动物的节能术

选自《动物谋生术》（江苏教育出版社1998年版）。

王义炯蛇的耐饿本领可真惊人。据说，有一条蟒蛇饿了2年9个月才死去。有位生物学家对我国蛇岛〔蛇岛〕又名小龙山，也叫蟒岛，在辽东半岛西南，渤海海峡北面，面积不到一平方公里，生存着数以万计的蝮蛇。上的蝮蛇进行过研究，既不给食又不喂水的蝮蛇，平均能活78天，活得长的可达107天，即使“短命鬼”也活了34天。如果让它们喝些水，那么，耐饿的本领就可提高1倍左右，最耐饿的甚至活了392天。

为什么蛇有这种耐饿本领呢？因为它们有一套节约能量的技术。人们都知道，一摸到猫、狗和鸡身上，总是感到热呼呼的，可是一摸到蛇的身上，却是冷冰冰的。这是因为前者是恒温动物，后者是变温动物。恒温动物的身体，好像是只具有恒定温度的炉子。为了保持恒定的体温，就要消耗体内的能源物质。可是，作为变温动物的蛇就省去了这笔能量开支。它们一年四季的体温固然不同，就是同一天中的体温也随外界温度变化而有较大的变动。所以，它们体内动用的能源物质，远比恒温动物为少。拿重量相等的猪和大蟒蛇相比较，如果猪每天消耗150份单位重量的能源物质的话，那么蟒蛇只要1份就够了。在冬眠时，蟒蛇所消耗的能量更是微乎其微，经过长达5个多月的冬眠后，它的体重只不过减轻2%左右。

与此同时，蛇类吸收营养成分的效率特别高。一口气连吞四五只小白鼠，对蛇来说是并不稀奇的。有时，它们还能吞食比自己大而且长的食物。一般地，只要5天左右的时间，蛇就把吞进肚里的食物消化完了，连骨头也消化得精光，只剩下一些兽毛和鸟羽从粪便中排出来。消化以后，这些营养成分便在体内贮存起来。正因为在能量的积聚和消耗上能“开源节流”，所以蛇的耐饿本领特别高强。

龟是寿命很长的动物。1766年，法国探险家把一只大龟带到了毛里求斯岛①〔毛里求斯岛〕印度洋西南部的一个火山岛，是毛里求斯的主要岛屿。上，1810年，英国军队打败了法国人，占领该岛，因而接管了这只大龟。它在一个炮兵营地一直活到1918年，由于爬上炮床而被士兵“就地正法”了。这只龟是在成年时被捉住的，看来它的寿命至少也有180年。龟为什么长寿呢？新陈代谢缓慢，能量消耗较少，是其中的一个重要原因。

骆驼是一种能长时间忍耐干渴的动物，人们把它叫做“沙漠之舟”。有些人认为，骆驼之所以能耐干渴，是因为在它的驼峰里装满了水。其实，驼峰里装的并不是水，而是脂肪。脂肪在氧化产生热量的同时，也产生了水分。骆驼不仅能贮水，而且善于保水。它很少出汗，排尿量也少得可怜。别的动物如果小便不多，不能排出尿素等废物，就会中毒。骆驼却可以通过肝脏，利用尿素制成新的蛋白质。

有人曾做过一次试验，在非洲撒哈拉大沙漠中，把几头骆驼拴在太阳下晒了8天，结果它们失去了重量为体重的1/4的水分，但血液中的水分却只失去1/10，血液循环仍然畅通无阻，因而仍能以惊人的毅力，挺立在骄阳之下。

一头成年的骆驼，在长途跋涉时可以比马走得更快更远，或驮运连牛也吃不消的重物。在20世纪初，澳大利亚曾举行过一次骆驼与马的180千米赛跑。结果，马以微弱的优势赢了这场比赛，可是随即便倒毙了。而骆驼经过一夜的休息后，第二天仍以同样速度跑了180千米。

近年来，科学家已经发现，骆驼耐渴的奥秘就在血浆中。骆驼的血浆中有一种特殊的蛋白质，可以保持血液中的水分；每当体内的水分明显损耗时，这种蛋白质仍能维持血液中的水分，保证血液循环的正常进行。科学家把骆驼血浆内的这种蛋白质注射到兔子体内，结果这些兔子在沙漠中断水7天，体内水分丧失30%之后，仍未死去；而没有注射过这种蛋白质的兔子，失水10%就夭折了。

动物是很注意节约能量的。大雁南飞的时候，常常排成“人”字或“一”字队形，因为这样比较省力。飞行在前面的大雁拍打几下翅膀，气流就上升了，后面的小雁便可以乘着这股气流滑翔，飞得更轻松更省劲。

动物的能量利用率也是很高的，在这方面鸟类可算是佼佼者了。哺乳动物每奔跑1千米，100克体重大约消耗2 400焦耳的能量；鸟类每飞行1千米，100克体重只消耗680焦耳的能量，后者所消耗的能量不到前者的1/3。有一种金①〔金（héng）〕一种群居海滨的鸟，体形较小，翅膀羽毛较长。，每年春秋季节往返于阿拉斯加〔阿拉斯加〕美国最大的州，位于北美洲西北角，在太平洋和北冰洋之间。和夏威夷群岛〔夏威夷群岛〕位于太平洋中部，是美国的一个州。，在海洋上空不吃也不睡，一口气飞4 000多千米，体重只减轻60克。如果飞机能用这个效率飞行，那就能节省许多燃料。有人把一种蝎子放在一个容器里，里面装满了消过毒的沙子，9个月以后，这只蝎子的体重竟丝毫未减。

动物的节能术奥妙无穷，一旦这种奥妙被揭开，肯定会在医学和畜牧业上得到广泛的应用。

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动物既能节约能量，又能有效地利用能量，生命在漫长的进化中，把自己的生存形式雕琢得如此精妙，你不能不惊叹大自然的神奇力量。动物和我们人类一样，都是大自然的恩赐，都来源于同样的集合。也许我们能从它们身上，明白更多自然的奥妙，掌握更多的智慧。

在生活中，你还能补充说明一两种动物节能的例子吗？科技未来47克隆技术：生物放大技术

科技未来

克隆技术：生物放大技术①选自《生命的黑匣子》（宗教文化出版社1999年版）。

晨曦“克隆”一词是英语词clone或cloning的音译。我国以前曾将其译为“无性生殖”或“无性繁殖”。什么意思呢？“无性”，当然就是没有阴阳结合的过程，而是由同一个“祖先细胞”通过分裂方式繁殖而形成的纯细胞系，也就是一“群”“孙子”细胞。这个细胞系中每个细胞由于基因（遗传信息）彼此是相同的，从而决定了每个细胞由基因所控制的性状（例如细胞的个头性状）是彼此相同的。由于上一代和下一代的遗传信息是一致的，所以可以简单地说，克隆是生命的全息复制。

因此，克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”。

所谓“克隆羊”，就是无性繁殖的羊，它没有父母双亲，而是某一只羊的“翻版”后代。形象地说，就像孙悟空拔下一根汗毛再吹口气，便又生出一个甚至成千上万个一模一样的小孙悟空。

克隆可以分为四个层次：微生物或细胞、植物、动物和人，以及在自然界发生的克隆和只有人工条件下发生的克隆。

实际上，在人们身边有许多自然界的克隆存在。“无性繁殖”并不是什么新东西。它在植物界和低等动物中是大量存在的。比如，植株扦插，从一个柳树枝上剪下几根小条，插进土里，以后它就长成相似的柳树；再比如，把土豆切成许多小块埋在土里，再长出的新土豆便是原先土豆的复制和“无性繁殖”。这种“无性繁殖”，也叫“克隆”。在自然条件下，由于许多植物本身就适宜进行无性繁殖，所以，它们很容易形成克隆，在动物界，这种繁殖方式多见于无脊椎动物，如原生动物的分裂生殖、尾索类动物的出芽生殖等。当然，在高等动物中是有性繁殖，克隆基本上是不存在的。

无性繁殖本来是一种低级的生殖方式。生物进化的层次越低，越有可能采取这种生殖方式；进化层次越高，则越不可能采取这种生殖方式。由于低级生物如微生物，采取自行分裂的方法繁殖，分裂后子代与亲代的遗传物质完全同一，因此在这个意义上，微生物的生殖完全就是“克隆”。也就是说，微生物是“长生不老”的。虽然在严格的意义上，微生物的亲代与子代会有若干差异，因为它们的外界营养环境仍然会有差异。现在生物医学研究中用克隆技术在体外培养的正常细胞或癌细胞，也称为“永生细胞株”，意思是说这些细胞是“不死”的。

每一个植物和动物个体，从一株小草到一棵大树，从一只蚂蚁到一头大象，都是由一个细胞经无数次分裂后形成的无数个细胞组成的。每次细胞分裂时，细胞核中的遗传信息都要精确地“拷贝”并平均分配到两个分开的新细胞中，其结果是，尽管叶子和根的细胞不同，肌肉和血液中的细胞不同，但同一个植物和动物个体身上的每个细胞的细胞核中携带的遗传信息是完全相同的。从理论上讲，从动物和植物上取下任何一个细胞，在合适的条件下都能发育成一个新的个体。因为新个体携带的遗传信息和原来个体所携带的遗传信息完全相同，所以也都能克隆。新的个体应是原来个体的“复制品”，这种现象叫做“细胞的全能性”，只有具有全能性的细胞能够克隆，失去全能性的细胞就不能了。

当然，高等动物的受精卵还暂时具有全能性。包括人类在内的高等动物，严格按照有性繁殖的方式繁衍后代，即分别来源于雌雄个体的卵细胞和*子细胞融合，形成受精卵，受精卵经过不断分裂最后孕育成一个新的个体。这就说明，在高等动物体内，只有受精卵能够实现细胞的全能性。这种有性生殖的后代分别继承了父母各一半的遗传信息。所以，要使受精卵进行无性繁殖，科学家必须经过一系列复杂的操作程序。首先要用外科手术除去受精卵的细胞核，或用辐射等手段使受精卵内的细胞核失去活性，然后再用注射器将另一个个体的细胞核转换到已去除细胞核的受精卵中。20世纪50年代，科学家用上述方法已经成功地无性繁殖出一种两栖动物。

当受精卵发育成胚胎细胞时，部分动物的胚胎细胞还具有全能性，也还能利用它进行克隆。这种研究是从胚胎分割研究入手的，当牛的受精卵细胞经数次分裂后形成一个小细胞团──胚胎时，科学家将胚胎分成两半，并分别移植到两只母牛的子*中，最后生出了两只“双胞胎牛”。随后，科学家们又开始进行胚胎细胞的核移植研究。当一个受精卵经过分裂形成数个或十几个细胞后，将这些细胞分开，再将这些细胞的细胞核取出，分别移植到别的已去掉细胞核的受精卵或细胞中，再分别移植到雌性动物的子*中孕育成熟。这样，一个受精卵就产生了大量“多胞胎”。核移植后的细胞，分裂后获得的第二代细胞还可以再进行核移植，还有第三代、第四代……这样一个受精卵就会产生无限多的“多胞胎”，这种核移植的技术也是克隆技术中的一种。

在动物上一直采用卵细胞、受精卵细胞以及胚胎细胞来进行克隆，直到英国科学家维尔穆特博士采用羊的体细胞克隆成功。他培育成功的绵羊“多利”，因其细胞核来自一头成年绵羊身上的乳腺细胞，这比胚胎细胞克隆更进了一大步。因为乳腺细胞作为一种体细胞已失去全能性，克隆羊“多利”的科学意义正在于此。

克隆技术的应用十分广泛。首先，它是种植业和畜牧业中选育遗传性质稳定的优质品种的理想手段。

其次，克隆技术在医学领域的应用具有十分诱人的前景。目前，美国、瑞士等国已经能够利用克隆技术培植的人体皮肤进行植皮手术。不久前，有一位美国妇女在一次煤气炉意外爆炸中受伤，75%的身体被严重烧伤。医生从她的身上取下一小块未损坏的皮肤，送到一家生化科技公司。一个月后，该公司利用先进的克隆技术培植出了一大块健康的皮肤，使患者迅速地痊愈了。这一新成就避免了异体植皮可能出现的排异反应，给病人带来了福音。科学家预言，在不久的将来，他们还将借助克隆技术“制造”出人的乳房、耳朵、软骨、肝脏，甚至心脏、动脉等组织和器官，供应医院临床使用。

再次，克隆技术还可用来大量繁殖许多有价值的基因，例如，在基因工程操作中，科学家们为了让细菌等微生物“生产”出名贵的药品（如治疗糖尿病的胰岛素、有希望使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素等），分别将一些相应的人体基因转移到不同的微生物细胞中，再设法使这些微生物细胞大量繁殖。与此同时，人体基因数目也随着微生物的繁殖而增加。在人体基因被大量“克隆”时，微生物大量地“生产”出人们所需要的名贵药品。