经 无 数 次 的 提 取 和 提 纯, 最 终 得 到 一 小 匙 东 西 这 种 东 西 在 显 微 镜 下 呈 现 出 针 状 晶 体 的 形 状, 在 水 中 溶 解 后 得 到 一 种 带 乳 光 的 汁 液 当 他 将 少 许 溶 液 涂 抹 健 康 烟 叶 上 几 天 后, 这 烟 叶

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1 生 命 的 历 程 什 么 是 生 命 生 命 是 什 么? 人 类 是 生 命 体 的 一 类, 他 们 有 组 织 器 官 等 形 体 上 的 相 同 之 处, 但 也 有 性 别 年 龄 肤 色 等 巨 大 的 差 别 ; 我 们 知 道 成 千 上 万 种 动 物 植 物 直 至 微 生 物 都 是 生 命 体, 因 为 它 们 同 人 类 一 样 都 有 产 生 生 长 衰 老 及 消 亡 的 生 命 历 程 我 们 先 不 说 人 类 与 渺 小 得 肉 眼 不 见 的 微 生 物 无 法 寻 觅 共 同 之 处, 也 不 说 好 动 好 跳 有 丰 富 的 喜 怒 哀 乐 七 情 六 欲 的 人 类 与 呆 板 的 植 物 难 有 共 同 之 处, 就 是 人 类 与 动 物 们 相 对 比, 人 类 与 我 们 的 近 亲 猿 猴 比 较, 差 异 也 是 非 常 大 的 生 命 是 普 遍 存 在 的, 生 命 的 现 象 也 是 绚 丽 多 姿 丰 富 多 样 的 人 类 从 古 至 今 追 寻 着 生 命 的 足 迹, 也 与 大 自 然 进 行 着 生 存 斗 争, 然 而, 一 样 又 一 样, 一 批 又 一 批 各 种 各 样 的 东 西 进 入 了 生 命 的 范 畴, 生 命 现 象 也 愈 发 焕 发 出 丰 富 多 彩, 生 命 到 底 是 什 么 的 问 题 却 始 终 没 能 得 到 完 满 的 回 答 经 过 探 索 生 命 活 动 的 宏 观 形 体 及 宏 观 变 化 过 程, 近 代 科 学 技 术 的 进 步, 使 得 人 类 对 生 命 本 质 的 寻 觅 从 宏 观 转 变 为 微 观 寻 找 成 为 可 能 由 群 体 到 个 体, 由 个 体 到 个 体 的 器 官 组 织, 再 到 细 胞 进 而 深 入 到 细 胞 的 内 部 世 界 生 命 最 基 本 的 单 位 在 这 里, 人 类 对 没 有 细 胞 结 构 的 最 简 单 的 生 物 病 毒 的 研 究, 终 于 揭 开 了 生 命 的 本 源 之 谜 1892 年, 俄 国 植 物 学 家 伊 万 诺 夫 斯 基 在 寻 找 烟 草 的 花 叶 病 起 因 时 发 现, 当 把 花 叶 病 侵 染 的 烟 叶 绞 出 的 汁 液 涂 在 别 的 正 常 生 长 的 烟 叶 上 时, 花 叶 病 便 能 使 被 涂 抹 的 烟 叶 染 病 他 为 了 排 除 当 时 了 解 的 最 小 生 物 细 菌 侵 染 的 可 能 性, 便 用 细 菌 过 滤 器 过 滤 了 病 叶 的 汁 液, 去 除 所 有 细 菌, 然 后 再 涂 抹 正 常 烟 叶, 结 果 新 叶 还 是 得 了 花 叶 病 花 叶 病 的 病 原 是 比 细 菌 还 小 的 生 物, 伊 万 诺 夫 斯 基 意 识 到 了 这 一 点, 然 而 由 于 当 时 科 学 技 术 水 平 的 限 制, 这 种 神 秘 的 小 魔 鬼 未 能 在 他 的 视 觉 里 显 露 原 形 后 来, 许 多 细 菌 学 家 相 继 发 现 天 花 病 狂 犬 病 牲 畜 口 蹄 疫 等 的 病 原 能 滤 过 细 菌 过 滤 器 孔, 是 比 细 菌 还 小 的 生 物, 它 们 摆 脱 了 当 时 的 显 微 镜 的 透 视, 一 时 逍 遥 法 外 科 学 家 们 便 给 这 种 隐 形 的 细 小 生 物 体 取 名 为 病 毒 1935 年, 美 国 生 物 化 学 家 斯 坦 利 把 上 吨 重 的 染 有 花 叶 病 的 烟 草 捣 碎 后, 历

2 经 无 数 次 的 提 取 和 提 纯, 最 终 得 到 一 小 匙 东 西 这 种 东 西 在 显 微 镜 下 呈 现 出 针 状 晶 体 的 形 状, 在 水 中 溶 解 后 得 到 一 种 带 乳 光 的 汁 液 当 他 将 少 许 溶 液 涂 抹 健 康 烟 叶 上 几 天 后, 这 烟 叶 也 被 传 染 了 花 叶 病, 而 且 病 情 与 磨 过 的 烟 叶 一 模 一 样! 可 以 传 染 繁 殖 生 长 变 异 的 活 生 生 的 生 命 体, 居 然 可 以 像 冰 晶 食 盐 这 些 毫 无 生 机 的 物 质 那 样 形 成 漂 亮 的 结 晶! 为 了 解 开 这 个 令 人 迷 惑 的 谜, 两 位 英 国 生 物 化 学 家 鲍 登 和 里 皮 对 烟 草 花 叶 病 毒 的 化 学 成 分 作 了 细 致 的 研 究, 研 究 发 现 它 只 含 有 95% 的 蛋 白 质 和 5% 的 核 酸 这 两 种 化 学 物 质, 没 有 一 点 其 它 的 化 学 物 质 侵 入 其 中! 在 这 里, 核 酸 蛋 白 质 这 两 种 已 知 的 化 学 物 质, 它 们 结 晶 的 特 性 向 人 们 说 明 了 烟 草 花 叶 病 毒 结 晶 的 秘 密, 同 时 也 向 全 世 界 宣 告 : 烟 草 花 叶 病 毒 只 是 核 酸 与 蛋 白 质 的 有 机 组 合 体! 这 两 种 无 生 命 的 化 学 物 质 组 合 而 形 成 核 蛋 白, 竟 然 在 组 合 中 跨 越 了 生 命 与 非 生 命 的 鸿 沟! 后 来 的 一 些 重 要 科 研 成 果 对 此 给 予 了 极 大 的 支 持 又 一 些 病 毒 被 提 纯 了, 化 学 成 分 的 分 析 结 果 是 只 含 有 核 酸 和 蛋 白 质, 要 么 是, 脱 氧 核 糖 核 酸 (DNA) 与 蛋 白 质 汇 融 成 细 小 的 生 命 体, 要 么 就 是 核 糖 核 酸 (RNA) 与 蛋 白 质 构 成 的 核 酸 蛋 白 被 赋 予 了 生 命 的 意 义! 核 酸 与 蛋 白 质 构 成 的 核 蛋 白 大 分 子 病 毒, 可 以 像 无 生 命 的 大 分 子 一 样 独 立 存 活 于 空 气 土 壤 等 自 然 环 境 中, 一 点 也 表 现 不 出 生 命 的 活 力 ; 当 一 定 的 寄 主 送 上 门 来 时, 它 们 便 毫 不 客 气 地 侵 入 寄 主 的 生 活 细 胞, 将 寄 主 的 细 胞 里 的 营 养 成 分 视 为 己 有, 复 制 核 酸, 合 成 蛋 白 质 再 组 装 起 来, 从 而 完 成 了 自 己 的 复 制 的 繁 殖, 使 用 着 别 的 生 命 来 表 现 着 自 己 作 为 生 物 体 的 生 命 现 象 这 便 是 它 大 分 子 化 学 物 质 兼 微 小 生 物 体 的 双 重 身 份 20 世 纪 30 年 代 末, 世 界 上 第 一 台 电 子 显 微 镜 诞 生 了, 病 毒 分 子 终 于 无 所 遁 行 了 1939 年, 科 学 家 考 雪 通 过 电 子 显 微 镜 第 一 次 观 察 到 了 烟 草 花 叶 病 毒 的 真 实 面 目 : 它 呈 圆 杆 状 的, 极 其 细 小, 直 径 约 15 毫 微 米, 长 约 300 毫 微 米, 加 长 13 万 倍 才 有 一 根 小 火 柴 棒 那 么 长, 这 就 难 怪 它 在 光 学 显 微 镜 下 不 会 显 露 原 形 了! 正 是 这 些 小 杆 状 的 病 毒 分 子 成 千 上 万 地 聚 集 在 一 起, 才 构 成 了 针 状 的 结 晶 形 式 到 了 这 里, 一 切 都 开 始 明 朗 了 虽 然 人 动 植 物 等 复 杂 的 高 等 的 生 命 必 需 要 有 核 酸 蛋 白 质 糖 类 脂 类 等 许 多 复 杂 多 样 的 化 学 物 质 才 可 存 在 并 延 续, 虽 然 单 细 胞 动 物 包 含 着 许 多 的 细 微 结 构 更 包 含 着 许 多 种 化 学 物 质, 但 生 命 的 共 同 所

3 在, 却 只 在 于 核 酸 与 蛋 白 质 的 组 合 核 酸 蛋 白 病 毒 们 把 DNA 或 RNA 盘 旋 成 螺 旋 状, 再 裹 上 蛋 白 质 做 的 外 衣, 显 出 球 形 或 圆 杆 状, 就 这 样 便 赋 于 了 自 己 生 命 的 意 义 与 权 利 核 酸 与 蛋 白 质 这 两 种 生 命 体 最 基 本 最 重 要 的 化 学 物 质 有 了, 生 命 的 本 质 便 已 经 具 备 至 于 它 幻 化 出 的 生 命 形 体 是 复 杂 还 是 简 洁, 那 只 是 同 一 本 质 下 的 形 式 的 不 同, 仅 此 而 已! 生 命 的 起 源 地 球 在 宇 宙 中 形 成 之 初, 那 里 是 没 有 生 命 存 在 的 经 过 了 一 段 极 其 漫 长 的 化 学 演 化, 就 是 说 大 气 中 的 有 机 元 素 氢 碳 氮 氧 硫 磷 等 在 自 然 界 各 种 能 源 ( 如 闪 电 紫 外 线 宇 宙 线 火 山 喷 发 等 等 ) 的 反 应 下, 合 成 有 机 分 子 ( 如 甲 烷 二 氧 化 碳 一 氧 化 碳 水 硫 化 氢 氨 磷 酸 等 等 ) 这 些 有 机 分 子 进 一 步 合 成, 生 成 生 物 单 体 ( 如 氨 基 酸 糖 腺 甙 和 核 甙 酸 等 ) 这 些 生 物 单 体 再 进 一 步 聚 合 作 用 变 成 生 物 聚 合 物 如 蛋 白 质 多 糖 核 酸 等 这 一 段 过 程 叫 做 化 学 演 化 蛋 白 质 出 现 后, 最 简 单 的 生 命 也 随 着 诞 生 了 这 是 发 生 在 距 今 大 约 36 亿 多 年 前 的 一 件 大 事 从 此, 地 球 上 就 开 始 有 生 命 了 生 命 物 质 能 从 环 境 中 汲 取 自 己 生 活 过 程 中 所 需 要 的 物 质, 排 放 出 自 己 生 活 过 程 中 不 需 要 的 物 质, 这 是 它 与 非 生 命 物 质 的 最 基 本 的 区 别, 这 种 过 程 叫 做 新 陈 代 谢, 这 是 第 一 个 区 别 第 二 个 区 别 是 看 它 能 否 繁 殖 后 代 任 何 有 生 命 的 个 体, 不 管 他 们 的 繁 殖 形 式 有 如 何 的 不 同, 他 们 都 具 有 繁 殖 新 个 体 的 能 力 第 三 个 区 别 是 有 遗 传 的 本 领 能 把 上 一 代 生 命 个 体 的 特 性 传 递 给 下 一 代, 使 下 一 代 的 新 个 体 能 够 与 上 一 代 个 体 具 有 相 同 或 者 大 致 相 同 的 特 性 这 个 大 致 相 同 的 现 象 最 有 意 义, 最 值 得 我 们 注 意 因 为 这 说 明 它 或 多 或 少 有 一 点 与 上 一 代 不 一 样 的 地 方, 这 种 与 上 一 代 不 一 样 的 特 点 叫 变 异 这 种 变 异 的 特 性 若 可 以 适 应 环 境 而 生 存, 它 就 会 一 代 又 一 代 地 把 这 种 变 异 的 特 性 加 强 并 成 为 新 个 体 所 固 有 的 特 征 生 物 体 持 续 的 变 异, 不 断 地 遗 传, 日 久 天 长, 周 而 复 始, 具 有 新 特 征 的 新 个 体 也 就 不 断 地 出 现, 使 生 物 体 不 断 地 由 简 单 变 复 杂, 构 成 了 生 物 体 的 系 统 演 化 地 球 上 早 期 生 命 的 形 态 很 简 单, 一 个 细 胞 就 代 表 一 个 个 体, 它 没 有 细 胞 核, 我 们 叫 它 为 原 核 生 物 它 是 靠 细 胞 表 面 直 接 吸 取 周 围 环 境 中 的 养 料 来 维 持 生 活 的, 这 种 生 活 方 式 我 们 叫 做 异 养 当 时 它 们 的 生 活 环 境 是 缺 乏 氧 气 的, 这 种 喜 欢

4 在 缺 乏 氧 气 的 环 境 中 生 活 的 叫 做 厌 氧 因 此 最 早 的 原 核 生 物 是 异 养 厌 氧 的 它 的 形 态 开 始 是 圆 球 形, 后 来 变 成 椭 圆 形 弧 形 江 米 条 状 的 杆 形 进 而 变 成 螺 旋 状 以 及 细 长 的 丝 状, 等 等 由 形 态 变 化 的 发 展 方 向 来 看 是 增 加 身 体 与 外 界 接 触 的 表 面 积 和 增 大 自 身 的 体 积 现 在 生 活 在 地 球 上 的 细 菌 和 蓝 藻 都 是 属 于 原 核 生 物 蓝 藻 的 发 生 与 发 展, 使 地 球 上 氧 气 含 量 的 增 加 迅 速, 从 20 多 亿 年 前 开 始, 不 仅 水 中 氧 气 含 量 已 经 很 多, 而 且 大 气 中 氧 气 的 含 量 也 已 经 不 少 细 胞 核 的 出 现 是 生 物 界 演 化 过 程 中 的 重 要 事 件 原 核 植 物 经 过 15 亿 多 年 的 演 变, 原 来 均 匀 散 布 在 它 的 细 胞 里 面 的 核 物 质 相 对 地 集 中 以 后, 外 面 包 裹 了 一 层 膜, 这 层 膜 叫 做 核 膜 细 胞 的 核 膜 把 膜 内 的 核 物 质 与 膜 外 的 细 胞 质 分 开 细 胞 里 面 的 细 胞 核 就 是 这 样 形 成 的 我 们 把 有 细 胞 核 的 生 物 称 为 真 核 生 物 从 此 以 后 细 胞 在 繁 殖 分 裂 时 不 再 是 简 单 的 细 胞 质 一 分 为 二, 而 且 里 面 的 细 胞 核 也 要 一 分 为 二 真 核 生 物 ( 那 时 还 没 有 动 物, 可 以 说 实 际 上 也 只 是 真 核 植 物 ) 大 约 出 现 在 20 亿 年 前 在 生 物 界 演 化 过 程 中 的 又 一 个 重 大 的 事 件 是 性 别 的 出 现, 因 为 性 别 加 速 了 生 物 的 优 生, 促 进 生 物 向 更 复 杂 的 方 向 发 展 因 此 真 核 的 单 细 胞 植 物 出 现 以 后 没 有 几 亿 年 就 出 现 了 真 核 多 细 胞 植 物 真 核 多 细 胞 的 植 物 出 现 没 有 多 久 就 出 现 了 植 物 体 的 分 工, 植 物 体 中 有 一 群 细 胞 主 要 是 起 着 固 定 植 物 体 的 功 能, 成 了 固 着 的 器 官, 也 就 是 现 代 藻 类 植 物 固 着 器 的 由 来 从 此 以 后 开 始 出 现 器 官 分 化, 不 同 功 能 部 分 其 内 部 细 胞 的 形 态 也 开 始 分 化 由 此 可 见, 细 胞 核 和 性 别 出 现 以 后, 大 大 地 加 速 了 生 物 本 身 形 态 和 功 能 的 发 展 植 物 登 陆 多 细 胞 藻 类 形 成 固 着 器, 可 以 把 藻 体 固 定 在 岩 石 砾 石 乃 至 滩 涂 沼 泽 水 边 生 活 的 本 领, 大 约 发 生 在 8 亿 年 前 多 细 胞 藻 类 固 着 器 的 出 现, 是 藻 类 发 展 史 上 的 一 次 大 飞 跃 地 表 紫 外 线 不 断 减 弱, 使 一 些 能 够 固 着 生 活 的 藻 类 不 断 向 水 岸 边 生 长, 向 水 边 迁 移, 以 便 接 受 更 多 的 阳 光, 更 好 地 进 行 光 合 作 用, 制 造 更 多 的 有 机 物, 加 速 自 身 的 发 展 创 造 了 条 件 这 是 内 陆 湖 泊 岸 边 滩 涂 或 沼 泽 水 域 的 情 况 对

5 于 在 海 洋 中 生 活 的 藻 类, 它 当 然 也 会 在 不 断 地 由 潮 下 带 向 低 潮 带 高 潮 带 直 奔 潮 上 带, 这 样 一 个 途 经 迁 移 的 速 度 必 然 要 跟 随 在 紫 外 线 相 对 减 少 程 度 的 后 面 到 了 距 今 4.3 亿 年 前 的 志 留 纪 早 期, 臭 氧 层 增 厚 的 程 度, 已 经 使 紫 外 线 相 应 地 减 弱 到 能 使 部 分 水 生 植 物 到 陆 地 上 生 活 成 为 可 能 植 物 由 水 生 环 境 迁 入 到 陆 地 生 活 的 环 境 中, 由 于 环 境 发 生 了 本 质 性 改 变, 使 得 它 本 身 的 形 态 也 要 跟 着 发 生 改 变 在 水 生 的 环 境 中, 它 全 身 可 以 从 水 中 吸 收 水 分 和 溶 解 在 水 中 的 二 氧 化 碳 来 进 行 光 合 作 用, 把 太 阳 能 转 变 成 有 机 物 贮 存 起 来, 在 陆 地 上 生 活 以 后, 植 物 接 受 太 阳 光 照 射 的 强 度 逐 渐 强 于 水 中, 植 物 体 的 体 表 要 蒸 发 掉 植 物 体 内 的 大 量 水 分, 因 此 相 应 地 对 水 分 的 需 求 量 也 大 大 地 增 加 但 是 从 这 时 候 开 始, 植 物 体 吸 收 水 分 的 面 积 却 大 大 地 减 少, 对 已 经 闯 过 了 没 有 被 紫 外 线 杀 死 的 植 物 体, 如 果 不 及 时 调 整 本 身 内 外 部 的 机 能 与 形 态 结 构, 它 也 会 因 来 不 及 吸 收 大 量 水 分 而 渴 死 因 此, 它 着 地 的 一 面 必 须 要 能 够 适 应 加 快 吸 收 水 分 的 本 领, 才 能 满 足 曝 露 在 空 气 中 的 部 分 对 水 分 大 量 消 耗 的 需 要 藻 类 的 细 胞 最 早 在 陆 地 上 生 活 的 植 物 体 表 面 全 是 光 秃 秃 的 没 有 根 茎 叶 之 分 这 种 光 秃 秃 像 一 根 棍 子 样 的 东 西 叫 轴 器 官 后 来 曝 露 在 空 气 中 的 轴 向 着 尽 可 能 多 地 接 受 太 阳 光 的 方 向 发 展, 由 此 出 现 了 分 叉 分 叉 使 空 间 部 分 承 受 更 多 负 担, 因 此 着 地 部 分 也 要 进 行 分 叉, 加 强 固 着 中 间 部 分 也 要 及 时 相 应 地 加 强 强 度 才 能 与 空 间 部 分 增 加 重 量 相 适 应 后 来 空 间 部 分 不 但 分 叉, 而 且 在 轴 的 表 面 由 表 皮 细 胞 生 出 细 刺, 这 些 细 刺 经 过 一 代 又 一 代 的 发 展 后, 一 代 比 一 代 粗, 一 代 比 一 代 长 中 段 的 轴 靠 细 胞 的 渗 透 作 用 将 贴 在 地 上 的 轴 所 吸 收 来 的 水 分 运 输 到 地 上 部 分 去, 再 把 地 上 部 分 光 合 作 用 后 所 制 造 的 有 机 物 转 送 给 地 下 部 分, 使 之 满 足 不 了 繁 重 的 上 下 之 间 的 运 输 要 求 于 是, 轴 的 中 段 部 分 不 但 要 能 够 承 担 上 面 的 重 量, 而 且 中 段 部 分 的 细 胞 必 须 要 变 成 能 够 承 担 下 面 向 上 面 加 速 输 送 水 分 无 机 盐 和 上 面 向 下 面 加 速 输 送 养 料 的 功 能, 才 能 维 持 植 物 本 身 上 下 之 间 供 需 的 平 衡, 在 陆 地 上 生 存 因 此 轴 的 中 段 细 胞 开 始 分 工, 分 化 出 不 同 功 能 的 部 位, 出 现 了 不 同 形 态 的 细 胞 群 组 织 指 的 是 植 物 体 中 不 同 功 能 部 位 里 的 不 同 形 态 的 细 胞 群, 例 如 轴 表 面 的 细 胞 个 体 小 壁 厚, 对 植 物 体 能 起 保 护 作 用 的 叫 保 护 组 织 茎 中 央 一 组 细 胞 个 体 是

6 细 长 管 状, 细 胞 壁 很 厚, 在 这 种 管 状 细 胞 的 壁 上 还 出 现 有 规 律 的 木 质 化 加 厚, 这 组 细 胞 称 它 为 木 质 部, 木 质 部 的 功 能 有 把 着 地 部 分 吸 收 来 的 水 和 无 机 盐 运 送 到 地 上 部 分 的 轴 端 的 功 能 它 还 具 有 对 地 上 部 分 重 力 的 支 持 作 用 在 木 质 部 的 外 边 套 上 一 圈 细 胞 较 细 长 细 胞 壁 较 薄 的 细 胞 群, 这 组 细 胞 群 我 们 叫 它 为 韧 皮 部, 它 的 功 能 是 把 地 上 部 分 光 合 作 用 所 制 造 出 来 的 有 机 养 料, 输 送 到 地 下 部 分 在 轴 的 中 央 皮 层 把 木 质 部 包 住 像 一 根 柱 子, 这 就 是 我 们 称 这 柱 子 为 中 柱 的 理 由 中 柱 是 对 植 物 体 的 地 上 部 分 与 地 下 部 分 之 间 行 使 输 导 作 用 的, 又 叫 输 导 组 织 茎 中 的 中 柱 也 叫 维 管 束, 通 常 把 维 管 束 这 个 称 呼 用 在 枝 或 叶 子 的 叶 脉 上 因 此, 根 据 有 无 维 管 束 可 以 把 植 物 分 为 两 大 类, 一 类 是 没 有 维 管 束 的, 叫 非 维 管 植 物 另 一 类 是 有 维 管 束 的 叫 维 管 植 物, 通 常 把 维 管 植 物 也 叫 做 高 等 植 物 最 原 始 的 维 管 植 物 暴 露 在 空 气 中 时, 使 得 主 轴 部 分 能 加 粗 轴, 且 里 面 的 中 柱 也 相 应 地 复 杂 化, 最 后 成 了 树 干 或 枝 条 最 早 轴 器 官 贴 在 地 上 的 部 分, 不 断 加 粗 体 积, 增 加 分 叉 或 分 枝 的 数 目, 并 不 断 向 地 表 深 处 伸 展, 后 来 成 了 根 和 根 系 茎 和 根 与 它 们 的 祖 先 轴 在 形 态 上 都 是 圆 形 的, 但 是 叶 子 的 形 态 却 与 其 祖 先 末 级 轴 的 形 态 迥 然 不 同 那 么 叶 子 是 怎 么 来 的 呢? 早 在 叶 子 还 没 有 诞 生 以 前, 植 物 的 体 轴 朝 着 两 个 方 向 发 展 来 增 加 对 太 阳 光 的 接 触 面 积 一 个 发 展 方 向 是 体 轴 的 表 皮 细 胞 凸 出, 形 成 细 刺 状 来 增 加 对 太 阳 光 的 接 触 面 积 后 来 细 刺 慢 慢 变 粗 加 长, 有 的 长 成 鳞 片 状 由 于 鳞 片 状 的 小 型 叶 的 里 面 没 有 维 管 束 ( 即 通 常 所 说 的 叶 脉 ), 缺 乏 支 持 叶 子 维 持 一 定 形 状 的 骨 架 和 保 证 水 分 和 无 机 盐 与 营 养 物 质 进 行 上 下 交 换 的 输 导 组 织 因 此 这 就 妨 碍 了 叶 子 本 身 向 更 大 的 面 积 发 展, 而 且 也 限 制 了 对 光 合 作 用 效 率 的 提 高 距 今 3.9 亿 年 前 的 泥 盆 纪 早 期 时, 大 都 是 属 于 这 样 的 小 型 叶 另 外 一 个 发 展 方 向 是 : 有 些 原 始 陆 地 植 物 的 地 上 部 分 两 分 叉 的 轴 器 官 中, 其 中 有 一 部 分 两 分 叉 的 轴 器 官 的 顶 端 扁 化, 与 同 一 个 两 分 叉 出 来 的 轴 经 过 扁 化 以 后 慢 慢 靠 拢 联 合, 进 而 相 邻 两 分 叉 且 扁 化 了 的 轴 之 间 再 相 互 靠 拢 联 合, 最 后 呈 楔 状 叶, 两 分 叉 且 扁 化 了 的 轴 联 合 得 越 多, 楔 形 叶 的 形 状 越 宽 多 到 一 定 程 度 就 成 了 扇 形 叶, 现 在 常 见 的 草 本 蕨 类 植 物 铁 线 蕨, 木 本 植 物 的 银 杏 叶 子 以 及 被 子 植 物 毛 茛 科 的 独 叶 草 都 是 这 种 形 式 这 种 叶 子 中 的 叶 脉, 相 当 于 最 原 始 陆 地 植 物 轴 器 官 的 中 柱 在 阔 叶 类 植 物 中, 这 种 脉 序 是 最 原 始 的 形 式 其 他 网 状 脉 ( 如 木 兰 叶, 杨 树 ) 平 行 脉 ( 如 稻 叶 麦 叶 ), 和 羽

7 状 脉 如 ( 芭 蕉 ) 等 脉 序 都 是 后 来 才 演 化 成 的 叶 脉, 特 别 是 中 脉 的 产 生, 不 仅 方 便 了 叶 子 内 部 无 机 物 和 有 机 物 之 间 的 交 换, 而 且 也 为 叶 子 向 大 型 化 方 向 发 展 提 供 了 支 持 的 保 障 被 子 植 物 的 生 殖 器 官, 则 是 叶 子 进 一 步 演 变 并 变 得 面 目 全 非 的 结 果 植 物 的 花 我 们 日 常 生 活 中 常 见 的 也 是 最 美 的 植 物 器 官 是 花, 姹 紫 嫣 红 的 花 人 见 人 爱 那 么, 花 是 怎 么 产 生 的? 原 来 花 是 植 物 枝 条 顶 端 长 叶 的 地 方 不 是 长 叶, 而 是 长 成 了 花 萼 花 瓣 雄 蕊 心 皮 和 胚 珠 的 结 果 胚 珠 常 常 被 两 个 或 几 个 心 皮 联 合 起 来 把 它 包 住, 联 合 的 心 皮 上 端 伸 长 变 成 花 柱 花 柱 的 顶 端 形 成 喇 叭 儿 状 的 部 分 叫 柱 头 花 萼 花 瓣 是 由 叶 子 演 化 而 来 的, 这 很 容 易 被 人 们 理 解 接 受 雄 蕊 和 雌 蕊 与 叶 子 的 形 态 差 别 如 此 大 怎 么 会 也 是 由 叶 子 变 来 的 呢 我 们 现 在 看 花 里 面 的 雄 蕊 形 态 和 构 造 似 乎 很 简 单 但 是 它 演 变 成 现 在 这 个 样 子 却 是 花 了 将 近 4 亿 年 的 演 变 时 间 最 相 邻 的 生 长 在 轴 顶 的 孢 子 囊 相 互 联 合, 联 合 扩 大 以 后 的 轴 成 了 扁 形, 有 的 似 叶 状, 有 的 干 脆 称 它 为 孢 子 叶 这 种 孢 子 叶 的 孢 子 囊 慢 慢 地 向 顶 端 集 中 最 后 成 了 花 药 叶 状 的 扁 形 轴 向 着 变 细 方 向 发 展 最 后 变 成 了 花 丝 花 在 完 成 受 精 后 很 快 就 凋 谢 此 时 雄 蕊 萎 落, 花 瓣 离 花 而 去, 花 萼 在 有 些 植 物 的 果 实 上 留 下 痕 迹, 但 是 在 有 些 植 物 果 实 中 却 维 持 原 样, 当 果 实 长 大 以 后 它 就 相 对 变 小 了 如 蚕 豆 荚 荷 兰 豆 荚 蕃 茄 柑 桔 和 柿 子 等 惟 独 由 心 皮 组 成 的 子 房, 开 花 以 后 仍 变 幻 无 穷 观 察 雌 蕊 的 外 形, 它 是 由 子 房 花 柱 和 柱 头 三 部 分 组 成 子 房 是 由 心 皮 组 成 的, 从 内 部 来 看, 子 房 把 胚 珠 紧 密 地 包 住, 只 有 花 粉 落 在 柱 头 上 萌 发 后 产 生 的 花 粉 管, 才 能 从 花 柱 中 伸 进 去 把 精 子 送 到 胚 珠 上 受 精, 其 他 的 东 西 很 难 进 入 子 房, 就 连 微 生 物 也 都 是 很 难 进 去 的 胚 珠 在 子 房 的 严 密 保 护 下, 使 它 能 保 持 一 定 的 湿 度 得 到 足 够 的 养 料 供 应, 避 免 干 燥 空 气 的 威 胁, 免 受 菌 类 和 小 动 物 的 侵 害 加 上 子 房 外 面 还 有 一 层 或 多 层 比 它 大 得 多 的 花 瓣 以 及 比 它 坚 实 得 多 的 花 萼 包 围 住 这 样 使 胚 珠 有 多 层 的 安 全 保 障, 足 够 的 营 养 供 应, 在 受 精 后 顺 利 地 发 育 成 种 子 也 就 有 了 充 分 的 保 证 这 是 最 有 利 于 保 护 后 代 繁 殖 的 结 构 形 式 胚 珠 将 来 发 育 成 种 子 胚 珠 外 面 的 心 皮 则 发 展 成 为 果 实 如 荷 兰 豆 荚, 我 们 吃 的 部 分 主 要 是 它 的 心

8 皮 从 这 里 可 以 看 出 这 种 豆 荚 最 早 的 种 子 是 长 在 叶 子 边 缘 叶 子 慢 慢 地 由 纵 向 对 叠, 最 后 它 就 成 了 把 种 子 包 在 里 面 的 豆 荚 我 们 吃 的 西 瓜 就 是 由 三 片 边 缘 长 种 子 的 叶 子 变 来 的, 也 就 是 说 是 由 三 个 心 皮 联 合 的 结 果 漂 亮 的 红 香 蕉 苹 果, 它 的 花 蒂 一 端 呈 五 棱 形 突 起, 横 切 开 来 五 粒 种 子 呈 五 角 星 状 排 列 它 是 由 5 片 叶 子 ( 心 皮 的 前 身 ) 演 变 而 来 的 苹 果 的 果 肉 部 分 还 包 含 了 开 花 时 的 花 托 细 胞 加 工 厂 细 胞 的 发 现 应 归 功 于 虎 克 1665 年 英 国 人 虎 克 用 显 微 镜 观 测 软 木 切 片, 发 现 了 许 多 排 列 有 序 的 呈 蜂 窝 状 的 小 室, 他 就 将 其 称 之 为 cell 即 细 胞 现 在 我 们 知 道, 他 看 到 的 只 是 死 细 胞 的 细 胞 壁, 但 他 的 发 现 仍 然 是 划 时 代 的 因 为 细 胞 是 一 切 生 物 体 的 基 本 结 构 单 位, 是 生 物 的 基 本 功 能 单 位 虽 有 不 同 的 生 物 种 类, 但 细 胞 的 构 造 是 相 同 的, 都 由 细 胞 膜 细 胞 质 细 胞 核 三 部 分 组 成 细 胞 膜 起 保 护 作 用, 细 胞 质 提 供 最 佳 环 境, 细 胞 核 是 首 脑 机 关 我 们 知 道, 一 个 生 物 细 胞, 无 论 它 是 细 菌 的 细 胞, 还 是 人 体 中 的 细 胞 都 是 一 座 自 动 化 的 工 厂 虽 然 这 工 厂 小 得 要 放 大 千 倍 才 能 看 见 轮 廓, 但 其 中 复 杂 巧 妙 的 工 作 体 系, 可 以 说 比 世 界 上 最 高 级 的 工 厂 的 结 构 都 复 杂 精 妙 的 多 在 富 有 营 养 原 料 的 环 境 里, 它 不 停 地 吸 进 原 料 从 事 生 产 它 不 但 生 产 自 身 生 命 所 必 需 的 种 种 产 品, 还 增 殖 它 自 己 的 个 体 全 心 全 意 地 在 生 产 许 多 种 产 品, 以 便 加 盖 另 一 座 和 原 来 一 模 一 样 的 工 厂 所 以, 细 胞 吸 收 营 养 分 裂 繁 殖 这 一 点, 也 就 特 别 像 在 市 场 经 济 的 时 代, 赚 了 钱 的 工 厂 拼 命 扩 建 分 厂 一 样 这 座 自 动 工 厂 里 有 一 架 录 音 机, 不 但 制 造 自 己 的 录 音 机 及 录 音 带, 还 会 按 照 外 面 所 获 得 的 原 料 和 其 他 合 作 工 厂 传 来 的 情 报, 以 及 自 己 工 厂 固 有 的 程 序 而 发 出 命 令, 叫 厂 里 的 工 人 做 这 个 工 作, 做 那 个 工 作, 默 默 地 制 造 着 命 令 所 吩 咐 的 一 切 产 品 这 家 工 厂 的 某 种 产 品 生 产 或 不 生 产, 完 全 要 服 从 录 音 带 所 录 的 程 序 如 何 命 令 而 定 这 里 所 比 喻 的 录 音 带 就 是 含 有 遗 传 情 报 的 核 酸, 即 生 命 的 主 宰 者 DNA 生 物 细 胞 工 厂 发 出 的 命 令 具 有 语 言 规 律, 而 这 种 规 律 可 以 说 全 世 界 都 相 同 假 如 别 家 工 厂 企 图 利 用 这 家 工 厂 的 设 备 来 制 造 自 己 需 要 的 产 品, 只 要 能 够 把 自 己 的 录 音 带 混 进 对 方 的 工 厂 就 可 以 了 这 个 录 音 带 一 播 放, 这 家 工 厂 的 工 人 就 会 依 照 其 命 令 程 序, 制 造 一 些 别 人 需 要 的 产 品 了 当 然, 事 情 也 不 是 那 么 简 单, 因 为

9 每 家 工 厂 都 有 特 殊 的 命 令 体 系, 以 避 免 受 到 外 来 命 令 的 干 扰 它 有 自 己 特 异 的 标 识, 就 好 像 是 工 厂 里 拥 有 特 殊 规 格 的 录 音 带 卷 轮, 一 般 录 音 带 绝 对 无 法 插 进 来 除 此 之 外, 工 厂 的 围 墙 也 是 很 严 密 的, 除 非 有 什 么 改 良 工 厂 的 好 处, 否 则 它 绝 不 会 让 别 家 工 厂 的 录 音 带 闯 进 来 在 各 种 不 同 的 工 厂 之 间, 除 了 上 述 的 各 种 不 同 命 令 步 骤 的 特 异 性 外, 每 家 工 厂 在 播 放 工 作 命 令 时, 也 各 有 特 别 的 方 式 比 如 说, 有 些 工 厂 喜 欢 在 指 示 工 作 内 容 之 前, 先 播 放 一 段 和 工 作 无 关 的 音 乐 一 旦 有 了 这 种 识 别 的 条 件, 即 便 混 进 来 的 录 音 带 向 工 人 发 出 命 令, 工 人 们 必 定 心 生 猜 疑, 拒 绝 开 始 工 作 如 果 外 来 的 录 音 带 一 开 始 就 播 放 工 人 听 不 懂 的 外 国 歌 曲, 工 人 们 更 不 可 能 合 作 了 有 些 更 严 密 的 工 厂 在 发 布 重 要 的 制 造 命 令 之 前, 会 先 播 放 发 令 机 关 的 身 份, 或 指 定 某 某 工 作 单 位 前 来 接 头 才 发 出 命 令 这 种 特 异 的 识 别 命 令 的 方 式 非 常 多 事 实 上, 科 学 家 早 就 知 道 了 生 物 细 胞 工 厂 里 具 有 这 种 严 密 的 识 别 功 能 然 而, 在 这 些 分 子 生 物 的 社 会 组 织 里, 它 们 到 底 运 用 什 么 样 的 接 触 识 别, 还 不 十 分 明 了 不 过, 细 胞 里 面 的 分 子 生 物 的 社 会 系 统, 具 有 非 常 聪 明 而 又 十 分 简 单 的 识 别 方 式, 是 绝 对 不 会 错 了 的 根 据 这 些, 只 要 能 够 把 所 要 的 产 品 制 造 程 序 做 成 录 音 带, 巧 妙 地 安 插 在 人 家 工 厂 录 音 带 的 中 间, 成 为 工 作 内 容 的 片 段, 我 们 就 可 以 坐 收 生 产 成 果 我 们 只 要 提 供 细 胞 工 厂 足 够 的 原 料, 它 就 能 够 转 化 出 工 作 所 必 需 消 耗 的 能 量, 并 可 以 制 造 生 产 过 程 需 要 的 基 本 材 料 各 种 细 胞 工 厂 所 用 基 本 材 料 的 种 类 和 数 目 几 乎 都 一 样, 不 外 乎 常 用 的 20 种 氨 基 酸 所 以, 我 们 不 必 担 心 哪 一 家 的 工 厂 会 因 基 本 材 料 不 同 而 交 不 出 我 们 要 求 的 产 品 更 奇 特 的 是, 只 要 我 们 能 够 把 工 作 内 容 安 插 在 这 家 工 厂 的 录 音 机 上, 这 家 工 厂 不 但 是 会 替 我 们 制 造 产 品, 还 会 不 断 替 我 们 复 制 我 们 给 它 的 片 段 录 音 带 即 使 在 扩 建 新 工 厂 之 后, 每 一 家 新 工 厂 还 是 会 忠 实 地 为 我 们 制 造 产 品 下 面, 我 们 具 体 说 说 如 何 完 成 这 个 任 务 的 第 一 步 要 选 用 具 有 某 种 性 质 的 工 厂, 我 们 叫 它 E 厂 ( 事 实 上 是 一 种 大 肠 菌 的 细 胞 ) 吧! 这 个 工 厂 内 除 了 主 要 的 工 作 房 之 外, 还 有 更 小 的 并 且 是 独 立 的 小 工 作 房 我 们 可 以 施 加 种 种 压 力 破 坏 此 工 厂 的 围 墙, 把 这 些 小 工 作 房 中 的 小 型 录 音 带 ( 细 胞 学 里 的 名 字 叫 质 体 ) 收 集 起 来 第 二 步 是 请 一 位 高 明 的 录 音 师, 它 能 很 快 地 从 录 音 带 的 形 式 认 出 工 作 内 容 的 起 始 点 和 终 止 点 我 们 交 给 这 位 专 家 两 盘 录 音 带 一 盘 是 由 人 家 小 工 作 房 抢 过 来

10 的, 另 一 盘 上 则 录 有 我 们 所 需 产 品 的 制 造 程 序 我 们 请 他 剪 掉 前 一 盘 的 一 部 分, 剩 下 的 大 部 分, 我 们 以 A 带 称 之 同 时 把 后 一 盘 录 音 带 中 我 们 所 需 的 那 一 小 段 剪 下 来, 我 们 称 之 为 B 带 第 三 步 是 把 B 带 补 进 A 带 的 空 隙 里, 成 为 A+B 第 四 步, 派 一 种 能 冒 充 E 厂 守 卫 的 东 西 进 入 E 厂 充 当 守 卫, 然 后 将 A+B 的 加 工 录 音 带 混 进 E 厂 里 面 这 样, 我 们 只 须 守 着 E 厂, 看 它 工 作 的 时 候 有 没 有 将 我 们 期 待 的 产 品 制 造 出 来 就 是 了 因 为 这 种 细 胞 工 厂 能 够 很 快 地 繁 殖, 所 以, 只 要 有 一 个 工 厂 成 功, 几 十 小 时 之 后, 我 们 就 可 以 拥 有 很 多 的 生 产 工 厂 了 上 述 四 步 中, 最 重 要 的 是 第 二 步 所 提 出 的 录 音 带 专 家 在 生 物 工 程 里, 它 的 名 字 叫 限 制 酶 除 了 限 制 酶, 还 需 要 其 他 很 多 种 酶 来 共 同 完 成 作 业 生 物 体 中 几 乎 任 何 生 理 反 应 均 需 要 各 种 酶, 否 则 谈 不 上 什 么 生 命 的 奥 妙 遗 传 的 奥 秘 常 听 人 说, 这 孩 子 长 得 真 像 他 母 亲, 其 实 孩 子 像 父 母 非 常 普 遍 但 为 什 么 会 像 呢? 是 什 么 力 量 使 得 生 物 的 遗 传 特 性 一 代 一 代 传 下 来 的? 科 学 家 们 探 索 一 百 多 年, 才 给 我 们 提 供 了 比 较 满 意 的 答 案 深 居 修 道 院 的 孟 德 尔 连 续 8 年 研 究 豌 豆, 发 现 控 制 豌 豆 各 种 性 状 的 遗 传 物 质, 是 呈 颗 粒 状 的 成 对 存 在 的 因 子, 完 成 了 遗 传 学 的 经 典 之 作 按 孟 德 尔 的 观 点, 这 些 呈 颗 粒 状 成 对 存 在 的 因 子 能 够 自 由 组 合, 以 此 决 定 下 一 代 的 性 状 表 现 出 来 的 性 状 能 大 致 说 明 生 物 体 一 定 有 哪 个 遗 传 因 子 和 一 定 没 有 哪 个 遗 传 因 子 如 果 把 豌 豆 的 高 矮 这 对 性 状 用 A 与 a 表 示 出 来, 高 豌 豆 的 遗 传 因 子 既 可 以 是 Aa, 也 可 以 是 AA, 而 矮 豌 豆 的 则 必 定 是 aa 如 果 雄 性 豌 豆 是 Aa( 生 物 学 上 叫 杂 合 体 ) 那 么 产 生 的 后 代 就 是 这 样 : Aa aa( 自 由 结 合 ) Aa Aa aa aa 高 矮 就 是 说 高 矮 的 概 率 各 占 50% 如 果 雄 性 豌 豆 是 AA( 生 物 学 上 叫 纯 合 体 ), 那 么 产 生 的 后 代 就 是 这 样 : Aa aa( 自 由 结 合 ) Aa Aa Aa Aa

11 高 就 是 说, 下 一 代 肯 定 都 是 高 的 由 孟 德 尔 的 这 一 发 现 推 断 出, 我 们 人 体 的 高 矮 胖 瘦 黑 白 手 的 大 小 嗓 音 的 高 低 眼 睛 的 形 状 等 等 都 是 由 父 母 遗 传 下 来 的 因 子 决 定 的 这 些 遗 传 因 子 生 物 学 家 们 把 它 称 为 基 因, 是 生 命 得 以 延 续 的 活 载 体 孟 德 尔 用 遗 传 因 子 解 释 遗 传 非 常 有 道 理, 但 遗 憾 的 是 他 不 能 告 诉 我 们 那 个 颗 粒 状 的 基 因 在 哪 里, 是 什 么 样 子 美 国 的 细 菌 学 家 艾 弗 里 和 后 来 的 噬 菌 体 小 组 后 来 揭 开 了 基 因 神 秘 的 面 孔 噬 菌 体 属 于 一 种 低 等 微 生 物, 以 细 菌 细 胞 为 寄 主 它 的 结 构 十 分 简 单, 形 如 蝌 蚪, 外 部 是 一 个 蛋 白 质 膜, 膜 里 面 包 着 脱 氧 核 糖 核 酸 ( 即 DNA) 特 别 奇 特 的 是, 当 它 侵 入 细 菌 的 时 候, 好 像 是 一 个 注 射 器, 先 用 尾 部 末 端 扎 在 细 菌 的 细 胞 膜 上, 然 后 将 体 内 的 DNA 全 部 注 入 到 细 菌 的 细 胞 里 面 去, 而 把 蛋 白 质 外 壳 留 在 外 部, 再 没 有 什 么 用 了 侵 入 细 菌 中 的 DNA, 利 用 细 菌 细 胞 内 的 物 质, 坐 享 其 成, 不 断 地 制 造 自 己 的 后 代, 直 到 后 代 太 多, 把 细 菌 细 胞 彻 底 吃 掉, 才 又 分 散 四 处, 继 续 侵 入 其 他 细 菌 噬 菌 体 的 行 为 告 诉 我 们, 它 的 遗 传 繁 殖 就 是 通 过 其 体 内 的 DNA 来 实 现 的 DNA 是 一 个 大 分 子, 它 犹 如 楼 宇 中 的 楼 梯, 螺 旋 状 伸 展 楼 梯 两 侧 的 扶 手 是 核 苷 酸 长 链, 梯 的 阶 级 是 配 对 的 碱 基 连 接 而 成 的 正 是 由 于 DNA 的 千 差 万 别, 才 有 了 各 种 生 物 各 不 相 同 的 遗 传 性 状 与 功 能 基 因 是 DNA 分 子 中 的 某 一 个 片 段 ( 即 核 苷 酸 片 断 ), 是 DNA 长 链 上 占 有 一 定 位 置 的 遗 传 单 位 一 个 DNA 分 子 上 具 有 若 干 个 基 因, 每 个 基 因 大 约 有 个 碱 基 对 长 短 一 个 基 因 能 够 控 制 生 物 体 一 种 性 状 据 测 算, 小 病 毒 的 DNA 上 只 有 4~5 个 基 因, 大 肠 杆 菌 的 DNA 含 有 3~4 千 个 基 因, 而 我 们 人 体 的 DNA 所 含 的 基 因 大 约 有 10 万 个 基 因 在 染 色 体 上 并 不 是 固 定 不 动 的, 排 列 在 细 胞 内 染 色 体 上 的 成 串 基 因, 有 时 以 不 规 则 的 方 式 不 停 地 运 动, 变 换 着 位 置, 并 且 可 以 从 一 个 细 胞 跑 到 另 一 个 细 胞 中 去 现 在, 我 们 可 以 把 孟 德 尔 的 思 想 用 另 外 一 种 语 言 做 一 个 描 述 : 生 物 在 生 长 发 育 时, 细 胞 要 分 裂, 细 胞 核 中 的 DNA 能 自 我 复 制, 一 个 变 成 两 个, 两 个 DNA 所 带 的 遗 传 信 息 完 全 一 样 在 有 性 繁 殖 中, 精 子 含 有 父 方 体 细 胞 DNA 的 半 数, 这 些 DNA 上 携 带 着 父 本 的 全 部 特 征 ; 卵 子 也 带 有 母 方 体 细 胞 DNA 的 半 数, 和

12 全 部 的 母 本 特 征 精 卵 结 合 后, 重 新 组 成 了 DNA 一 个 整 数 父 母 双 方 的 遗 传 特 征 在 新 一 代 中 都 会 保 留 下 来 生 物 能 够 遗 传 的 秘 密 全 在 于 此 基 因 工 程 和 试 管 生 命 人 类 经 过 长 时 间 的 研 究, 终 于 掌 握 了 遗 传 的 秘 密, 在 这 种 情 况 下 人 们 希 望 能 够 创 造 新 生 命, 于 是, 用 人 工 方 法 将 甲 生 物 的 基 因 与 乙 生 物 的 基 因 重 新 组 成 一 体, 从 而 达 到 创 造 新 生 命 的 目 的 这 就 是 DNA 重 组, 也 叫 基 因 工 程, 它 是 在 分 子 水 平 上 进 行 的, 通 过 四 个 步 骤 就 可 以 完 成 基 因 重 组 第 一 步, 制 备 所 需 要 的 基 因 我 们 称 之 为 目 的 基 因 它 含 有 全 套 的 遗 传 信 息 DNA 分 子 包 含 的 基 因 非 常 多, 但 在 细 胞 内 的 含 量 很 少, 要 制 备 起 来 并 不 是 件 容 易 的 事 好 在 生 物 学 家 经 过 了 无 数 次 的 摸 索 与 尝 试, 找 到 了 一 些 行 之 有 效 的 方 法, 如 超 速 离 心 法 噬 菌 体 摄 取 法 反 录 酶 法 分 子 杂 交 法 霰 弹 枪 法 合 成 法 等 根 据 制 备 的 基 因 的 不 同, 采 用 不 同 的 方 法, 就 能 够 得 到 预 想 的 目 的 基 因 第 二 步, 体 外 重 组 DNA 首 先 要 选 好 适 合 运 送 目 的 基 因 的 车 子 载 体, 然 后 在 生 物 体 外 使 目 的 基 因 的 片 断 与 载 体 的 DNA 结 合 起 来, 形 成 杂 合 子, 有 点 像 把 东 西 绑 到 小 车 上 为 此, 要 用 限 制 内 切 酶 在 特 定 的 切 点 上, 把 载 体 的 DNA 分 子 切 开, 再 用 DNA 连 接 酶 把 目 的 基 因 与 载 体 DNA 切 断 处 连 接 起 来, 形 成 一 个 完 整 的 DNA 杂 合 子 第 三 步 是 基 因 转 移 就 是 将 DNA 杂 合 子, 向 已 经 选 定 的 生 物 受 体 细 胞 ( 或 叫 宿 主 细 胞 寄 主 细 胞 ) 中 转 移, 让 重 组 的 DNA 杂 合 子 在 受 体 细 胞 中 自 主 复 制 转 录 翻 译 得 以 表 达 第 四 步, 筛 选 引 入 受 体 细 胞 中 的 DNA 杂 合 子, 属 于 外 源 性 DNA 分 子, 不 一 定 受 欢 迎, 并 且 被 排 挤 的 占 多 数, 只 有 少 数 分 子 才 可 能 立 稳 脚 根, 落 地 开 花 这 就 需 要 筛 选, 把 受 排 挤 的 老 老 实 实 取 回 来, 只 留 下 那 些 成 功 的 淘 金 者, 把 所 携 带 的 遗 传 信 息 表 达 出 来 ( 指 导 蛋 白 质 的 合 成 ), 受 体 细 胞 就 有 了 新 的 遗 传 性 状 这 就 达 到 了 改 变 生 物 的 遗 传 特 性 或 者 制 造 出 某 种 新 的 生 命 类 型 的 遗 传 工 程 的 预 期 目 的 1977 年, 美 国 加 州 的 科 学 家 将 生 长 激 素 放 射 抑 制 因 子 的 基 因 转 入 大 肠 杆 菌, 在 大 肠 杆 菌 培 养 液 中, 生 产 出 了 这 种 由 14 种 氨 基 酸 组 成 的 多 肽 激 素 仅 仅 用 了

13 9 升 培 养 液, 就 提 取 到 了 5 毫 克 激 素 这 相 当 于 从 50 万 只 羊 的 下 丘 脑 中, 所 能 提 取 到 的 激 素 量 的 总 和 1979 年, 美 国 又 采 用 细 菌 生 产 人 的 胰 岛 素, 来 供 给 医 治 糖 尿 病 的 需 要 他 们 用 基 因 工 程 把 人 的 胰 岛 素 导 入 大 肠 杆 菌, 用 几 千 克 培 养 大 肠 杆 菌 的 发 酵 液, 就 生 产 出 了 3~4 克 胰 岛 素, 相 当 于 过 去 从 100 千 克 家 畜 的 胰 脏 中 提 取 的 数 量, 而 且 生 产 过 程 简 单, 操 作 容 易, 从 中 可 见 基 因 工 程 的 妙 处 DNA 技 术 难 度 较 大 的 是 体 外 重 组, 不 易 掌 握, 而 细 胞 融 合 的 方 法 也 能 使 遗 传 基 因 重 组 和 变 异, 也 能 创 造 新 种, 所 以 已 被 大 量 采 用 1975 年 英 国 剑 桥 大 学 的 科 学 家 米 尔 斯 坦 因 和 科 勒, 首 次 成 功 地 提 练 出 了 单 克 隆 抗 体 克 隆 是 从 英 文 Clone 一 词 音 译 来 的 ; 原 意 是 无 性 繁 殖 他 们 将 肿 瘤 细 胞 与 淋 巴 细 胞 融 合 形 成 杂 交 瘤 细 胞 这 种 杂 交 瘤 细 胞 拥 有 两 种 亲 代 细 胞 的 特 性, 不 但 能 活 跃 地 生 长, 又 有 不 断 分 泌 特 异 抗 性 抗 体 的 功 能 过 去 常 规 方 法 都 是 由 血 清 中 提 取 抗 体, 用 这 种 方 法 提 取 出 的 抗 体, 是 一 种 多 抗 体 的 混 合 物, 故 称 之 为 多 克 隆 抗 体 而 用 杂 交 瘤 细 胞 生 产 抗 体, 一 种 杂 交 瘤 细 胞 只 能 产 生 具 有 一 种 特 异 性 的 抗 体, 因 而 称 之 为 单 克 隆 抗 体 1975 年, 美 国 哈 尔 森 等 人 用 两 种 野 生 的 同 属 异 种 的 绿 色 烟 草 和 郎 氏 烟 草 的 叶 片 细 胞, 溶 解 掉 细 胞 壁 后, 分 离 出 原 生 质 体 并 将 其 融 合 在 一 起, 将 形 成 的 这 个 杂 交 细 胞, 成 功 地 培 育 了 新 的 烟 草 植 株 这 种 新 烟 草 具 有 两 种 野 生 烟 草 亲 本 的 特 性 由 于 体 细 胞 杂 交 不 是 由 性 细 胞 的 融 合 而 实 现 的, 因 此 是 无 性 杂 交 无 性 杂 交 生 成 的 杂 交 细 胞 就 是 超 性 杂 种 种 间 细 胞 融 合 的 技 术, 能 够 在 植 物 与 植 物 之 间, 动 物 与 动 物 之 间, 微 生 物 与 微 生 物 之 间 进 行 远 缘 杂 交, 还 可 以 在 动 物 与 植 物 与 微 生 物 之 间 进 行 细 胞 融 合, 形 成 杂 交 物 种 在 科 学 家 的 实 验 室 里, 你 现 在 就 可 以 看 到 一 些 怪 模 怪 样 的 杂 种, 如 土 豆 蕃 茄, 山 绵 羊, 大 豆 烟 草, 芹 菜 胡 萝 卜 等 等 以 前 不 敢 想 象 的 动 植 物 酶 是 一 种 具 有 高 度 皱 折 结 构 的 蛋 白 质 大 分 子, 有 高 速 高 效 的 催 化 作 用, 是 处 于 生 物 与 非 生 物 交 界 地 带 的 特 殊 物 质 酶 是 不 可 缺 少 的, 离 开 酶, 生 物 的 新 陈 代 谢 物 质 合 成 能 量 转 化 以 及 降 解 都 会 全 部 停 止 酶 有 如 此 的 活 力, 如 果 能 人 工 合 成 该 有 多 好 科 学 家 们 也 正 奋 斗 在 这 条 道 路 上 首 先, 他 们 测 算, 一 个 单 细 胞 中 包 含 有 千 种 不 同 的 酶, 在 生 物 界 中 酶 的 种 类 有 数 百 万 种 目 前 已 经 发 现 的 仅 有 多 种 对 这 些 已 经 发 现 的 酶, 进 行 结 构 上 的 分 析, 以 作 为 合 成 这 种 酶 的 基

14 础 光 谱 分 析 可 以 把 人 类 的 基 因 结 构 精 确 地 分 析 出 来, 并 且 能 够 在 细 菌 的 DNA 中 找 出 与 人 类 基 因 相 似 的 基 因 科 学 家 们 可 以 通 过 直 接 对 细 菌 的 基 因 进 行 装 饰, 使 它 具 有 与 人 的 基 因 相 同 结 构 的 完 善 拷 贝, 这 样 就 能 够 通 过 细 菌 来 生 产 我 们 人 类 所 需 要 的 酶 蛋 白 美 国 的 科 学 家 已 将 人 的 胰 岛 素 基 因 成 功 地 植 入 细 菌 细 胞 中, 由 这 种 细 菌 生 产 出 了 一 种 新 的 药 物 人 胰 岛 素, 这 样 就 不 会 像 以 往 使 用 牛 胰 岛 素 那 样 容 易 触 发 患 者 的 变 态 反 应 药 物 专 家 认 为 这 种 人 胰 岛 素 药 效 快, 疗 效 好 可 以 说, 细 菌 生 产 人 胰 岛 素 为 我 们 悄 悄 地 揭 开 了 酶 商 品 世 界 的 帷 幕 微 生 物 能 量 很 大, 尽 管 看 上 去 很 不 起 眼 它 的 体 内 有 上 千 种 酶 几 千 个 基 因, 只 要 了 解 了 微 生 物 与 高 等 生 物 都 能 通 用 的 遗 传 密 码, 人 就 可 以 控 制 改 造 微 生 物, 利 用 微 生 物 参 与 工 业 生 产, 这 就 是 现 代 意 义 上 的 发 酵 一 般 来 说, 通 过 现 代 发 酵 技 术 生 产 某 种 生 物 制 品 需 要 经 过 三 个 阶 段, 首 先 要 运 用 基 因 重 组 和 杂 交 瘤 技 术 生 产 出 工 程 菌 或 细 胞 株 ; 接 着 是 大 量 培 养 细 胞 或 进 行 细 菌 发 酵 ; 再 就 是 将 细 胞 与 产 品 从 发 酵 液 中 分 离 出 来, 进 行 纯 化 和 后 处 理, 获 得 最 终 产 品 在 这 一 过 程 中, 要 解 决 许 多 要 实 际 操 作 工 艺 技 术 问 题 比 如 说, 在 实 验 室 里 核 酸 的 转 化 量 每 天 只 有 10~14 克, 而 在 实 际 生 产 中 要 达 到 106 克 才 具 有 规 模 效 益 ; 许 多 产 品 都 是 蛋 白 质 多 肽 类 物 质 ( 如 抗 生 素 激 素 酶 等 药 品 ), 对 发 酵 过 程 的 温 度 PH 值, 以 及 某 些 微 生 物 酶 的 作 用 十 分 敏 感, 需 要 严 格 的 监 测 控 制 ; 发 酵 液 中 产 物 的 浓 度 很 低, 含 量 极 少, 对 分 离 提 纯 的 技 术 要 求 精 益 求 精, 等 等 虽 然 要 求 很 高, 只 要 技 术 水 平 能 逐 步 提 高, 利 用 发 酵 工 程 生 产 生 物 制 品 前 景 还 是 很 乐 观 的 以 磁 性 细 菌 为 例, 它 能 在 体 内 自 己 合 成 10~20 个 磁 性 超 微 粒 之 所 以 叫 磁 性 超 微 粒, 是 因 为 这 种 微 粒 驱 使 菌 体 沿 着 磁 力 线 从 上 向 下 运 动 将 磁 性 超 微 粒 从 菌 体 中 提 出 来, 可 以 了 解 它 们 都 是 些 四 氧 化 三 铁 结 晶, 很 容 易 固 定 葡 萄 糖 氧 化 酶, 大 约 1 微 克 (10~6 克 ) 细 菌 生 成 的 超 微 粒 可 以 固 定 200 微 克 的 葡 萄 糖 氧 化 酶 而 相 比 之 下, 人 工 制 造 的 磁 性 超 微 粒,1 微 克 只 能 固 定 1 微 克, 固 定 能 力 相 差 200 倍 固 定 在 磁 性 细 菌 生 产 的 天 然 超 微 粒 上 的 酶, 活 性 也 提 高 40 倍 还 可 以 将 磁 性 细 菌 与 绵 羊 的 红 血 球 融 合 因 此, 科 学 家 们 相 信 它 会 给 人 类 治 愈 癌 症 带 来 希 望 因 为 人 工 合 成 的 磁 性 超 微 粒 往 往 不 均 匀, 颗 粒 也 大, 导 入 人 的 血 球 很 困 难, 且 易 使 细 胞 毒 化 而 天 然 的 磁 性 超 微 粒 均 匀 一 致, 可 以 先 将 酶 抗

15 体 以 及 抗 癌 药 物 固 定 其 上, 再 导 入 白 血 球 和 免 疫 细 胞 里, 从 体 外 进 行 磁 性 诱 导, 有 可 能 最 终 制 伏 癌 细 胞 而 又 不 毒 化 正 常 细 胞 只 要 搞 清 磁 性 细 菌 合 成 超 微 粒 的 机 理, 就 可 以 运 用 生 物 技 术 的 基 本 手 段, 利 用 大 肠 杆 菌 生 产 大 量 这 种 神 奇 的 颗 粒, 以 造 福 人 类 生 物 学 上 有 一 个 原 理, 杂 交 的 后 代 性 能 比 其 父 母 代 具 有 显 著 的 优 越 性, 然 而, 不 同 种 间 又 有 不 亲 合 性, 杂 交 后 无 法 产 生 种 子 现 在 有 了 植 物 细 胞 工 程 技 术, 可 以 进 行 离 体 试 管 授 精 和 幼 胚 培 养, 攻 克 了 杂 交 育 种 的 障 碍 这 里 所 说 的 试 管 婴 儿 是 人 工 种 子, 用 人 工 方 法 直 接 制 成 种 子, 进 入 市 场 使 新 品 种 迅 速 推 广 应 用 这 些 人 工 种 子 是 杂 交 生 成 的 体 细 胞 胚 ( 也 叫 胚 状 体 ), 用 富 含 营 养 和 其 他 必 要 成 分 的 凝 胶 物 质 包 裹 起 来, 制 成 外 观 功 能 与 天 然 种 子 相 似 的 颗 粒 在 适 宜 的 环 境 条 件 下, 这 些 人 工 种 子 和 天 然 种 子 一 样 可 以 发 芽 生 成 为 新 的 植 株 人 工 种 子 与 天 然 种 子 相 比 有 许 多 优 点 : 可 以 在 室 内 生 产, 不 受 外 界 环 境 条 件 的 影 响 ; 可 提 高 育 种 效 率, 一 个 新 播 种 用 通 常 方 法 培 育 需 要 7~8 年 时 间, 而 用 人 工 种 子 只 要 3~4 年, 可 以 缩 短 一 半 时 间 ; 还 可 以 在 培 养 基 和 凝 胶 物 中 加 进 所 需 要 的 物 质 成 分 ( 如 生 长 激 素 有 用 农 药 化 肥 ); 人 工 种 子 播 种 后 生 长 出 来 的 植 物 就 有 一 定 的 抗 逆 性 ; 人 工 种 子 大 小 均 匀, 出 苗 整 齐, 好 贮 存 和 运 输 1962 年, 植 物 受 精 技 术 试 验 成 功, 之 后 在 小 麦 与 黑 麦 杂 交 甘 蓝 与 大 白 菜 杂 交 等 40 多 种 植 物 上 都 获 得 了 成 功 利 用 幼 胚 培 养 技 术 也 在 小 麦 与 大 麦 等 13 个 属 间 杂 交 上 获 得 成 功 最 近 几 年, 美 日 法 加 拿 大 等 国 家 都 在 人 工 种 子 研 究 方 向 上 投 入 大 量 人 力 物 力, 商 品 化 的 程 度 也 提 高 了, 许 多 人 工 制 作 的 水 稻 玉 米 棉 花 胡 萝 卜 柑 桔 芹 菜 莴 苣 等 植 物 的 种 子, 已 先 后 登 台 亮 相 1985 年, 韩 国 首 次 成 功 地 培 育 出 4 只 超 体 鸡 方 法 是 通 过 给 一 般 火 鸡 和 母 鸡 吃 控 制 细 胞 分 裂 的 药, 使 它 们 的 染 色 体 增 加 为 117 个 ( 比 一 般 的 78 个 多 了 39 个 ) 这 种 鸡 重 3430 克, 比 一 般 鸡 (1900 克 ) 重 78% 1988 年, 墨 西 哥 的 波 托 西 牧 场 在 墨 西 哥 国 立 自 治 大 学 专 家 的 帮 助 下, 培 育 出 一 种 矮 小 的 瘤 牛 他 们 选 择 了 六 代 布 拉 曼 斯 瘤 牛 分 别 实 行 基 因 处 理, 逐 代 培 育, 每 代 牛 都 变 矮 20 厘 米 左 右 最 先 用 的 瘤 牛, 成 年 后 的 体 重 可 达 1200 千 克, 身 高 1.8 米 经 过 多 代 培 养, 目 前 育 出 的 矮 牛 体 重 只 有 135 千 克, 身 高 仅 90 厘 米 这 样, 饲 养 矮 牛 所 需 要 的 饲 料 只 是 正 常 牛 的 1/10, 而 产 奶 量 可 达 正 常 牛 的 1/2, 有 5 倍 的 效 益 再 加 上 这 种

16 矮 牛 一 年 可 生 4 头 新 牛, 效 益 就 更 高 了 1991 年, 中 国 运 用 基 因 工 程 技 术 成 功 地 创 造 出 转 基 因 鲤 鱼 这 种 变 种 鱼 已 有 了 第 三 代 它 的 食 量 大 长 得 快, 是 普 通 鲤 鱼 生 长 速 度 的 2~3 倍 这 种 生 长 快 速 的 性 状 是 可 以 遗 传 的, 中 科 院 水 生 所 的 科 研 人 员 已 建 立 了 一 个 完 整 的 转 基 因 模 型 他 们 用 转 基 因 的 方 法 人 工 培 育 的 金 鱼, 也 比 普 通 金 鱼 的 生 长 速 度 高 4 倍 科 学 家 们 还 用 细 胞 工 程 培 育 出 来 了 新 的 鱼 种 这 种 使 鱼 卵 和 细 胞 融 合 的 技 术, 是 将 鱼 类 的 培 养 细 胞 注 入 鱼 类 还 没 有 受 精 的 卵, 从 而 获 得 了 鱼 类 体 细 胞 工 程 鱼 他 们 还 将 草 鱼 身 上 的 细 胞 核 取 出 来, 移 植 到 鲫 鱼 未 受 精 卵 中, 培 养 出 形 似 草 鱼, 鳞 像 鲫 鱼 的 变 种 鱼 1992 年, 英 国 爱 丁 堡 的 一 家 药 品 公 司 已 培 养 了 一 只 名 叫 特 蕾 西 的 转 基 因 绵 羊 科 学 家 们 在 特 蕾 西 还 处 在 胚 胎 时, 就 把 一 种 人 体 基 因 植 入 其 中, 培 养 出 了 这 只 转 基 因 绵 羊 现 在 特 蕾 西 产 的 奶 中 每 升 含 有 人 体 蛋 白 α 1 抗 胰 蛋 白 酶 多 达 30 克 如 果 人 体 缺 少 这 种 蛋 白, 就 会 引 发 肝 功 衰 竭 肺 气 肿 囊 性 纤 维 变 形 等 疾 病 仅 在 欧 洲 和 北 美 洲, 患 有 这 种 自 身 不 能 产 生 AAT 蛋 白 的 遗 传 病 病 人 就 有 10 万 通 常 这 种 药 用 蛋 白 都 是 在 实 验 室 中 用 动 物 细 胞 高 成 本 生 产 出 来 的, 而 利 用 特 蕾 西 所 产 的 奶, 问 题 轻 易 地 就 得 到 了 解 决 把 家 畜 的 卵 细 胞 放 在 试 管 中 培 养 成 熟 后, 进 行 体 外 受 精 再 在 试 管 中 培 养 发 育 成 早 胚, 进 行 冷 冻 贮 存 备 用 或 直 接 移 植 到 受 体 母 畜 体 内, 使 之 继 续 发 育 直 到 产 出 仔 畜 目 前 用 体 外 培 养 体 外 受 精 技 术 已 经 培 育 出 的 牛 绵 羊 山 羊 猪 及 老 虎 等 试 管 动 物 300 多 只 1980 年, 美 国 科 学 家 波 尔 格 用 卵 细 胞 体 外 培 养 受 精 培 育 成 胚 胎, 创 造 出 试 管 牛 1982 年, 前 苏 联 的 家 畜 遗 传 繁 殖 研 究 所 的 专 家, 将 牛 的 卵 细 胞 进 行 体 外 培 养, 体 外 受 精, 然 后 将 充 分 发 育 的 胚 胎 移 植 到 受 体 母 牛 体 中,1983 年 产 出 了 正 常 发 育 的 牛 犊 1986 年 4 月 日 本 福 岛 县 福 岛 种 畜 场, 成 功 地 将 黑 毛 和 种 肉 牛 的 精 子 与 荷 兰 的 种 奶 牛 的 卵 子 实 现 了 体 外 受 精, 并 将 两 枚 受 精 卵 冷 冻 保 存, 后 又 移 植 到 一 头 荷 兰 种 母 牛 体 中, 使 其 一 次 生 出 了 两 头 杂 交 牛 犊 这 是 世 界 上 首 次 使 冷 冻 杂 交 胚 胎 移 植 的 试 管 牛 1992 年 12 月, 智 利 两 位 科 学 家 首 次 使 骆 马 卵 子 试 管 受 精 成 功 1986 年 以 来, 中 国 已 先 后 在 小 鼠 兔 子 绵 羊 和 牛 身 上 体 外 受 精 培 育 出 试 管 鼠 试 管 兔 和 试 管 牛 美 国 在 1990 年 成 功 地 试 验 了 试 管 虎, 有 3 只 虎 崽 在 奥

17 马 哈 动 物 园 降 生, 让 人 们 从 中 看 到 了 保 护 濒 危 动 物 的 新 途 径 动 物 的 繁 殖 黄 鳝 改 变 性 别 黄 鳝 是 淡 水 鱼, 人 们 非 常 喜 食 它 特 别 是 在 我 国 南 方 的 一 些 城 市, 常 在 家 庭 和 宴 会 的 餐 桌 上 见 到 它 们, 黄 鳝 味 道 鲜 美 而 且 营 养 丰 富 人 们 也 正 是 在 对 黄 鳝 的 细 致 观 察 后, 发 现 了 鱼 类 中 的 一 种 特 殊 的 繁 殖 方 式 改 变 性 别, 因 此 可 以 说 黄 鳝 拥 有 非 常 特 殊 的 生 物 学 价 值 早 在 20 世 纪 40 年 代 初, 我 国 的 科 学 家 刘 建 康 在 研 究 黄 鳝 的 繁 殖 习 性 时, 就 发 现 一 个 奇 特 的 问 题, 在 野 外 捕 获 的 大 量 黄 鳝 中, 性 别 与 体 长 有 明 显 的 关 系, 较 小 的 黄 鳝 主 要 是 雌 鱼, 而 较 大 的 多 为 雄 鱼 再 进 一 步 观 察 时, 发 现 所 有 的 黄 鳝 都 要 经 过 一 个 幼 体 的 雌 性 阶 段 的 发 育, 产 卵 以 后 又 转 为 雌 雄 间 体, 长 大 后 则 完 全 变 成 了 雄 鱼 因 此 他 认 为 黄 鳝 的 雌 雄 鱼 是 由 于 发 育 的 时 间 决 定 的, 不 是 由 不 同 的 个 体 确 定 的 每 条 鱼 都 是 先 为 雌 性 后 为 雄 性 刘 建 康 的 论 文 发 表 后, 在 国 际 的 科 学 界 产 生 了 极 大 影 响, 许 多 科 学 杂 志 都 纷 纷 加 以 评 论 和 介 绍 英 国 著 名 的 内 分 泌 学 家 布 鲁 福 曾 在 最 权 威 的 自 然 杂 志 上 撰 写 评 论 文 章 说, 这 一 发 现 对 搞 清 鱼 类 的 内 分 泌 系 统 和 鱼 类 的 进 化 有 极 为 重 要 的 意 义 与 多 数 鱼 类 不 同, 黄 鳝 的 生 殖 器 官 卵 巢 和 精 巢 都 处 于 肠 的 右 侧, 像 个 管 状 的 囊 袋 性 的 转 化 是 由 于 卵 细 胞 的 逐 渐 退 化 和 精 细 胞 的 不 断 发 育 增 多 造 成 的, 鳝 鱼 的 生 殖 腺 经 历 了 雌 性 中 间 性 和 雄 性 几 个 时 期 控 制 黄 鳝 生 殖 腺 发 生 变 化 的 器 官 是 在 黄 鳝 的 头 部 的 脑 垂 体, 垂 体 可 以 分 泌 几 种 激 素, 其 中 有 两 种 叫 做 黄 体 生 成 素 LH, 和 卵 泡 成 熟 激 素 FSH 当 黄 鳝 的 卵 细 胞 发 育 初 期, 黄 体 生 成 素 LH 可 以 促 进 卵 细 胞 的 发 育 和 成 熟 随 着 时 间 的 推 移, 垂 体 内 分 泌 的 卵 泡 成 熟 激 素 FSH 不 停 地 增 多, 它 可 以 促 进 黄 鳝 产 生 成 熟 卵, 当 卵 产 出 后,FSH 又 可 促 进 精 子 细 胞 的 发 育 和 成 熟 在 黄 鳝 的 变 性 过 程 中, 两 种 激 素 的 比 例 不 断 发 生 变 化, 前 者 不 停 地 减 少, 而 卵 泡 成 熟 激 素 则 不 断 增 多, 正 是 这 种 激 素 的 调 节 使 黄 鳝 改 变 了 性 别 科 学 家 们 为 了 进 一 步 证 实 脑 垂 体 的 调 节 作 用, 用 鲑 鱼 脑 垂 体 的 一 种 促 性 腺 释 放 激 素 ( 与 黄 鳝 的 卵 泡 成 熟 激 素 相 似 ) 注 射 到 黄 鳝 的 体 内, 奇 特 的 现 象 发 生 了, 很 小 的

18 黄 鳝 很 快 就 变 成 了 雄 鱼 鱼 类 属 于 最 古 老 的 脊 椎 动 物 群 类, 它 们 在 地 球 上 生 存 的 时 间 是 鸟 类 和 哺 乳 类 动 物 的 3 倍 还 要 多, 所 以 一 些 鱼 类 的 身 体 结 构 保 留 着 一 些 低 等 动 物 的 遗 迹 例 如 在 一 些 无 脊 椎 动 物 中, 常 存 在 雌 雄 同 体 的 动 物, 如 : 涡 虫 蚯 蚓 和 蜗 牛, 或 孤 雌 生 殖 的 动 物, 如 : 轮 虫 水 蚤 蚜 虫 等 等, 而 在 鱼 类 中 也 有 孤 雌 生 殖 和 雌 雄 同 体 的 现 象, 除 了 雌 性 先 成 熟 的 黄 鳝 外 还 有 雄 性 先 成 熟 的 黑 鲷 和 雌 雄 同 时 成 熟 的 鳚 鱼 等 等 金 丝 雀 的 繁 殖 全 丝 雀 的 繁 殖 期 在 春 季 温 暖 的 春 光 诱 惑 着 金 丝 雀 的 性 腺 活 动 激 起 雄 雀 的 雄 激 素 和 雌 雀 的 雌 激 素 大 量 产 生, 这 是 一 连 串 发 展 的 开 端 由 于 雄 激 素 的 产 生 使 雄 雀 在 求 偶 行 为 中 不 断 地 啼 叫 跳 跃, 激 起 雌 配 偶 的 雌 激 素 产 生 雄 雀 的 不 断 刺 激, 雌 雀 开 始 收 集 日 后 筑 巢 用 的 材 料, 而 体 内 卵 巢 内 的 卵 开 始 快 速 长 大 日 增, 已 到 了 像 小 粒 珍 珠 那 样 大 小 接 着 雌 雀 前 胸 的 羽 毛 开 始 脱 落 而 形 成 孵 卵 斑, 脱 毛 处 的 皮 肤 特 别 敏 感 巢 快 好 时 雌 雀 便 准 备 好 交 配 雌 雀 开 始 产 卵 时, 它 的 孵 卵 斑 在 将 产 卵 时 红 得 很 透, 这 是 皮 下 血 管 扩 张 而 造 成 的 结 果 雌 激 素 及 其 他 次 要 激 素 产 生 的 作 用 使 排 卵 管 扩 张 以 便 产 卵, 筑 巢 的 最 后 阶 段 是 雌 雀 的 孵 卵 斑 受 到 巢 的 材 料 摩 擦 刺 激 越 来 越 严 重, 因 此 雌 雀 开 始 用 软 羽 毛 垫 巢 盆 底, 巢 和 激 素 的 刺 激 促 使 雌 雀 产 卵, 每 日 产 一 枚 卵, 几 天 后 产 完 卵, 雌 雀 就 开 始 孵 卵, 其 他 的 家 务 诸 如 孵 化 期 的 守 望 工 作 由 雄 雀 担 任 鸵 鸟 的 求 偶 大 自 然 中 的 事 物 千 奇 百 怪, 鸵 鸟 的 求 偶 现 象 就 非 常 奇 特 求 偶 过 程 中, 鸵 鸟 都 会 有 一 番 简 单 或 是 复 杂 的 仪 式, 雄 性 往 往 采 取 主 动, 而 由 雌 性 采 取 主 动, 作 出 追 求 行 为, 一 般 是 非 常 少 见 的 鸵 鸟 的 交 配 之 舞, 正 是 这 种 动 物 界 中 反 常 行 为 中 的 例 外, 因 此 特 别 令 人 瞩 目 雄 鸵 鸟 在 整 个 求 偶 活 动 内 的 身 份 不 太 像 个 追 求 者, 倒 更 像 个 被 追 求 者 虽 然 雄 鸵 鸟 羽 毛 绚 丽 多 彩 具 有 非 常 明 显 的 标 志, 但 其 行 动 却 不 显 出 主 动 的 姿 态 雌 鸵 鸟 在 进 行 繁 殖 求 偶 活 动 时, 羽 翮 蹁 跹 地 飘 然 起 舞, 试 图 引 起 附 近 的 雄 鸟

19 注 意 尽 管 在 平 常 的 大 多 时 间 里, 鸵 鸟 的 姿 态 总 是 笨 拙 不 雅 滑 稽 和 荒 唐, 但 这 时 雌 鸟 跳 出 的 求 偶 之 舞 却 出 奇 地 雍 容 高 雅, 仪 态 万 端 在 舞 蹈 过 程 中, 当 雌 鸟 对 自 己 吸 引 雄 鸟 的 魅 力 充 满 信 心 时, 便 会 离 群 独 行, 而 雄 鸟 则 紧 跟 雌 鸟, 拼 命 追 逐, 最 后 的 结 局 必 是 皆 大 欢 喜, 结 成 良 缘 达 尔 文 蛙 的 育 儿 室 有 自 然 界 中 的 蛙 类, 一 般 的 种 类 产 卵 数 都 有 上 万 颗, 而 达 尔 文 蛙 的 产 卵 数 量 仅 20~30 粒, 这 是 因 为 达 尔 文 蛙 的 幼 儿 得 到 了 很 妥 善 的 保 护, 从 而 得 以 延 续 得 后 代 这 种 蛙 是 由 智 利 出 产 的, 达 尔 文 发 现 并 命 名 的 蛙 达 尔 文 蛙, 雌 蛙 在 繁 殖 期 产 30 个 很 大 含 卵 黄 很 多 的 卵, 两 只 或 三 只 雄 蛙 非 常 耐 心 地 守 在 旁 边 护 卫 两 三 个 星 期 之 后, 胚 胎 发 育 成 熟, 透 过 薄 薄 的 卵 膜 能 够 看 到 它 们 的 活 动 就 在 这 时, 每 只 雄 蛙 都 用 舌 头 拾 取 一 些 卵, 几 天 内 所 有 的 卵 都 收 集 起 来 了, 进 到 蛙 的 口 中 令 人 奇 怪 的 是, 这 些 卵 并 非 被 吃 进 蛙 胃, 也 不 是 放 在 口 腔 里, 而 是 在 蛙 口 前 部 的 一 个 深 皮 褶 里 起 鸣 叫 作 用 的 声 囊, 当 蛙 呱 呱 鸣 叫 时, 我 们 能 看 见 声 囊 膨 胀 成 球 好 像 扩 音 器 谁 会 想 到 声 囊 还 能 当 孵 化 室 达 尔 文 蛙 的 声 囊 又 大 又 深, 也 许 这 是 动 物 界 里 最 安 全 最 省 经 费 的 育 儿 室 了 从 声 囊 中 孵 化 出 来 的 蝌 蚪, 在 其 中 生 活, 从 卵 黄 中 吸 取 营 养, 从 父 亲 那 里 吸 取 氧 气 当 它 发 育 完 成 失 去 尾 巴 成 为 小 蛙 后, 就 以 它 进 入 时 的 相 反 方 向 经 过 父 亲 口 腔 离 开 雄 刺 鱼 的 爱 巢 雄 刺 鱼 一 般 在 初 春 的 时 候, 独 自 游 离 整 个 冬 天 都 在 一 起 的 鱼 群 它 们 从 淡 水 深 处 游 到 温 暖 的 浅 水 中, 在 这 里 生 长 的 绿 色 植 物 形 成 了 对 刺 鱼 的 刺 激, 于 是 产 生 了 一 系 列 行 为 反 应 : 每 条 刺 鱼 都 先 选 择 一 个 区 域, 然 后 开 始 用 植 物 在 这 个 区 域 内 筑 巢, 在 雄 鱼 离 开 鱼 群 的 时 候, 雄 鱼 的 体 色 发 生 变 换, 由 原 来 冬 季 暗 灰 色 的 外 衣, 更 换 成 两 腮 和 嘴 下 部 粉 红 色 背 部 淡 绿 色 的 春 装, 这 时 它 的 性 格 也 逐 渐 好 斗 它 占 据 并 保 卫 这 个 地 方 不 被 其 他 雄 鱼 侵 犯 雄 鱼 巩 固 领 地 之 后, 便 开 始 筑 巢 行 为 它 先 用 嘴 含 住 泥 沙, 吐 在 一 旁, 挖 成 一 个 浅 坑, 然 后 收 集 长 条 形 的 水 草, 堆 在 浅 坑 上, 在 上 面 来 回 游 动, 排 出 一 种 自 肾 脏 分 泌 的 粘 液 把 水 草 粘 合 在 一 起 接 着, 用 嘴 把 草 团 推 拱 成 丘 状, 然 后 用 身 体 把 草 丘 中 穿 一 条 小 隧 道, 一 个 供 雌 鱼

20 产 卵 的 精 致 的 窝 巢 就 筑 成 了 雄 鱼 在 做 窝 的 同 时, 体 内 的 刺 激 物 又 使 它 体 表 的 颜 色 发 生 变 化, 腹 部 变 成 鲜 红 色, 眼 睛 发 蓝, 背 部 则 呈 蓝 色 一 旦 雄 鱼 披 上 这 身 色 彩 斑 澜 的 盛 装, 就 开 始 了 求 偶 的 活 动 一 旦 有 雌 鱼 游 进 雄 鱼 的 领 域, 雄 鱼 便 在 异 性 前 游 出 之 字 形 舞 蹈, 告 诉 对 方 自 己 是 雄 鱼 雌 鱼 则 扬 起 头 来 接 近 雄 鱼, 表 示 响 应 双 方 交 换 了 婚 嫁 信 息 之 后, 雄 鱼 便 向 筑 好 的 窝 游 去, 雌 鱼 则 在 后 面 相 随 在 这 一 过 程 中, 雄 鱼 体 表 的 颜 色 和 游 动 的 之 字 形 体 姿 是 吸 引 雌 鱼 前 来 的 刺 激 信 号 ; 而 雌 鱼 充 满 卵 细 胞 的 膨 胀 发 亮 的 腹 部 和 扬 头 的 游 动 姿 态 则 能 对 雄 鱼 产 生 刺 激 作 用, 最 后 使 求 偶 活 动 的 成 功 分 工 合 作 的 珍 珠 鱼 双 亲 结 群 或 结 队 是 社 会 行 为 中 最 简 单 的 形 式, 它 指 的 是 很 多 个 体 都 在 一 起, 相 互 接 近, 相 伴 厮 守 它 们 共 同 行 事, 全 体 成 员 都 按 约 定 的 定 时 定 向 方 式 来 活 动, 并 以 相 互 的 影 响, 来 达 成 这 种 一 致 很 多 情 况 下, 雌 雄 之 间 还 会 分 工 合 作, 这 种 分 工 不 仅 是 指 在 交 配 活 动 中 任 务 不 同, 还 包 括 在 育 幼 时 也 有 相 互 合 作 的 表 现 珍 珠 鱼 雌 雄 珍 珠 鱼 是 一 对 很 称 职 的 父 母, 它 们 在 孵 卵 育 幼 的 过 程 中 会 轮 流 地 去 教 导 保 护 幼 鱼, 使 幼 鱼 刚 孵 化 不 久 后, 便 能 成 群 聚 集, 这 样 父 母 双 亲 易 于 照 顾, 又 增 加 了 安 全 指 数 大 鱼 以 很 明 显 的 之 字 形 泳 姿 不 断 游 动, 幼 鱼 便 都 会 跟 随 它 行 动, 这 样 幼 鱼 们 便 被 结 成 了 群 当 另 一 条 大 鱼 来 替 班 时, 大 鱼 之 间 有 一 定 的 换 班 仪 式, 以 保 证 幼 鱼 在 换 班 的 时 刻 不 会 跟 从 原 来 的 大 鱼 游 开, 或 分 散 开 来, 那 么 是 一 种 什 么 样 的 方 式 呢? 接 班 的 鱼 迅 速 直 线 游 进 鱼 群, 接 着 作 之 字 形 游 动, 而 另 一 条 被 替 下 去 的 大 鱼, 则 快 迅 直 线 游 离, 使 鱼 群 不 被 干 扰 显 然 之 字 形 的 泳 姿 更 能 吸 引 幼 鱼 的 注 意 偷 懒 的 杜 鹃 鸟 大 自 然 中 有 些 动 物 的 父 母 不 自 己 照 料 儿 女, 却 利 用 投 机 取 巧 的 办 法, 狡 猾 地 替 自 己 的 孩 子 请 义 父 义 母 培 养 自 己 的 后 代, 杜 鹃 就 是 这 样 的 动 物 杜 鹃

21 自 己 不 会 孵 卵, 而 是 把 卵 放 在 别 种 鸟 的 巢 里, 它 东 下 一 个 卵 西 下 一 个 卵, 很 难 搞 清 一 只 杜 鹃 在 繁 殖 季 节 共 产 下 了 多 少 个 卵 鸟 类 学 家 估 计 每 年 杜 鹃 约 产 两 窝, 每 窝 5~6 枚 卵, 每 隔 6~7 天 产 一 卵, 先 把 卵 产 在 地 面 上, 再 用 喙 把 卵 衔 到 别 的 鸟 的 巢 中 有 时 其 他 鸟 的 巢 中 很 可 能 有 2~3 枚 不 同 杜 鹃 产 的 卵 杜 鹃 卵 在 形 状 颜 色 往 往 极 像 寄 养 它 们 的 养 父 母 产 的 卵, 使 养 父 母 更 容 易 接 纳 它 们 寄 生 在 别 种 鸟 巢 里 的 杜 鹃 孵 化 较 早, 雏 鸟 出 壳 早 而 且 长 得 非 常 迅 速 幼 杜 鹃 在 养 父 母 巢 里 和 该 种 鸟 的 亲 生 卵 同 居 一 巢 似 乎 很 不 开 心, 它 伸 开 腿 以 及 还 未 长 出 羽 毛 的 翅 膀, 加 上 肩 背 的 力 量, 就 会 把 那 些 尚 未 孵 化 的 卵, 或 比 它 长 得 小 的 雏 鸟 推 出 巢 外 而 且 幼 杜 鹃 长 得 快, 个 又 大, 即 使 一 些 小 鸟 幸 存 下 来, 也 难 免 不 被 它 压 死, 或 者 在 亲 鸟 喂 食 时, 由 于 抢 食 本 领 不 如 它, 不 得 不 忍 饥 挨 饿, 以 至 死 亡 幼 杜 鹃 长 到 后 来, 养 父 母 的 个 头 都 比 它 小, 只 能 站 在 小 杜 鹃 的 背 上 喂 它, 而 小 杜 鹃 的 食 量 又 大 得 惊 人, 但 养 父 母 不 辞 辛 苦, 任 劳 任 怨 地 喂 养 它 甚 至 当 研 究 人 员 故 意 把 一 只 未 离 巢 的 小 杜 鹃 捕 捉 走 关 在 一 只 鸟 笼 里, 放 在 室 外, 它 的 养 父 母 也 会 追 踪 而 来, 找 到 被 劫 的 养 子, 趁 工 作 人 员 不 在, 偷 偷 地 给 它 喂 食! 动 物 父 母 心 兽 类 的 新 生 幼 仔 的 独 立 生 活 的 能 力 有 很 大 差 别 马 和 牛 等 产 出 的 幼 兽, 几 小 时 就 能 站 起 来 跟 着 母 兽 走 动 兔 和 猪 刚 出 生 的 幼 仔 两 眼 还 睁 不 开, 身 上 只 有 胎 毛, 看 上 去 是 赤 裸 的, 必 须 躺 在 巢 中 呆 上 一 些 时 候 才 能 走 动 有 袋 类 的 胎 儿 还 没 有 发 育 完 全 就 出 世 了, 它 们 挣 扎 着 爬 进 母 兽 腹 部 的 育 儿 袋, 母 兽 的 乳 头 就 长 在 袋 里, 小 袋 鼠 藏 在 里 面 继 续 发 育, 既 安 全 又 舒 适 稍 长 大 一 些, 它 们 虽 然 仍 躺 在 袋 里, 但 不 时 伸 出 半 个 身 子 向 外 探 头, 观 察 周 围 世 界 再 大 一 些, 它 们 就 可 以 自 动 跳 出 来, 到 地 面 玩 耍, 一 遇 到 紧 急 情 况, 又 会 迅 速 跳 回 母 兽 的 育 儿 袋 里, 于 是, 妈 妈 就 带 着 它 们 飞 跃 而 去, 避 开 敌 害 狼 给 人 的 印 象 总 是 凶 残 成 性, 但 实 际 上, 狼 的 母 性 很 强, 母 爱 极 深, 对 待 孩 子 一 副 慈 母 形 象 幼 狼 断 乳 后, 双 亲 还 用 吐 哺 的 方 法 喂 养 它 们 公 狼 和 母 狼 各 司 其 职, 母 狼 在 巢 里 守 护 着 孩 子, 公 狼 外 出 猎 食, 一 旦 公 狼 有 所 收 获, 马 上 奔 向 巢 穴, 把 吃 到 嘴 里 的 食 物 呕 吐 出 来 喂 孩 子 有 时, 猎 获 不 多, 公 狼 想 私 自 留 下 一 点 自 己 受 用, 若 被 母 狼 发 现, 它 会 面 对 公 狼, 用 低 沉 的 声 音 吠 叫, 还 会

22 扑 上 前 去 咬 公 狼 公 狼 自 知 理 亏, 并 不 还 击, 还 会 把 偷 偷 留 下 的 部 分 食 物 全 部 呕 吐 出 来, 这 时 母 狼 才 肯 罢 休 有 时 母 狼 在 哺 乳 期 不 幸 丢 失 了 自 己 的 孩 子, 由 于 母 性 未 泯, 它 会 继 续 哺 育 其 他 动 物 的 幼 仔, 甚 至 是 人 类 的 婴 孩 在 印 度 森 林 里, 不 止 一 次 地 发 现 狼 孩, 这 就 是 因 为 母 狼 由 于 丢 失 了 幼 狼, 而 闯 入 人 类 居 住 地, 衔 走 婴 孩, 并 将 婴 孩 哺 养 长 大 的 缘 故 绅 士 风 度 的 翠 鸟 翠 鸟 在 孵 卵 期 时, 有 很 好 的 风 度, 像 一 个 绅 士 翠 鸟 筑 巢 的 位 置 在 溪 边 或 河 畔, 或 者 在 临 近 水 面 的 倾 斜 陡 峭 的 地 方, 双 亲 共 同 分 担 筑 巢 孵 卵 和 照 料 幼 鸟 的 任 务 它 们 会 用 嘴 弄 松 岸 上 的 泥 土, 掏 成 一 穴, 达 到 一 定 的 深 度 时, 再 用 脚 有 力 地 扔 出 挖 下 的 材 料, 然 后 挖 一 稍 往 上 的 半 米 到 一 米 长 的 通 道, 末 端 加 宽 成 一 孵 卵 室 尽 管 它 们 不 收 集 营 巢 的 材 料, 洞 穴 却 铺 垫 得 很 舒 适, 原 来 翠 鸟 通 过 反 胃 把 吃 下 去 的 鱼 翠 鸟 骨 和 鳞 吐 出, 这 种 半 消 化 的 骨 骼 残 渣 像 烟 灰 那 样 柔 软 易 碎, 这 样 就 形 成 了 放 卵 的 垫 子 三 个 星 期 后 幼 雏 孵 化 出 壳 亲 鸟 喂 养 幼 鸟 很 有 规 律, 当 亲 鸟 到 达 时, 挡 住 了 巢 的 入 口, 光 线 变 暗, 这 是 一 个 信 号, 幼 鸟 会 按 圆 周 排 成 一 定 的 位 置, 每 只 幼 鸟 都 公 平 地 分 到 食 物 再 过 3~4 星 期, 幼 鸟 长 出 羽 毛, 它 们 就 全 家 各 奔 东 西 了 翠 鸟 吃 水 生 的 昆 虫 和 鱼 类, 当 它 在 停 歇 处 确 定 好 鱼 的 位 置 时, 就 头 朝 下 潜 入 水 中, 用 长 嘴 抓 住 鱼, 然 后 在 水 面 上 或 柱 子 上 摔 死 鱼, 从 头 部 开 始 吞 食 当 雄 鸟 在 求 偶 仪 式 上 把 一 条 鱼 献 给 它 的 意 中 配 偶 时, 或 把 鱼 给 喂 养 的 幼 鸟 时, 它 就 把 鱼 调 转 过 来, 以 便 接 受 者 能 够 从 头 开 始 食 用, 而 避 免 鱼 鳍 上 的 棘 刺 扎 着 咽 部 这 种 好 的 风 度 只 在 交 配 和 繁 殖 季 节 才 能 见 到 温 度 计 鸟 生 长 在 澳 洲 的 桉 树 鸟 对 温 度 很 敏 感 估 计 偏 差 不 超 过 1, 被 人 们 誉 为 温 度 计 鸟 由 于 温 度 计 鸟 生 活 在 干 旱 空 旷 的 环 境 中, 日 温 差 和 季 节 温 差 都 很 大, 它 每 年 都 要 花 10~11 个 月 的 时 间 来 调 整 巢 的 温 度, 以 保 证 后 代 的 正 常 生 长 温 度 计 鸟 在 营 巢 时, 先 挖 一 个 深 约 1 米 的 大 坑, 里 面 收 集 一 些 桉 树 叶, 把 大 坑 填 满, 然 后 继 续 堆 植 物 叶 和 大 量 沙 土, 最 后 在 坑 上 形 成 一 个 堆 叶 堆 很 快 就 会 发 酵, 4 个 月 后 达 到 理 想 的 恒 温 (34 ), 这 时 雄 鸟 在 叶 堆 上 挖 一 个 孵 化 室, 雌 鸟 在 里

23 面 产 卵, 然 后 重 新 复 原 这 之 后 雄 鸟 几 乎 每 天 检 查 叶 堆 里 的 温 度, 它 从 孵 化 室 边 上 挖 一 深 洞 将 整 个 身 子 探 进 去, 反 复 张 开 嘴 巴 试 验, 显 然 它 的 测 温 结 构 在 舌 头 或 口 腔 中, 而 且 高 度 敏 感 通 过 测 试, 要 是 发 现 叶 堆 太 热, 它 就 留 下 一 个 通 风 孔 散 热 ; 要 是 温 度 不 够, 就 再 添 些 适 于 发 酵 的 材 料, 然 后 封 闭 深 洞, 整 个 孵 化 期 是 6~ 7 个 月 时 间 在 不 同 的 季 节, 桉 树 鸟 还 有 不 同 的 控 制 温 度 的 措 施 : 夏 天, 太 阳 的 热 量 很 高, 它 就 在 叶 堆 上 加 厚 沙 土 层 隔 热 ; 到 了 秋 天, 太 阳 热 量 下 降, 叶 的 发 酵 也 几 乎 停 顿, 它 就 扒 开 沙 土, 在 阳 光 下 不 停 地 翻 晒 鸟 蛋, 在 繁 殖 季 节, 桉 树 鸟 的 活 动 量 相 当 大, 而 这 一 切 活 动 都 是 后 代 健 康 正 常 发 育 所 必 不 可 少 的 昆 虫 培 育 后 代 历 经 3.5 亿 年 漫 长 的 历 史 的 昆 虫, 至 今 在 动 物 中 仍 是 种 类 最 多, 数 量 最 大, 分 布 最 广, 而 且 久 盛 不 衰 的 一 个 群 落 其 奥 妙 之 一, 是 与 它 生 儿 育 女 传 宗 接 代 的 多 种 繁 殖 方 式 和 十 分 惊 人 的 繁 殖 力 有 着 密 切 关 系 昆 虫 腹 部 多 为 圆 长 筒 形, 由 10~11 节 组 成, 各 节 能 伸 缩 一 般 雄 虫 交 配 器 长 在 腹 部 第 九 节 或 第 十 节, 雌 虫 产 卵 器 长 在 第 八 节 或 第 九 节 各 种 昆 虫 产 卵 器 的 形 状 构 造 和 选 择 产 卵 的 场 所 不 尽 相 同 直 翅 目 昆 虫, 如 蝗 虫 产 卵 器 短 且 坚 硬, 末 端 尖, 能 张 合 活 动, 产 卵 时 合 拢 成 锥 状, 钻 进 土 中, 并 把 能 伸 缩 的 腹 部 一 起 插 入 土 中 产 卵 螽 蟖 和 蟋 蟀 的 产 卵 器 是 由 两 块 产 卵 瓣 组 成, 样 子 像 一 把 利 剑, 也 有 的 像 一 把 镰 刀 或 一 根 长 矛, 产 卵 瓣 可 前 后 滑 动, 产 卵 时 刺 入 土 中 或 植 物 组 织 中, 依 靠 腹 部 的 压 力, 使 卵 通 过 产 卵 瓣 中 间 的 通 道 产 下 来 如 树 蟋 可 将 产 卵 器 刺 入 树 枝 中 产 卵 同 翅 目 昆 虫, 除 一 部 分 过 寄 生 生 活 的 种 类 外, 它 们 的 产 卵 器 都 比 较 发 达, 产 卵 的 产 卵 器 从 内 凹 的 产 卵 鞘 中 脱 出, 并 借 助 产 卵 瓣 的 滑 动, 一 点 点 插 入 树 木 枝 干 或 植 物 组 织 中 如 蝉 飞 虱 叶 蝉 膜 翅 目 昆 虫 与 同 翅 目 产 卵 器 很 类 似, 但 由 于 各 种 蜂 类 产 卵 器 功 能 不 太 一 样, 在 构 造 上 也 有 些 相 应 的 变 化 如 叶 蜂 的 产 卵 器 可 前 后 滑 动, 并 用 其 侧 面 锯 齿 状 的 脊 突 锯, 锯 破 树 木 枝 干 或 植 物 组 织, 将 卵 产 在 里 面, 所 以 有 时 把 叶 蜂 也 叫 锯 蜂 蜜 蜂 和 胡 蜂 的 产 卵 器 失 去 原 来 产 卵 的 功 能, 特 化 成 能 注 射 毒 液 的 螫 刺 ( 毒 针 ), 构 造 与 产 卵 器 基 本 相 同, 平 时 不 露 出 体 外, 它 与 体 内 毒 腺 相 通 当 蜜 蜂 或 胡 蜂 受 到 侵 扰 时, 就 会 伸 出 毒 针 刺 螫 胡 蜂 在 捕 捉 昆 虫 时, 也 用 同 样 办 法 刺 螫 昆 虫, 使

24 昆 虫 麻 醉, 并 保 持 新 鲜, 作 为 自 己 及 饲 喂 儿 女 的 食 物 在 其 他 目 的 昆 虫 中, 都 没 有 上 述 特 化 的 产 卵 器, 因 此, 只 能 把 卵 产 在 物 体 表 面 或 浅 层 的 缝 隙 中, 而 且 在 卵 上 覆 盖 一 些 分 泌 物, 起 保 护 作 用 如 三 化 螟 二 化 螟 的 卵 有 的 把 卵 产 在 卵 囊 里, 如 蝗 虫 螳 螂 的 卵 又 如 绿 豆 象 把 卵 分 散 产 在 一 粒 粒 的 绿 豆 皮 上, 免 遭 天 敌 的 集 中 杀 灭 还 有 的 昆 虫 产 卵 时, 卵 粒 上 下 重 叠 覆 盖, 使 上 面 的 卵 粒 保 护 下 面 的 卵 粒 免 受 敌 害 昆 虫 的 生 殖 方 式 主 要 有 4 种 :(1) 两 性 生 殖, 通 过 雌 雄 交 配, 雌 虫 产 下 受 精 卵 后, 再 发 育 成 新 个 体 绝 大 多 数 昆 虫 都 以 这 种 方 式 繁 衍 后 代 (2) 孤 雌 生 殖, 雌 虫 的 卵 不 经 过 交 配 受 精 就 能 发 育 成 新 个 体 如 蚜 虫 和 一 些 粉 虱 介 壳 虫 蓟 马 等 (3) 卵 胎 生, 雌 虫 未 经 交 配 受 精 的 卵 在 母 体 内 依 靠 卵 黄 供 给 营 养 经 胚 胎 发 育 后, 产 出 幼 虫 如 蚜 虫 (4) 多 胚 生 殖, 在 一 个 卵 中 可 分 裂 成 2 个 以 上 胚 胎, 最 多 可 达 3000 个 新 个 体, 受 精 卵 发 育 成 雌 虫, 未 受 精 卵 发 育 成 雄 虫 如 膜 翅 目 中 的 茧 蜂 跳 小 蜂 广 腹 细 蜂 等 内 寄 生 蜂 孤 雌 生 殖 不 仅 能 在 短 时 间 内 繁 殖 大 量 后 代, 而 且 只 要 有 1 头 雌 虫 被 带 到 新 地 区 就 很 容 易 扩 散 蔓 延 开 来 多 胚 生 殖 用 较 少 的 营 养 物 质 和 在 较 短 时 间 内, 就 能 繁 殖 大 量 后 代 因 此, 昆 虫 在 长 期 适 应 复 杂 多 变 的 生 活 环 境 中, 形 成 的 各 种 各 样 的 产 卵 器 官 和 多 样 性 的 生 殖 方 式, 对 它 们 生 儿 育 女 传 宗 接 代 和 种 群 生 存 延 续 是 非 常 重 要 的 植 物 的 繁 殖 植 物 也 有 性 别 人 人 都 知 道 动 物 分 雌 雄, 那 你 知 道 吗? 在 高 等 植 物 中, 性 别 的 分 化 情 况 比 动 物 要 复 杂 得 多 就 拿 大 家 熟 悉 的 玉 米 来 说, 顶 上 开 的 是 雄 花, 它 由 花 药 和 花 丝 组 成, 花 药 中 包 含 着 千 千 万 万 的 花 粉 ; 从 玉 米 苞 的 苞 叶 尖 上 抽 出 来 的 胡 子, 则 是 雌 花, 它 由 柱 头 花 柱 和 子 房 组 成, 子 房 就 是 结 果 育 种 的 地 方 这 种 在 一 株 植 物 上 雌 花 雄 花 分 开 的 植 物, 叫 做 雌 雄 异 花 同 株 植 物 而 千 年 桐 银 杏 油 瓜 等, 虽 然 也 是 雌 雄 异 花, 但 它 们 的 雄 花 和 雌 花 不 生 长 在 同 一 株 树 上 这 样 的 植 物, 则 称 之 为 雌 雄 异 株 植 物 水 稻 小 麦 又 与 以 上 不 同, 它 们 的 雌 雄 性 器 官 长 在 同 一 朵 花 里, 在 植 物 学 上 把 这 种 花 叫 两 性 花, 这 种 植 物 则 是 雌 雄 同 花 植 物 更 有 趣 的

25 像 番 木 瓜, 它 既 有 单 性 花, 又 有 两 性 花, 为 一 种 混 性 植 物, 特 别 是 在 一 些 雌 雄 同 株 异 花 的 植 物 上, 花 的 性 别 还 可 随 着 开 花 的 部 位, 植 株 的 年 龄 而 变 如 蓖 麻, 下 部 开 的 是 雄 花, 中 部 开 的 是 两 性 花, 上 部 开 的 几 乎 全 是 雌 花 所 以 说 植 物 的 性 别 比 动 物 要 复 杂 得 多 在 植 物 界 中, 植 物 雌 雄 同 株 或 异 株 已 经 不 新 奇 了 但 是 雌 雄 互 变 现 象, 却 是 令 人 迷 惑 不 解 的 天 南 星 属 中 有 些 植 物, 在 春 天 生 出 时 都 是 雄 株, 可 是 公 的 经 过 了 3~5 年 生 活 之 后, 又 摇 身 变 成 了 雌 株 更 为 奇 特 的 是, 过 了 一 些 年 之 后, 又 恢 复 成 雄 株 性 别 的 变 化 曾 引 起 不 少 生 物 学 家 的 兴 趣 研 究 发 现, 植 物 性 别 变 化, 与 植 物 体 内 激 素 分 泌 情 况 有 关, 如 细 胞 分 裂 素 赤 霉 素 乙 烯 等 都 参 与 了 性 别 分 化 的 作 用 环 境 条 件 的 改 变, 使 体 内 的 性 激 素 发 生 变 化, 也 可 以 改 变 性 别 例 如 黄 瓜, 早 期 少 施 氮 肥 多 施 磷 肥, 增 加 灌 水, 就 可 以 促 进 多 开 雌 花 又 如 大 麻, 在 无 氮 培 养 液 中 生 长, 几 乎 全 是 雄 株, 但 是 随 着 氮 肥 增 加, 雌 株 的 比 例 也 会 相 应 提 高 用 化 学 药 剂 处 理, 在 黄 瓜 幼 苗 长 到 2~3 片 真 叶 时, 喷 洒 万 分 之 一 的 带 乙 酸 钠 盐 溶 液, 则 可 以 使 雌 花 在 数 日 之 内 增 加 3 倍 控 制 植 物 的 性 别, 获 取 农 业 高 产, 这 已 经 不 是 什 么 幻 想 了 人 们 通 过 控 制 环 境 条 件 化 学 处 理 等 方 法 已 在 生 产 上 取 得 明 显 效 果 植 物 的 媒 人 开 花 植 物 繁 衍 后 代 的 一 种 有 性 生 殖 方 式 一 般 是 开 花 传 粉 到 产 生 种 子 这 个 过 程 自 然 界 中, 除 了 豌 豆 菜 豆 少 数 植 物 是 自 花 传 粉, 即 自 己 的 花 粉 落 在 自 己 同 一 朵 花 的 柱 头 上 之 外, 大 部 分 开 花 植 物 都 是 异 花 传 粉 的 异 花 传 粉 一 定 要 借 助 外 力 传 送 那 么, 一 株 植 物 的 花 粉 靠 什 么 力 量 传 到 另 一 株 植 物 的 柱 头 上 呢? 说 来 也 十 分 有 趣, 原 来 植 物 有 各 种 各 样 的 媒 人 来 帮 忙 那 些 花 瓣 艳 丽 气 味 芬 芳 ( 也 包 括 臭 花 ) 和 有 香 甜 蜜 汁 的 花, 它 们 能 用 色 香 蜜 来 引 诱 蜜 蜂 蝴 蝶 飞 蛾 甲 虫 蝇 或 蚂 蚁 等 昆 虫 来 为 它 们 传 粉, 这 叫 虫 媒 花, 各 种 昆 虫 就 是 它 的 媒 人 像 杨 树 松 树 稻 玉 米 等 一 些 植 物, 全 靠 风 来 做 媒 人, 它 们 不 需 要 有 美 丽 的 花 瓣, 这 是 风 媒 花 风 媒 花 的 花 粉 数 量 很 多, 花 粉 光 滑 而 干 燥, 有 的 甚 至 带 有 便 于 飞 行 的 气 囊, 在 风 力 的 帮 助 下, 花 粉 可 以 随 风 升 到 超 过 米 以 上 的 高 空 当 风 媒 花 的 花 粉 随 风 飞 扬, 落 到 同 种 植 物 雌 蕊 的 柱 头 上 以 后, 也 能 够 达 到 受 精 的

26 目 的 风 媒 花 的 植 物 在 长 期 适 应 风 力 传 播 花 粉 的 演 化 中, 像 稻 玉 米 等 植 物 雄 蕊 的 花 丝 已 经 演 变 得 非 常 细 长, 使 花 药 悬 垂 在 花 的 外 面 这 样, 当 它 们 在 微 风 中 摇 曳 飘 动 时, 就 能 更 好 地 散 发 出 花 粉 ; 与 此 相 应 的 雌 蕊 的 柱 头 也 变 得 突 出 而 且 富 有 粘 性, 有 的 就 像 羽 毛 一 样 ( 如 稻 雀 麦 等 的 柱 头 ), 可 以 更 有 效 地 接 受 由 风 送 来 的 花 粉 水 媒 植 物 的 特 点 是 靠 水 来 传 送 花 粉 最 有 趣 的 是 苦 草, 扎 根 在 水 下 的 淤 泥 中 它 的 雄 花 花 蕾 形 成 后, 由 花 梗 上 脱 落, 漂 浮 在 水 面 上 开 花 ; 雌 花 花 蕾 形 成 后, 则 借 助 一 根 极 长 的 花 梗 伸 长 在 水 面, 雌 花 在 水 面 上 开 花, 但 不 脱 离 花 梗 这 时, 浮 游 在 水 面 上 的 雄 花, 经 过 与 雌 花 碰 撞 后 进 行 传 粉, 随 后, 雌 花 闭 合, 那 根 延 伸 得 很 长 的 花 梗 会 表 现 出 螺 旋 状 的 卷 曲, 把 雌 花 拉 入 水 底, 让 果 实 在 水 底 成 熟 在 热 带 和 部 分 亚 热 带 地 区, 还 有 依 靠 鸟 和 蝙 蝠 来 传 粉 的 蜂 鸟 很 小, 当 它 来 访 时, 在 花 外 固 定 的 位 置 上 振 动 翅 膀, 将 长 而 硬 的 喙 伸 入 花 内 用 长 舌 来 采 蜜, 它 那 娇 小 的 躯 体 及 头 部 也 就 碰 触 到 了 雄 蕊 和 雌 蕊, 从 而 达 到 了 传 粉 和 受 粉 的 目 的 蝙 蝠 也 是 植 物 的 传 粉 者, 这 一 点 也 许 还 不 大 为 人 们 所 熟 悉 蝙 蝠 传 粉 的 对 象 是 夜 间 开 放 的 花, 它 们 大 多 是 直 接 在 茎 上 开 花 的 茎 花 植 物 ( 如 菠 萝 蜜 等 ) 这 些 花 大 多 花 冠 张 开 得 很 大, 有 大 的 花 药 及 胶 粘 的 蜜 腺, 蝙 蝠 喜 欢 食 用 它 们 富 含 蛋 白 质 的 花 粉, 同 时 以 帮 助 传 粉 作 为 报 偿 植 物 的 繁 殖 方 法 种 瓜 得 瓜, 种 豆 得 豆, 植 物 传 宗 接 代 的 一 个 主 要 手 段 就 是 靠 种 子 但 是 通 过 根 茎 叶 来 扦 插, 也 可 以 再 长 出 新 的 植 物 来, 俗 话 说, 无 心 插 柳 柳 成 荫, 插 柳 就 是 用 茎 进 行 扦 插 繁 殖 的 一 个 最 好 的 例 子 实 际 上, 靠 茎 来 繁 殖 的 例 子 多 得 很 对 于 有 鳞 茎 球 茎 块 茎 根 状 茎 或 匐 伏 茎 的 植 物, 用 茎 进 行 营 养 繁 殖 比 用 种 子 繁 殖 更 为 普 遍 土 豆 就 是 这 样 繁 殖 的, 在 供 人 们 食 用 的 块 茎 上, 有 许 多 像 眼 睛 一 样 的 小 凹 窝, 窝 内 就 长 有 芽, 叫 做 芽 眼 由 于 芽 眼 中 的 芽 太 小, 平 时 不 仔 细 看 是 看 不 见 的 种 土 豆 时, 只 要 将 这 些 带 有 芽 眼 的 部 分 切 成 小 块 来 种 植, 就 可 以 发 芽 长 出 新 的 土 豆 来 山 药 更 是 一 种 有 趣 的 植 物, 它 的 肥 大 的 枝 状 或 掌 状 根, 是 我 们 食 用 的 部 分 在 它 的 地 上 部 分 的 叶 腋 内, 还 生 长 着 一 些 也 可 以 吃 的 有 指 头 大 小 的 珠 芽 珠 芽 有 一 个 奇 怪 的 别 名 叫 零 余 子, 它 是 茎 的 一 种 变 态, 在 它 的 顶 端 也 长 有 芽 眼, 所 以 用 它 也

27 可 以 进 行 繁 殖 还 是 再 讲 插 柳 吧 插 柳 之 所 以 能 活, 是 由 于 这 一 段 茎 虽 然 脱 离 了 母 体, 但 仍 然 是 有 生 命 的 只 要 环 境 条 件 合 适, 在 截 断 的 伤 口 部 分, 细 过 细 胞 分 裂 可 以 产 生 出 一 团 白 色 的 细 胞 团 ( 愈 伤 组 织 ), 并 且 从 这 愈 伤 组 织 的 地 方 能 长 出 根 来 这 样, 截 下 的 那 一 段 枝 条 就 成 了 一 颗 无 花 果 能 独 立 生 活 的 植 株 用 扦 插 来 繁 殖 的 植 物 很 多, 像 果 树 中 的 无 花 果 葡 萄 石 榴 ; 林 木 中 的 白 杨 泡 桐 水 杉 桑 树 ; 观 赏 植 物 中 的 夹 竹 桃 月 季 非 洲 紫 萝 兰 等, 它 们 中 有 的 是 用 茎 有 的 用 叶 有 的 用 根, 通 过 扦 插 繁 殖 可 以 在 短 期 内 迅 速 扩 大 植 物 的 数 目, 而 且 可 以 保 证 植 株 的 遗 传 特 性 不 变 对 于 有 些 采 用 扦 插 而 不 易 生 根 的 植 物, 还 可 以 用 植 物 激 素, 如 萘 乙 酸 吲 哚 乙 酸 吲 哚 丁 酸 处 理 来 促 进 插 枝 生 根 近 年 来, 随 着 生 物 工 程 技 术 的 迅 速 发 展, 利 用 植 物 组 织 培 养 的 方 法 将 植 物 的 一 小 块 叶 一 小 段 茎, 甚 至 一 个 细 胞 放 在 玻 璃 瓶 内 的 培 养 基 上 培 养, 而 产 生 出 成 千 上 万 的 植 物 新 植 株 来 这 叫 做 植 物 组 织 培 养 法, 它 能 快 速 繁 殖 植 物 新 植 株, 所 以 有 时 就 简 称 组 培 或 快 繁 这 种 方 法 与 用 扦 插 的 方 法 相 比 较 可 以 说 又 前 进 了 一 大 步 种 子 的 萌 发 有 种 子 植 物 的 生 长, 是 从 种 子 的 萌 芽 开 始 的 种 子 的 萌 芽 需 要 在 适 宜 的 温 度 充 足 的 水 分 和 氧 气 供 应, 种 子 从 休 眠 的 静 止 状 态 转 变 为 活 跃 状 态 并 开 始 胚 的 生 长, 这 就 是 萌 发 种 子 萌 发 后, 胚 继 续 生 长, 通 常 以 胚 根 或 胚 芽 伸 长 到 一 定 程 度 时, 作 为 种 子 萌 发 的 标 志 如 水 稻, 在 胚 根 突 破 种 皮 时 为 露 白, 幼 芽 长 度 达 到 种 子 长 度 的 一 半 则 为 萌 发 萌 发 的 过 程, 从 种 子 吸 水 膨 胀 开 始, 然 后 种 皮 变 软 吸 水 之 后, 原 生 质 由 不 活 跃 的 凝 胶 状 态 变 为 活 跃 的 溶 胶 状 态, 种 子 内 代 谢 活 动 大 大 加 速, 贮 藏 的 物 质 发 生 转 化, 并 分 解 为 可 溶 性 的 简 单 化 合 物, 运 送 到 胚 部 的 生 长 区, 作 为 幼 苗 未 独 立 之 前 细 胞 活 动 和 生 长 所 需 的 物 质 与 能 源 种 子 萌 发 时 物 质 转 化 能 量 转 化 与 形 态 转 化 的 必 不 可 少 的 条 件 就 是 水 在 水 分 吸 入 的 同 时, 氧 气 也 随 之 进 入 种 子 通 过 充 足 氧 气 的 供 应, 使 贮 藏 的 有 机 物 逐 步 氧 化 分 解, 最 后 生 成 二 氧 化 碳 和 水 并 释 放 出 能 量 因 此, 种 子 萌 发 时 能 量 的 供 应 过 程 也 是 一 个 需 氧 的 过 程, 如 果 氧 气 供 应 不 足, 正 常 的 呼 吸 作 用 会 受 到 影 响, 种 子 也 不 能 正 常 萌 发

28 芽 所 以 播 种 时 如 果 播 得 过 深 或 土 壤 积 水 都 会 造 成 种 子 缺 氧 而 影 响 萌 发 萌 发 的 另 一 个 重 要 条 件 是 温 度 温 度 的 高 低 主 要 与 酶 的 活 动 有 关 种 子 萌 发 时 内 部 发 生 的 一 系 列 生 物 化 学 变 化, 都 是 由 酶 在 控 制 着 温 度 低 时, 酶 的 反 应 慢 或 停 止 ; 温 度 太 高, 酶 又 会 被 破 坏, 因 此, 种 子 萌 发 时 必 须 有 一 个 最 适 的 温 度 多 数 种 子 萌 发 时 所 需 的 最 低 温 度 为 0~5, 最 高 不 超 过 35~40, 而 最 适 的 为 25~30 一 般 说 来, 只 要 是 有 活 力 的 种 子, 在 满 足 了 水 分 氧 气 温 度 这 三 个 条 件 之 后 都 会 顺 利 萌 发 但 也 有 少 数 种 子 萌 发 时 则 需 要 光 照 或 黑 暗 的 条 件 如 胡 萝 卜 烟 草 和 禾 本 科 牧 草 的 种 子 在 光 下 萌 发 更 好, 而 苋 菜 种 子 只 有 在 黑 暗 中 才 能 萌 发 种 子 萌 发 是 植 物 生 命 中 最 重 要 的 转 折 时 期, 了 解 了 它 们 在 萌 发 时 必 须 的 条 件 及 物 质 转 化 特 点, 对 合 理 运 用 农 业 技 术 措 施, 促 进 生 产 发 展 极 为 重 要 被 动 爬 行 的 种 子 爬 行 动 物 在 自 然 界 中 随 处 都 能 见 到, 爬 行 的 蛇, 可 作 尺 蠖 运 动 的 昆 虫 幼 虫 那 你 知 道 会 爬 的 种 子 吗? 有 这 种 神 奇 本 领 的 种 子 就 是 野 燕 麦 的 种 子 先 来 看 看 它 是 怎 样 爬 行 的 它 的 种 子 外 壳 上 有 一 根 长 芒 芒 的 中 间 呈 膝 状 弯 曲 长 芒 分 为 芒 针 ( 上 部 ) 和 芒 柱 ( 下 部 ) 两 个 部 分 芒 柱 平 常 是 扭 曲 着 的, 它 有 个 特 殊 功 能, 就 是 对 空 气 干 湿 度 极 为 敏 感 空 气 相 对 湿 度 的 增 加, 芒 柱 就 会 不 停 地 吸 水 膨 胀, 随 后 发 生 旋 转 芒 针 在 旋 转 的 芒 柱 带 动 下 也 朝 同 一 方 向 旋 转 这 时 膝 状 弯 曲 部 分 会 逐 渐 伸 直, 种 子 便 向 前 爬 行 如 空 气 变 得 干 燥, 芒 柱 就 会 由 于 不 断 的 失 水 而 干 缩, 随 之 产 生 反 向 的 旋 转 运 动, 长 芒 中 间 部 分 又 形 成 膝 状 弯 曲 这 样, 由 于 长 芒 的 伸 曲 运 动, 种 子 便 产 生 了 向 前 的 爬 行 动 力 又 由 于 种 子 外 壳 上 长 的 细 硬 的 短 毛 是 朝 同 一 个 方 向 生 长 的, 因 而 起 着 种 子 只 能 向 前 而 不 能 后 退 的 作 用, 野 燕 麦 种 子 就 是 这 样 一 步 步 向 前 爬 行, 遇 到 地 缝, 就 可 钻 进 去, 一 当 外 界 条 件 适 宜 时, 就 在 那 里 萌 芽 生 长 动 物 的 爬 行 运 动 主 要 是 为 了 觅 食 捕 食 或 主 动 逃 避 敌 人 的 攻 击 而 野 燕 麦 的 种 子 爬 行 却 属 于 被 动 的, 它 以 空 气 相 对 湿 度 为 调 节, 机 体 结 构 相 应 地 发 生 变 化, 从 而 产 生 一 种 爬 行 形 式, 爬 行 的 结 果 传 播 了 种 子, 这 种 适 应 不 仅 保 护 种 族, 而 且 繁 殖 了 后 代

29 种 子 和 果 实 的 传 播 在 植 物 种 子 和 果 实 的 传 播 媒 介 中, 起 着 积 极 作 用 的 是 鸟 类 哺 乳 类 和 昆 虫 等 动 物 动 物 帮 助 传 播 种 子 和 果 实, 有 些 时 候 一 半 的 功 劳 还 得 归 功 果 实 种 子 本 身, 因 为 它 们 生 有 特 殊 的 结 构, 如 倒 钩 直 刺 和 钩 刺 当 动 物 掠 擦 这 些 粘 附 物 的 亲 本 植 物 时, 它 们 就 可 能 粘 在 动 物 毛 皮 上, 随 着 动 物 的 活 动 可 能 扎 进 和 刺 激 皮 肤, 动 物 就 会 设 法 把 它 们 从 毛 皮 上 抓 下, 因 此 种 子 和 果 实 也 就 传 播 到 别 处 了 秋 天 时, 当 你 穿 过 草 丛, 衣 襟 和 裤 腿 上 常 常 会 悬 挂 上 一 些 小 草 籽 你 不 也 成 了 种 子 的 传 播 者 了 吗? 有 些 种 子 掉 进 土 壤 里, 当 动 物 走 过 时, 泥 土 和 种 子 一 起 粘 到 动 物 的 脚 上, 种 子 同 样 可 以 被 送 到 很 远 的 地 方 有 些 植 物 的 果 实 吃 起 来 鲜 美 可 口, 因 而 成 了 动 物 的 美 味 佳 肴 许 多 果 实 也 是 依 靠 它 们 的 香 味 或 艳 丽 的 颜 色 来 吸 引 动 物 的 包 在 果 实 里 的 种 子 被 动 物 吞 食 后, 多 数 种 子 的 外 皮 能 够 抵 御 动 物 的 消 化 酶 而 不 被 消 化 当 动 物 活 动 时, 种 子 便 随 着 动 物 的 粪 便 而 传 播 候 鸟 对 种 子 的 传 播 有 着 巨 大 的 作 用, 每 年 数 以 万 计 的 候 鸟 从 南 到 北, 从 北 到 南 大 规 模 迁 徙, 它 们 往 往 无 意 中 携 带 种 子, 南 种 北 移, 北 种 南 运 这 些 种 子 到 了 新 的 环 境, 只 要 条 件 适 合, 便 可 萌 发 生 长 发 育, 在 新 的 环 境 中 繁 衍 起 来 朴 素 无 华 的 风 媒 花 自 然 界 中 的 植 物, 许 多 都 依 靠 虫 来 传 粉 授 花, 那 些 植 物 一 般 都 花 色 艳 丽, 气 味 芳 香, 且 有 甜 美 的 蜜 汁 可 是 自 然 界 的 花 并 不 是 都 长 得 这 副 模 样, 相 反 的 有 些 长 得 很 小, 既 不 美 艳, 又 无 香 味 和 甜 汁, 像 小 麦 水 稻 杨 树 和 栎 树 等 的 花 就 是 这 样, 得 不 到 昆 虫 等 媒 人 的 青 睐 它 们 只 好 借 助 风 的 帮 助 来 传 送 花 粉 了 不 要 以 为 风 力 传 粉 是 容 易 的 事, 一 阵 风 来 就 能 够 把 花 粉 吹 落 到 另 一 朵 花 的 柱 头 上 事 情 没 那 么 简 单 植 物 生 长 在 空 旷 的 地 方, 风 向 又 经 常 在 变 动, 要 使 细 小 的 花 粉 刚 好 落 在 纤 细 的 柱 头 上, 该 是 多 么 困 难 啊! 风 媒 花 在 自 然 选 择 中, 产 生 了 种 种 适 应 于 利 用 风 来 传 送 花 粉 的 特 点 风 媒 花 虽 然 比 较 细 小 又 不 起 眼, 但 在 同 一 植 株 上 的 花 朵 数 量 很 多 例 如 胡 桃 花 杨 树 花 都 排 列 成 柔 软 下 垂 的 葇 荑 花 序, 玉 米 的 雄 花 排 列 松 散 的 圆 锥 花 序 ( 俗 称 天 花 ), 在 微 风 中 花 序 来 回 摇 动, 使 花 药 中 的 花 粉 易 于 散 布 到 大 气 中 去 有 些 风 媒 植 物 的 雄 蕊 花 丝 比 较 长, 当 花 药 开 裂 后, 花 丝 就

30 失 去 膨 压, 使 得 花 药 悬 挂 在 花 外 如 水 稻 等 禾 本 科 植 物 的 花 药 在 成 熟 时 就 露 在 花 外, 它 随 风 摇 摆, 极 有 利 于 花 粉 的 散 布 风 媒 花 的 花 粉 一 般 又 小 又 轻, 表 面 光 滑 不 具 粘 性, 极 易 被 风 吹 走 哪 怕 是 只 有 一 丝 微 风, 都 可 以 使 它 们 远 走 高 飞 最 令 人 惊 奇 的 是 松 树 花 粉 的 传 送 了, 其 花 粉 两 侧 生 有 两 个 像 网 袋 一 样 的 气 囊, 仿 佛 长 有 翅 膀 那 样, 随 风 飘 扬, 朝 着 远 处 的 雌 花 飞 去, 即 使 远 到 50 千 米 以 外, 照 样 能 与 雌 花 传 粉 受 精 同 时, 风 媒 植 物 的 柱 头 又 比 较 发 达, 常 常 扩 展 成 羽 毛 状, 这 样 就 使 花 粉 容 易 附 着, 因 而 增 加 接 受 花 粉 的 机 会 风 做 媒 人, 花 粉 难 免 吹 落 到 其 他 地 方 而 产 生 浪 费 有 人 计 算 过, 相 隔 2.5 千 米 距 离 的 两 朵 花, 平 均 粒 花 粉 中 才 可 能 有 2 粒 花 粉 吹 落 到 雌 蕊 的 柱 头 上 其 余 的 都 刮 得 踪 影 全 无, 化 作 灰 尘 了 风 媒 花 无 奈 只 好 以 产 生 大 量 的 花 粉 作 为 浪 费 的 补 偿 如 松 树 的 一 个 花 序 可 产 生 16 万 粒 花 粉 粒, 以 至 每 到 春 天 松 树 开 花 季 节, 松 树 下 总 是 落 有 一 层 硫 磺 色 粉 末 一 株 玉 米 可 产 生 约 万 粒 花 粉, 玉 米 开 花 季 节 如 果 我 们 在 地 里 走 一 趟, 会 明 显 地 感 觉 到 花 粉 在 扑 面 而 来! 风 媒 花 以 极 高 的 保 险 系 数 保 证 了 传 粉 能 够 实 现 有 些 落 叶 林 中 的 风 媒 植 物, 还 具 有 先 花 后 叶 的 习 性 榆 树 杜 仲 紫 荆 杨 树 等, 它 们 每 年 都 在 叶 片 萌 发 前 开 花 这 样, 成 熟 的 花 粉 不 受 枝 叶 的 阻 挡, 有 利 于 花 粉 的 传 播 水 为 媒 大 自 然 创 造 了 万 物, 也 造 就 了 植 物, 同 时 植 物 也 适 应 着 环 境 植 物 种 类 千 千 万 万, 大 自 然 对 谁 也 不 偏 不 倚, 对 每 种 植 物 都 有 精 巧 的 设 计, 使 各 种 植 物 用 不 同 的 方 式 传 粉 受 精, 延 续 后 代 虫 媒 花 植 物 以 其 美 丽 的 花 色 浓 郁 的 芳 香 和 甜 美 的 蜜 汁, 吸 引 各 种 昆 虫 来 完 成 传 粉 过 程 风 媒 花 植 物 依 靠 风 力, 它 们 把 花 粉 变 得 细 小 如 尘, 甚 至 插 上 翅 膀 然 而, 你 知 道 水 生 植 物 是 怎 样 传 粉 受 精 吗? 靠 山 吃 山, 靠 水 吃 水, 水 生 植 物 的 传 粉 只 有 靠 水 的 帮 助 了 水 生 植 物 中 的 黑 藻 和 金 鱼 藻 等, 对 这 个 问 题 解 决 方 法 很 简 单 只 要 它 们 细 丝 般 的 花 粉 散 落 在 水 面 上, 凭 借 徐 徐 的 流 水 就 很 容 易 缠 绕 在 雌 花 上, 顺 利 地 完 成 传 粉 受 精 苦 草 的 传 播 最 有 趣 了 它 原 产 于 地 中 海 一 带, 是 水 鳖 科 的 深 水 无 茎 草 本 叶 片 长 而 扁 平, 绿 色 透 明, 有 利 于 水 下 进 行 光 合 作 用 它 还 叫 鞭 子 草 扁 担 草, 都 是 由 于 它 簇 生 的 狭 长 叶 而 得 名 苦 草 在 淤 泥 中 扎 根, 根 系 发 达, 有 极 强 的 固 着 能

31 力, 不 但 可 以 在 静 水 里 生 活, 还 可 以 在 湍 急 的 流 水 中 生 存 植 株 终 生 沉 于 水 下 苦 草 雌 雄 异 株, 在 一 丛 苦 草 的 个 体 上 只 生 长 雄 蕊, 在 另 一 丛 个 体 上 只 生 长 雌 蕊 每 一 朵 雌 花 都 长 在 一 根 花 柄 顶 端, 开 始 是 卷 编 的, 很 短, 端 端 正 正 地 偃 卧 在 叶 子 中 间 花 柄 很 快 就 生 长 起 来, 逐 渐 伸 展, 越 伸 展 越 长, 最 后 终 于 把 花 朵 托 出 水 面, 花 开 了, 三 支 长 长 的 雌 蕊 花 柱 脱 颖 而 出, 柱 头 上 生 着 小 穗 子, 很 像 一 簇 美 丽 的 小 羽 毛 这 时 水 下 的 另 一 簇 苦 草 雄 株 成 熟 了 它 从 叶 腋 中 抽 出 穗 状 花 序, 花 序 外 面 包 着 佛 焰 苞 片 开 花 时, 佛 焰 苞 开 裂, 一 朵 朵 微 小 的 雄 花 脱 出 佛 焰 苞 而 漂 浮 于 水 面, 而 花 粉 被 保 护 得 好 好 的, 沾 不 上 水 露 出 水 面 的 雌 花 在 水 面 形 成 小 小 的 凹 陷, 当 雄 花 漂 到 这 里 会 发 生 倾 斜, 花 粉 接 触 柱 头 便 进 行 授 粉 授 粉 完 成 后, 雌 花 闭 合, 细 长 的 花 柄 螺 旋 卷 曲 将 子 房 缩 回 水 中, 在 水 下 发 育 成 果 实 瞧, 大 自 然 给 予 了 水 下 生 活 的 苦 草 多 么 奇 特 的 水 面 开 花 水 面 传 粉 受 精 的 方 式! 衣 藻 的 繁 殖 营 养 时 期 有 鞭 毛 可 以 自 由 游 动 的 单 细 胞 绿 藻 叫 衣 藻 我 们 平 常 说 衣 藻 指 的 就 是 衣 藻 属, 这 个 属 的 种 数 很 多, 约 有 100 多 个 种 衣 藻 生 活 在 有 机 质 丰 富 的 淡 水 里, 常 生 活 在 沟 中 或 积 水 中, 以 春 秋 季 为 最 多, 往 往 成 群 衣 藻 属 的 细 胞 呈 卵 形 或 球 形 长 筒 形 椭 圆 形 等 等 表 面 有 细 胞 壁, 顶 端 有 两 根 等 长 的 鞭 毛 细 胞 内 有 一 个 厚 底 杯 状 的 叶 绿 体, 与 细 胞 壁 贴 得 很 近, 杯 底 包 埋 着 一 颗 发 亮 的 蛋 白 核, 光 合 作 用 制 造 的 淀 粉 就 积 存 在 蛋 白 核 周 围 细 胞 壁 和 叶 绿 体 之 间 有 细 胞 质, 在 细 胞 中 央 有 一 个 细 胞 核 在 鞭 毛 的 基 部 有 两 个 伸 缩 泡, 伸 缩 泡 能 突 然 收 缩, 一 般 认 为 这 是 它 的 排 泄 器 官 伸 缩 泡 的 侧 面 有 一 个 具 感 光 作 用 的 红 色 眼 点, 呈 半 圆 形 或 椭 圆 形 衣 藻 在 环 境 条 件 适 宜 时 能 连 续 进 行 很 多 次 无 性 生 殖 无 性 生 殖 时 藻 体 通 常 静 止, 失 去 鞭 毛 变 成 游 动 孢 子 囊 细 胞 核 先 分 裂, 形 成 4 个 子 核, 有 些 种 分 裂 3~4 次, 形 成 8~16 个 子 核 随 后 细 胞 纵 裂, 成 或 16 个 原 生 质 体, 每 个 原 生 质 体 分 泌 一 层 细 胞 壁, 并 生 出 两 条 鞭 毛, 子 细 胞 由 于 母 细 胞 壁 胶 化 破 裂 而 放 出, 长 成 新 的 植 物 体 衣 藻 是 无 性 生 殖 多 代, 然 后 再 进 行 有 性 生 殖 生 殖 时 细 胞 失 去 鞭 毛, 原 生 质 体 分 裂 产 生 或 64 个 小 细 胞, 这 些 小 细 胞 叫 做 配 子, 配 子 的 形 态 和 孢 子 没 有 多 大 差 别 了, 但 更 小 一 些 成 熟 配 子 从 母 细 胞 放 出 后, 游 动 不 久, 即 成 对

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