以分为以下几类：分裂生殖——由一个生物体直接分裂成两个新个体，如：变形虫、草履虫、细菌；出芽生殖——在母体的一定部位长出芽体，芽体长大后从母体上脱落，形成一个新个体，如：酵母菌、水螅；孢子生殖——一些真菌和植物可以产生无性生殖细胞（孢子），进而萌发出新个体，如：青霉、曲霉、衣藻；营养生殖——植物体营养器官（根茎叶）的一部分，从母体分离后，可以直接发育成一个新个体，如：马铃薯、草莓等。
科学发现篇
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