2006年10月9日

科学家研究发现，今天我们地球上的生物，无论大小，都是由细胞组成的，细胞里与生命活动有关的主要是一些结构复杂的生物分子，这些生物分子是怎样起源的呢？故事得从地球的诞生讲起。

那是在大约50亿年前，宇宙中一团弥漫的缓缓转动的气体尘埃云形成了原始太阳系。到了47亿年前，原始太阳系里一些气体尘埃云又凝聚形成了最初的地球。刚刚诞生的地球十分寒冷、荒凉，没有结构复杂的物质，当然也不会有生命。生命是随着原始大气的诞生开始孕育的。

在早期太阳系里，一些处于原始状态的天体频繁和幼小的地球相撞，这一方面增大了地球体积，另一方面运动的能量转化为热能贮存在了地球内部。撞击不断地发生，地球内部蓄积了大量热能。地球的平均温度高达摄氏几千度，内部的金属和矿物变成了融融的炽热岩浆。岩浆在地球内部剧烈运动着，不时冲出地球表面形成火山爆发。在原始地球上，火山爆发十分频繁。随着火山爆发，地球内 部一些气体被源源不断地释放出来，形成了原始大气。不过，这时的地球上仍然没有生物分子。

在以后的岁月里，由于日积月累，原始大气中的水蒸气越来越多，地球表面温度开始降低。当降低到水的沸点以下时，水蒸气就化作倾盆大雨降落到了地面上。倾盆大雨不分昼夜地下着，形成了最初的海洋，这为生命的诞生准备了摇篮。

那时地球表面的温度仍然很高，到了大约36亿年前，海水的温度已降为80℃左右，然而在此之前，原始生命就已悄悄孕育了。

生命的诞生与原始大气十分有缘。据推测，原始大气的主要成份是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸气、氨气。这些简单的气体分子要想成为生物分子，就必须变得足够复杂。合成复杂物质是需要消耗能量的。

值得庆幸的是，在原始地球上有各种形式的能量可供利用。首先，原始大气没有臭氧层，阳光中的紫外线可以毫无顾忌地进入大气，这为地球带来了能量。其次，原始大气中会出现闪电，闪电是一种能量释放现象。再次，原始地球上火山活动频繁，火山喷发可以释放大量热量。

简单的气体分子在吸收了能量之后，它们会变得异常地活泼，进而产生化学反应，形成复杂的(生命)物质。美国的科学家米勒是第一位模拟原始地球的大气的条件，成功地合成出复杂（生命）物质的科学家。

第二集 生命怎样诞生

米勒设计了一套玻璃仪器装置。球形的玻璃容器里模拟的是原始地球的大气，主要有氢气、甲烷和氨气。在实验过程中，需要把烧瓶里的水煮沸，这模拟的是原始海洋里的蒸发现象。球形的电火花室里外接有高频线圈，使电极可以连续火花放电，这模拟的是原始地球大气中的放电现象。放电进行了一周，让米勒惊喜的是，实验中产生了多种氨基酸。

氨基酸和核苷酸是动植物体内普遍存在和最最重要的两种生物小分子，它们是建造生命大厦的砖块和石头。

由不是生物体基本结构单元的无机小分子演变为生物小分子，这无疑是生命进化过程中至关重要的一步，但是呢，由于生物小分子毕竟过于简单，只有它们演变成更为复杂的生物大分子之后，才能导致生命的诞生。

在原始地球上，自然合成的氨基酸和核苷酸随雨水汇集到湖泊海洋里。矿物粘土把这些生物小分子吸附到自己周围，在铜、锌、钠、镁等金属离子催化下，许多氨基酸分子通过脱去水分子而连接在一起，形成更为复杂的分子，也就是蛋白质分子。同样，许多核苷酸分子可以通过脱去水分子而连接在一起，形成更为复杂的分子，也就是核酸分子。

核酸是生物的遗传物质，生物体生长、繁殖、行为和新陈代谢的信息就包含在核酸分子里核苷酸的排列顺序中，可以说，每一种核苷酸排列顺序都是一篇记录着生命信息的文章，书写的文字就是核苷酸。核酸是生命的信息分子，对于生命是绝对重要的。然而核酸的功能却是通过蛋白质来实现的，就连核酸本身的复制都需要蛋白质参与。

原始地球的湖泊海洋里出现了核酸和蛋白质以后，也许有人认为生命从此就诞生了，因为自然界中一些病毒就是由核酸和蛋白质组成的，而类病毒就更是简单得可怜，只是一个核酸分子，这个核酸分子能侵入植物细胞并使植物得病，马铃薯纺锤状块茎病就是这种类病毒感染的结果。

病毒和类病毒只能在活细胞内生存繁殖，至于是不是一种生命形式，目前还存在争议。

生物为了适应环境，在进化过程中，它必须从简单到复杂、从低级到高级这样一个过程当中进行演化，而一个简单的分子，在传宗接代过程中是无能为力把其它物质聚集在自己周围的，它必须形成具有一定结构的复杂形态的实体。

在原始海洋里，随着时间推移，自然合成的生物大分子浓度越来越高，最终形成了具有一定形态结构的分子实体，并进一步进化为最原始的生命。

第三集 遗传物质的进化

众所周知，核酸是当今地球上所有生物的遗传物质，它携带着生命信息，又能自我复制。核酸有两种：一种是核糖核酸，又叫RNA，在RNA病毒和类病毒中，RNA携带着全部生命信息；另一种是脱氧核糖核酸，又叫DNA，它是目前绝大多数生物的遗传物质。

种种迹象表明，原始地球上首先出现的复杂分子可能是RNA，为什么这样说呢？

首先，RNA分子比较简单，只有一条链，DNA分子却很复杂，有两条链，按照进化规律，简单的分子总是最先出现。其次，DNA分子自我复制时离不开酶，酶的本质是蛋白质，在原始地球上，在蛋白质没有产生以前，DNA分子是无法完成自我复制的，然而有些RNA分子本身就有酶的活性，在原始地球条件下，即使没有蛋白质，RNA也可以完成自我复制。

在生命起源中，RNA先发生的学说能够被科学界更多的学者所接受，但是要想真正地证明RNA是最早发生的遗传物质，还存在很多的问题，最大的问题是，要想在模拟原始的条件下合成RNA非常困难。

长期以来，人们总以为只有核酸才是遗传物质，近年来生物学家发现，疯牛病、疯羊病的病原体是朊病毒，朊病毒的本质是蛋白质，可以自我复制，这启发人们，蛋白质也可以作为遗传物质。

其实，和核酸一样，蛋白质的分子结构十分规则，而且也有螺旋结构。科学家长期研究后发现，蛋白质完全具备遗传物质的条件，能够贮藏、复制和传递生命信息。

我们知道，蛋白质是由氨基酸组成的，通过氨基酸和氨基酸配对，可以把遗传信息传递给下一代。

通过实验，刘次全研究员提出了氨基酸的配对模型，并且在此基础上，绘出了一张很有特色的遗传密码表。

在原始地球上，最早能够进行自我复制的分子可能是蛋白质，那时的蛋白质既能贮存或传递遗传信息，又能执行特定的生物学功能。

对于原始生命来说，蛋白质的这种性质是十分经济的，后来随着生命进化，蛋白质贮存或传递遗传信息的功能交给了RNA，然而RNA不够稳定，随着生命继续进化，又出现了DNA，DNA是后来才出现的遗传物质。

DNA作为遗传物质的好处是：第一，DNA的某些部位与RNA相比，少了氧原子，氧原子是非常活泼的，这样DNA更加稳定，能够更好地保存生命信息，第二， RNA是单链，如果受到损伤，生命的信息势必丢失，DNA则是双链，一条链发生损伤后，可以根据另一条链进行修复，生命信息不易丢失。

因而，今天地球上的生命选择了DNA作为遗传物质，这也是生物在自然界中长期进化的结果

  2006年9月12日

人类活动对气候的影响，最为明显的地方莫过于城市。近年来，由于城市人口集中、工业发达，以及各种机动车辆及大楼空调设备所排出的热气，而且都市中大多是钢筋水泥等构造物，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风具有阻挡或减弱作用，使得温度往往比邻近地区高，造成使都市微气候改变的所谓 「热岛效应」（heat islands）。

   这种效应可使城郊温差高达摄氏 5 ~ 6 度，它会造成空气混浊、能见度变差、多烟尘的天气，甚至工业区下风处会降有害的酸雨，久之对健康构成危害。营造都市林，经由种植林木及植物，能调节气候，重建都市栖地和增加生物歧异度，而个人和工业所排放的二氧化碳，可经由造林行为得到抵减。

   都市林在减少大气中二氧化碳方面的贡献以及碳吸存能力，和森林的林木一样，视林木的生长和枯死情形而异，也依树种组成、林龄结构、森林的健全情形等而异。生长率和生命周期（life span）反应二氧化碳的吸存能力，虽然生长快速的树种（即速生树种）较生长较慢的林木，在初期可吸存较多的二氧化碳，但由于速生树种的生命周期较短，反而在其整个生命周期内吸存的二氧化碳量较少。

   以生长快速但生命周期较短的杂交杨和生长较慢但生命周期较长的糖枫为例，杂交杨在生命周期间的 30 年，可吸存约2,460 公斤的二氧化碳，而糖枫在生命周期间的 60 年，却可吸存约3,225 公斤的二氧化碳。

21 世纪是海洋世纪，海洋生物资源的开发和利用已成为世界各海洋大国竞争的焦点之一，其中基因资源的研究和利用是重点。随着社会、经济的发展和人类活动的干预，海洋环境正在不断的恶化，海洋生物多样性正遭到破坏，海洋生物基因资源的保护和利用，显得更加紧迫。研究海洋生物基因组及功能基因，能深层次地探究海洋生命的奥秘；发掘海洋生物基因，有利于保护海洋生物资源；从海洋生物的功能基因入手，有助于培育出优质、高产、抗逆的养殖新品种，从根本上解决海水养殖生物“质”、“量”和“病”的问题，同时还有助于开发具有我国自主知识产权的海洋基因工程新药，部分解决海洋药源问题。

     在水生经济动物方面，美国启动最早， 已经筛选到一批与发育、生殖及免疫相关的功能基因；日本针对疾病和免疫相关功能基因进行重点研究；国外目前工作重点，均集中到建立功能基因分析技术平台上。

     我国海洋生物基因资源的研究起步较晚，但已经取得重要进展。在水产养殖核心种质方面，开展了遗传连锁图谱的构建、功能基因的筛选与克隆，胚胎干细胞和基因打靶技术的研究。建立了淡水鱼类基因转移的完整技术体系，以及海水鱼类花鲈胚胎干细胞系，为建立鱼类功能基因分析的技术平台奠定了良好基础。克隆了深海微生物编码各种低温酶的功能基因，力图建立新型酶制剂的基因工程生产工艺。克隆了海蛇毒素、海葵毒素、水蛭素等一批功能基因，基因重组芋螺毒素、基因重组别藻蓝蛋白和基因重组鲨肝生长刺激因子作为潜在的基因工程创新药物，在十五海洋８６３计划支持下，正在进行临床前试验。构建了可能用于海洋药物生产的大型海藻表达系统。但总的来讲，我国的研究跟踪多，原始创新少；基础积累薄弱，应用急于求成。特别需要海洋生物基因的功能验证模式和表达应用体系。他强调指出，找基因是为了用基因，而了解基因功能的关键是建立模型和方法学的突破。他希望通过本次香山会议，凝练目标，抓住关键，合理布局，重点突破。

海洋生物资源的可持续利用

    关于海洋生物多样性与海洋生物资源的持续开发和保护的问题专家，提出了海洋生物多样度、遗传多样度和生态系统多样度的概念。指出：由于海洋生物处于海水介质中，多样“度”的研究有难度，对海洋生物遗传多样性研究不足，生态系统水平和景观水平的多样性研究更不足，严重制约了海洋生物资源的持续开发和保护。目前，国际海洋生物普查计划，包括海洋动物种群历史、海洋动物地理信息系统和海洋种群的未来预测研究，通过实施有关七个项目，从种群、物种和基因三个层次，建立海洋生物多样性的研究体系，逐步实现可持续渔业的目标。

     我国水产养殖业在国民经济中占有重要地位，２００３年水产品出口占农产品出口净收入的５０％。但经审定的水产良种只有４６个，良种覆盖率仅为１６．２％。海洋生物具有生物种类、生态习性和繁殖特点多样性，应加强海水养殖生物繁育与主要经济性状基因表达调控的研究，克隆与生长、抗逆和品质质量性状相关基因；加强海水养殖生物的遗传改良与新品种培育研究，重视选择育种和标记辅助育种（ＭＡＳ）的工作；把免疫与病害防治作为重点，特别要重视特异或非特异性免疫增强剂和基因工程疫苗的应用潜力。

海水养殖核心种质基因组学

    陆地农业已经跨越了机械化、育种、化肥使用到生物技术的几个大阶段。海洋生物种质资源是“蓝色农业”的基础，所谓核心种质就是核心样品，即用最小的样品最大程度地代表多样性。海水养殖核心种质基因资源的研究与利用，应该以资源为基础、以基因为核心、以品种和产品为载体。根据国际上重要的海洋生物基因组计划和我国海洋生物基因组研究的最新进展及面临的紧迫形势，提出四点建议：１、积极参与国际海洋生物基因组计划，避免被动；２、有计划地对我国海水养殖核心种质和海洋药源生物独立开展基因组学研究；３、构建海洋生物后基因组学研究的技术平台，确保基因资源的开发、保护和利用；４、建立ＧＭ（遗传修饰）动物的环境安全评估体系。

    由于过度捕捞、海区污染、环境恶化等因素，我国海洋鱼类资源面临枯竭的危险，例如我国带鱼最高年产量曾达到５０万吨，占世界７０％，但产量不断下降，并出现小型化现象，８０年代以来没有鱼汛形成。应该加强重要海水养殖鱼类遗传多样性与基因资源的研究，选择重要海水养殖鱼类进行基因组学和比较基因组学研究，使我国实现由水产大国到水产强国的跨越。

海洋极端环境基因资源

    深海生物的研究不仅具有科学意义，而且具有实际应用价值。由于深海生物人工培养上的难度，基因资源的应用显得格外重要。特别是深海极端基因资源的研究和利用，对于揭示生命起源的奥秘，探究海洋生物与海洋环境相互作用下特有的生命过程和生命机制，发挥在工业、医药、环保和军事等方面的用途，具有十分重要的意义。应当建立完备的研究条件和实验体系，建立我国的深海极端微生物菌种资源库，培养一批高素质人才，获得拥有自主知识产权的成果，使我国在国际竞争中争取主动。

     深海未知生命据估计有１０００多万种，已在热液区发现３００多种新物种。研究热液区的嗜热微生物对于认识生命起源具有十分重要的意义，嗜热微生物还是热稳定酶和浸矿菌的重要来源。极端微生物在极端环境下的代谢特征对人类了解生命起源、生命本质和生命极限，开发新型药物和生物制品提供了机遇，其中对极端微生物特征蛋白质结构和功能的认识是关键。

    除了微生物以外，海洋甲壳动物也是极端环境中的重要类群。开展与海洋甲壳动物生长、蜕皮、生殖、性别控制、渗透压及体色调节相关的神经多肽基因的研究，对于阐明海洋极端环境生物特异性适应机理、开发丰富的海洋极端环境的基因资源和推动海洋经济甲壳类养殖业均有十分重要的意义。

    极端酶对环境友好催化具有十分重要的作用，嗜冷酶能起到工业加工中降低能耗的作用，讨论中列举了许多具体事例说明极端酶基础研究和基因表达应用的重要性。

水生生物基因资源的应用

    水生生物转基因技术的发展，加速了快速生长、抗逆、抗病转基因鱼研究，转基因鱼生物反应器研究和转基因鱼生物安全研究。快速生长转基因鱼的饵料转换效率可提高６．３－７．９％，基础代谢能量下降，用于生长的能量提高４－６％，特定生长率ＳＧＲｇ提高１９．０－２５．０％，鱼体干物质含量提高１．６％，蛋白质含量提高２．２－２．６％脂肪含量下降４．１－１５．０％。对转基因鲤鱼的繁殖力、存活力、食性和摄食能力以及对种群动态组成的影响进行了系统研究，提出利用三倍体、育性控制和基因流阻断确保生态安全。

    由于海水鱼转基因技术的特点和利用“全鱼”载体构建快速生长和抗冻转基因海水鱼的实践，提出了需要解决的主要技术问题，包括定点整合、可控表达以及安全性和伦理问题等。

    鱼类病害已经成为制约养殖业可持续发展的瓶颈，2003年养殖鱼类病害直接经济损失85亿元。以基因转移和分子标记为主的分子育种技术，结合传统的选育技术，为海水养殖抗病品种培育提供了有力手段。鱼类胚胎干细胞培养和基因定点转移技术，以及抗病品种培育的分子标记辅助育种技术有了长足发展。

    21 世纪海洋生物天然产物受到人们格外关注，应该重视学科交叉，组成科研攻关团队，构建药用海洋生物资源种质库，建立海洋生物天然产物分离纯化和活性筛选的技术平台，逐步完善海洋天然产物化合物数据库，定位与生物活性相关的分子标记，克隆可以药用的功能基因，建立具有海洋生物特色的表达系统，和生物反应器技术，为开发海洋生物活性产物提供充足的材料。

    在国际上，基因工程药物产业必将得到飞速发展。因此，开发具有中国自主知识产权的基因工程药物，十分迫切，其中海洋生物基因工程药物具有诱人的前景，列举了我国科学家的工作，说明海洋生物功能基因从源头发现、高效表达、功能验证到药物开发的全过程，提出了生物反应器技术、代谢工程和生物组合合成技术的潜力。

海洋生物基因资源研究和利用的其他关键问题

   养殖生物的病害已经成为制约海水养殖业健康发展的瓶颈，ＳＡＲＳ和禽流感病毒的流行已经为我们提供了前车之鉴，为此，开展海洋重要病原微生物的基因组和功能基因组学研究已成为当务之急。从分子水平和作用机理上阐明病原微生物致病机制，是寻求有效预防和治疗疾病、阻断疾病传播和扩散的前提。特别强调了核酸疫苗和基因工程疫苗的应用潜力。

    加强开展严重危害我国海水养殖业的主要病原细菌的全基因组学的研究，以确定新的致病性相关功能基因，了解病原细菌的生物学、生理学特征及细胞与宿主机体的相互作用等分子机理，为我国的海水养殖病害诊断、高效防治技术提供新的靶点的有力支持。

    近岸养殖海域是医学微生物学研究的薄弱环节，所关联的食品安全、公共防疫和国家安全问题逐渐突显出来，海洋烈性病原微生物的“负向”基因资源研究应得到重视。分析我国近年来发生的食物安全和抗生素残留事件，建议选择典型敏感海域试点，开展海洋生态基因组学研究，发掘有自净化作用的关键微生物（或基因）资源针对国家安全和公共防疫建立生物安全监控和预警系统。

我国海洋生物基因资源研究与利用的策略

    我国１８０００公里的海岸线和３００多万平方公里的“海洋国土”，蕴藏着十分丰富的海洋生物基因资源。面对海洋生物基因资源开发的机遇和挑战，应该树立科学发展观，在学术探索上，针对特有物种、特殊生命过程及调控网络，从建立模式体系入手，通过国家层面的有效组织，实现真正意义上的学科交叉与整合；在生物安全的前提下，面向国家资源可持续利用和环境可持续发展的需求，发现、挖掘和利用各种基因资源，用于种质改良、生产药物和高附加值产品，面向大洋和深海，开辟新的基因宝库；积极加强能力建设，注重基础性资料采集和管理，针对功能分析和应用模式建立相关技术平台；吸引更多陆地人才下海，通过建立优势团队，和虚拟研究中心等创新机制，形成资源共享的网络平台，形成我国海洋生物基因资源研究的国家创新体系和持续高效利用体系

美国霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的科学家，通过始祖鱼(primeval fish)基因的研究，发现了基因里重覆的小片段，很可能是远古这些水中生物，脱离水面走向陆地的关键。

    根据发表在五月份刚出刊自然(Nature)杂志的这篇论文指出，这个由David Haussler教授所主导的研究计划 ，针对了一些基因里高相似性序列(ultraconserved elements)， 作深入的分析所得到的推论，先前相关的研究证实，这类的遗传序列虽然普遍的存在陆生的各种生物体内，在不确定基因序列的功能是否一致的情况之下，却保留著高度的相似性，科学家因此怀疑，这些重覆的片段，也许蕴藏著许多关键的秘密。

    Haussler 教授的研究团队，在深入的比对分析这些序列后，注意到一段特殊的重复序列，研究人员将它放置到公共的基因资料库-GenBank中作比对搜寻，结果意外的在远古宣棘鱼目(coelacanth)的基因序列中，找到了高度相似的序列。宣棘鱼目的水中生物估计约存活于三亿六千万年前，那时很可能是水生动物走向陆地的关键年代。

    现在研究人员确定这些序列的片段，虽然具有仍保有高的相似性，但却并不十分了解基因的功能，其中也掌握了一些关键性的序列，确实负责陆生生物的重要生理功能， 像是调控生长影响分化的神经马达(motor neurons)基因，和功能很特殊的跳动DNA序列片断(mobile DNA elements) ，不过有了这个成功比对出宣棘鱼目基因序列的例子，就等于开启了揭密的一扇大门。

    参阅文献： A distal enhancer and an ultraconserved exon are derived from a novel retroposon, Nature 441, 87-90 (4 May 2006)

生物利用基因来控制各种不同的性状表现，是一个众所皆知的事实，不过最近由两个研究团队同时发现，基因除了控制自己本身的基因活动外，还可能在群体生活中，影响其他生物的性状行为表现，也就是说， 这些基因事实上影响了生态系统 (ecosystem)的演化。

    发表在七月份出刊 Nature Reviews Genetics期刊的一份论文，科学家讨论了 生态系统里显性 (phenotype)遗传特征的遗传性 ，在这份研究中，科学家以棉白杨(cottonwood tree) 树为例子，据了解这种树木多出现在西方国家的水岸边，不一样品种的棉白杨树，会产生不同量称为 单宁酸 (tannins)的物质， 用来加速本身棉白杨树叶的分解作用，同时滋润土壤，并且提供棉白杨树种子足够的养分，因此科学家认为这个过程，不仅仅影响棉白杨树物种的繁衍，也影响了土壤里的微生物生态，因而改变其他生物，像是棉白杨树附近植物以及微生物演化的可能。

伴随全球变暖的一个预测效应，便是更强更频繁的干旱出现。尽管，很多学者预测了延长的干旱会增加树木的死亡率，以及区域性或大陆性的变暖引起的干旱对森林的影响，但这些毕竟是可能发生在未来的事，究竟如何科学家们还没有把握证实。

（ Fig: Regional drought-induced vegetation changes. ）

     Breshears 等人检测了近年来美洲西北部干旱对 piñon 松树的影响，着重研究了树木的死亡，温度和降水量之间的关系。他们发现 2000-2003 间的干旱尽管没有达到发生在 1953-1956 间的干旱程度，但却是发生在一个变暖的时期，从而可能对未来的干旱效应有借鉴意义。他们的分析表明最近的干旱导致区域范围内上层林（ overstory tree ）的迅速减少， 主要原因是树皮甲虫（ bark beetle ）的侵袭（ infestation ），而这种昆虫类的暴发是因为水胁迫引起的。在 20 世纪 50 年代的干旱主要影响了年长的树木，与之不同的是，本世纪初的干旱对所有年龄段的树木同样具有损害作用。本世纪相类似的大范围干旱可能会引起：碳存储量及动力学的巨大改变，近地面的太阳辐射量的不稳定，径流量（ runoff ）和侵蚀（ erosion ）形式的变化，也会引起在土地和气候之间的微气候反馈（ microclimate feedback ）的变化，从而减少了 piñon 坚果的产量，直接影响到当地小型哺乳动物、部分鸟类和居民的食物来源。

由于酶具有反应专一性、催化效率高及反应条件温和等优点，因此在工业、农业、医药和环保等方面已经得到越来越多的应用。但总体还没有达到大规模应用的程度，其主要原因在于酶自身性质上的一些不足，如不稳定性、对 pH 的要求严格以及具有抗原性等等。因此，人们希望通过各种方法、按照需要定向地改造酶分子，甚至创造出自然界尚未发现的新酶，从而适合各行各业的需要。

1 、改造酶分子的方法

目前改造酶分子的方法主要有两种，即化学修饰法和生物酶工程法。

化学修饰法   用化学方法对酶分子迸行改造，即体外在酶的侧链基团上接上或去掉一些化学基团，从而改变酶的物理化学性质，最后达到改变酶的催化性质的目的。

酶分子的化学修饰法技术较简单。但大多数酶经修饰后，理化及生物学性质会发生改变，因此应根据具体情况选定修饰方法，同时应注意采取一些保护性措施来尽量维持酶的稳定性及得率。

生物酶工程法   酶的化学修饰法并非改造酶的惟一手段。随着人们对酶的深入研究以及氨基酸一级结构的测定、基因重组技术的应用等，可以彻底地改造、合成并且模拟酶。这也就是生物酶工程的主要内容。生物酶工程主要包括基因工程技术生产酶和蛋白质工程技术改造酶两方面内容。

基因工程技术生产酶   自从 20 世纪 70 年代重组 DNA 技术建立以来，人们在很大程度上摆脱了对天然酶的依赖。基因工程的发展使得人们通过克隆可以比较容易地得到许多种天然的酶基因，并使其在微生物中高效表达，再通过发酵技术进行大规模生产。用基因工程方法生产酶可以大大降低酶产品的成本，同时可以使稀有酶的生产变得更加容易。

目前已有 100 多种酶基因克隆成功，包括尿激酶基因、凝乳酶基因等。其中纤维蛋白溶酶原激活剂和凝乳蛋白酶是应用基因工程获得大量酶的最成功例子。

人纤维蛋白溶酶原激活剂是一类丝氨酸蛋白酶。能使纤维蛋白溶酶原水解产生有活性的纤维蛋白溶酶，溶解血块中的纤维蛋白。临床上用于治疗血栓性疾病，促进体内血栓的溶解。利用工程菌株生产的纤维蛋白溶酶原激活剂在疗效上与人体合成的酶完全一效，目前已用于临床试验。

凝乳蛋白酶是生产乳酪的必需用酶，其来源有限。从微生物中提取的凝乳蛋白酶常会引起乳酪苦味。因此，人们克隆了小牛凝乳酶基因在酵母系统中表达，得到的凝乳酶与从小牛胃中提取的天然酶性质完全一致。

蛋白质工程技术改造酶   是在基因工程的基础上发展起来的，两者对酶工程的贡献有所区别。 基因工程主要解决的是酶大量生产的问题，而蛋白质工程主要是修饰（或改造）天然蛋白质，从而获得具有新的功能的酶或创造全新的酶分子。

蛋白质工程改造酶是改变或去掉酶蛋白质一级结构中的某些氨基酸残基，从而改变酶相关的功能，使酶在不影响其他功能的前提下表现出某种新的特性。

目前酶蛋白质工程主要是用于工业用酶的改造，例如，洗衣粉中添加的枯草芽孢杆菌蛋白酶以加强去污能力，但这种酶在漂白剂的作用下易失去活性。现在利用蛋白质工程技术将酶蛋白分子中的氨基酸进行替代，使酶的抗氧化能力大大提高，因而可与漂白剂同时使用。

利用蛋白质工程还可以设计新酶。从目前蛋白质工程发展的水平来说，设计全新的酶还有一定的困难，但随着蛋白质化学、蛋白质晶体学、酶学等相关学科研究的深入，必然会使蛋白质工程发展刭一个更高的层次上。

2 、改造酶分子的新思路

近年来，抗体酶的发展为酶分子设计提供了一个全新的思路。它打破了化学酶工程和生物酶工程的界限，结合了免疫学、细胞生物学、分子生物学、化学等技术，制备出具有高度底物专一性及特殊催化活力的新型催化抗体。人们预测，随着新生物工程技术和噬菌体抗体库技术的发展，将有更先进的重组技术用来直接从抗体库中筛选催化抗体。

  2006年8月25日

一、什么是社会心理学
* 社会心理学与社会影响
　　1. 社会影响（social influence）：他人的言辞、行为或仅仅是其在场对我们的思想、感觉、态度或行为所产生的影响和效果。
　　【社会影响是社会心理学的核心，影响有直接（广告；劝酒）；也有间接（想象中的他人）】
　　2. 社会心理学（social psychology） ：用科学的方法研究人们的思维、感觉和行为施以什么样的方式受到珍视或者想象中的他人影响的。
　　3. 解读（construal）：人们知觉、理解及解释社会环境的方式。
　　【男青年给女青年一束花的意义：是爱，还是无奈？】
　　
　　【社会心理学的两个重点：一是解读；二是科学的方法，是一门以实验研究为基础的科学。用实证方法、系统验证有关人类社会行为的观点，而不是依据民谚或者常识等。→如何做的，研究方法部分讲】
* 了解社会影响的其他方法
　　1. 记者、时事评论员和社会批评家
　　关于琼斯城自杀事件（法轮功自焚事件）的原因：
　　A． 琼斯教主成功地吸引到那些心理抑郁的人为其首批的教徒；
　　B． 唯有具有自我毁灭倾向的人才会加入这种教会；
　　C． 琼斯具有超凡魅力，将一些心理健康的人折服在其影响之下；
　　D． 与世隔绝的人们特别容易受到社会影响的操纵；
　　E． 以上皆对；
　　F． 以上皆错。
　　2. 哲学
　　哲学的思考是心理学的重要基础，但哲学家之间的观点有冲突。
　　爱是什么？
　　斯宾诺莎：当我们爱上一个曾经痛恨过的人时，这份爱将比没有恨过他的情况来得更为强烈。
　　【此语逻辑上没有问题，但在哪些条件下成立则是有待社会心理学家探讨的问题。】
　　【社会心理学家的任务之一，就是提出有根据的假设，指出在哪些特定条件下哪种结果会发生；社会心理学家的任务之二就是设计出足够精密的实验，以便能确认某种条件下会导致何种结果。】
* 社会心理学与相关学科的比较
　　社会心理学与相关学科的比较
　　社会学
　　社会心理学
　　人格心理学
　　提供关于社会而非个体的一般性规律
　　研究使人们易受社会影响左右的共同的心理过程
　　研究使个体与众不同并与其他人相区别的各项人格特征
　　                                                                                     
二、社会影响与自我解读
* 基本归因错误
　　1. 基本归因错误（fundamental attribution error）：高估行为的内容和性格因素的影响、低估情境因素的作用与倾向。
　　【当低估社会影响的力量时，我们会获得一种虚假的安全感，如自杀者、传销者、自焚者等等。→这些人人格有缺陷】
　　2. 实验：游戏中谁会采用竞争策略？
　　出处：Stenven Samuels & Lee Ross，1993
　　程序：
　　A． 根据调查挑选出两组学生，一组有竞争性；一组有合作性；【让寝室长做判断做这种游戏时谁会竞争或者合作】
　　B． 研究者邀请学生做游戏：游戏中要求其做出策略抉择，或者采用竞争策略，让自己多得，他人少得；或者采用合作策略，自己和对方都赢一些。
　　C． 告诉一半参与者游戏名称是“华尔街游戏”，另一半为“社区游戏”
　　结果：人格对学生的合作或竞争表现不起决定作用，而与游戏命名有关。
* 社会情境的主观性
　　1. 行为主义：若要了解人类行为，只需要研究环境中的强化因素，也就是环境的正面性事件和负面性事件是如何与特定行为相关联的即可。
　　【不关心主观因素，只寻找特定的客观因素，这种简介的特性使得行为主义取向可以解释大量的行为，但不足够。>>我们必须站在当事人的角度来看待环境，看看他们是如何解读周围环境的。】
　　2. 完形心理学：我们应当研究一个客体出现在我们心中的主观方式，而不是构成这个物体的客观物理特性。
　　Kurt Lewin：如果有个人坐在房间内，相信天花板不会掉下来，那么在预期其行为时，应该考虑其“主观概率”，还是应该把工程师做出的关于天花板是否会掉下来的“客观概率”一并纳入考虑？对我个人而言，我只会去考虑前者。  
　　【初次约会之后的上一吻的意义？】
* 自我解读背后的动机
　　【动机的两个要点：尽可能准确的需求和维护良好自我感觉的需求】
　　1. 自尊取向：保持自我感觉良好的需要
　　> 希望维持合理的高自尊，是多数人都有的一种强烈需求。是为了让自己有良好的自我感觉而扭曲世界，还是真实地反映事实，如果让人们人们在这两者之间做出选择，他们常常会选择前者。
　　> 自尊（self-esteem）：一个人对自我价值的评估，换言之，就是一个人认为自己有多好、多能干以及多高尚。
　　> 为过去的事情辩护：大多数人并非会完全扭曲事实，否认所有反映自己缺点信息的存在，但是，一般正常人常常会稍稍曲解事实，使自己能显现出可能的最好的模样。
　　【结婚10年离异，是把原因归结为自己的妒忌和占有欲望；还是归结为对方没有满足自己的需要？】
　　> 受罪与自我辩护：为自己过去的行为辩护是人类拥有维护积极自我形象的动机之一。在特定的情境下，这将导致人们做出乍看之下似乎是令人吃惊或自相矛盾的事。
　　【兄弟会入会的侮辱仪式】
　　【爱上一个不回家的人】
　　2. 社会认知取向：对准确性的需要
　　> 社会认知（social cognition）：人们如何看待自己和社会世界；具体而言，是人们如何选择、诠释、记忆和使用社会信息来做出判断和决定。
　　【社会心理学的认知取向认为，人们会尽可能正确地看待世界。但是，这并不容易，因为在特定的情境中，我们不可能知道做出正确判断所需的所有事实。】
　　【宝洁公司几种洗发水的主要成分一致，但广告内容完全不同】
　　> 社会期望：我们对社会世界的期望，有时候会增加正确知觉的难度，甚至会改变社会世界的性质。
　　【罗森塔尔实验，聪明的小老鼠；自我证实预言（self-fulfilling prophecy）】
三、研究方法：社会心理学家如何做研究
　　【问题一：阅读色情刊物，会不会增加男性性暴力的可能性？】
　　【问题二：凯蒂被害案，生活在大城市的人更为冷漠吗？】
　　> 后见之名偏差（hindsight bias）：当人们得知某一事件的结果后就会夸大原先对此的预测。
　　【奥斯卡评奖前后；政治人物选举前后】
　　> 练习：你的预测是甚么什么？
　　A 假设一名权威人士要求大学生对另外一些大学生实施近乎致命的电击，你认为这些大学生中同意这样做的比例有多少？
　　a）0～30％；b）30％～60％；c）60％以上
　　B 假设你可以给一群孩子金钱上的奖励，鼓励他们做他们本来就喜欢做的事情。结果他们对于该项活动将会：
　　a）更有兴趣；b）一样；c）不那么有趣了
　　C 如果你反复接触某种刺激，例如某个人、某首歌或者某幅画，你对其会变得：
　　a）更加喜欢；b）不变；c）不那么喜欢了
　　D 如果你要求一位朋友帮个忙，比如借10元钱。如果他帮了，那么这个人会对你：
　　a）更喜欢；b）不受影响；c）不那么喜欢了
　　E 在公共场合内，下面哪一项是正确的描述：
　　a）女性碰触男性比较多；b）男性碰触女性比较多；c）男女没有区别
　　F 哪种事情最让人感到后悔？
　　a）人们但愿自己没做过但实际上做了的事情；b）人们但愿自己做过但实际上没有做的事情；c）它取决于事情发生的时间间隔
　　
　　答案：
　　A 65％（Milgram，1997）；B，c；C，a；D，a；E，b男性更多；F，c（从短期来看，相对于他们但愿自己做过而实际上没有做过的事情，人们对他们但愿自己没做过而实际上做过的事情后悔。从长期看，情况相反）

* 形成假设和理论
　　【研究开始于一个研究者想要验证的预感或者假设，许多伟大的发现都是突然而至的，如阿基米德的顿悟。然而，科学研究是个累积的过程，研究者常常是从先前的理论和研究来推演出假设】
　　
　　1. 早期理论和研究的启示
　　【许多研究基于对现存理论和解释的不满意。如费斯廷格对行为主义关于人们态度改变的理论不满意，便提出新的理论——认知失调理论来解释人们态度改变的原因。】
　　理论改进的历程：理论缺口→特定假设→检验→理论被修正发展
　　
　　2. 基于个人观察的假设
　　【关于凯蒂被害案件，拉坦和达利疑惑于，为什么不是一个两个，而是38人都在那里看着什么都没有做？→责任分散的理论→检验方法】
　　
* 观察法：描述社会行为
　　1. 观察法（observational method）：研究者观察人们的行为，并对其测量值或行为的印象加以记录。
　　【观察法多种形式，人种志是其中一种】
　　
　　人种志（ethnography）：研究者试图通过不加任何预成观念的内部观察来理解一个团体或一种文化的方法。
　　【人种志常用到参与观察】
　　
　　参与观察（participant observation）：观察法的一种形式，观察者与被观察者之间会产生互动并尽量不对情境进行任何改变。
　　
　　案例：
　　20世纪50年代，美国中西部地区有一群人预测地球会因一场剧烈的大变动而在某一天毁灭。他们宣称那时会有一艘太空飞船降落在其领袖家的院子里，及时把他们救走。费斯廷格等人为了了解这群人并记录下他们在信念与预测幻灭时的反应，研究者加入了这个群体，假装自己业相信世界末日即将来临。以此对这些人进行了观察和研究。
　　【有时候，参与观察是有一定的预定假说的。比如调查儿童放假期间的攻击性，观察者可能有目的寻找某种行为。这意味着某种行为在事先已经被界定为攻击行为了。】
　　
　　2. 如何判断观察的准确性呢？
　　评分者信度（interjudge reliability）：指有两名或两名以上的人对同一组数据进行独立观察和记录时，不同评判者之间的一致性程度。如果不同的评判者得出的观察结果相同，那么研究者就能保证这些观察并非单个人主观扭曲的印象。
　　
　　档案分析法（archival analysis）：观察法的一种形式，由研究者检视一个文化中所积累的文件记录或档案（如日记、小说、杂志、报纸等等）。
　　
　　研究案例：
　　“色情世界是男人的世界”——关于色情刊物的研究
　　Smith（1976）分析了在书报摊和书店里“少儿不宜”的小说中的色情内容。结果发现，这些书籍中的主要人物都是年轻的单身白人女性，她们身材诱人，异性恋者。其中，相对于男性身体，对女性身体进行了大量的非常具体的细节描写。研究发现，令人担忧的是，书籍中1/3的性情节都是男性使用暴力（身、心或胁迫性的）来迫使女性与其发生非自愿的性关系。因此对女性的攻击是这些色情故事的主要题材。
　　
　　3. 观察法的局限
　　A）某些特定行为很少发生，因此很难观察。如，旁观者冷漠效应。
　　B）局限于特定群体、情境或某种特定类型的活动上，不具备普遍性。如，色情刊物的A片与三级片。
* 相关法：预测社会行为
　　1. 相关法（correlational method）：系统地测量两个或多个变量，继而评估其关联性的方法。换言之，对一个变量在多大程度上能对另一个变量做出预测。
　　【儿童的攻击行为与观看暴力电视数量之间的关系】
　　> 相关系数（correlation coefficient）：衡量一个变量对另一个变量做出预测的程度的统计量。如，身高在多大程度上可以对体重做出预测。
　　【相关法常在调查中使用】
　　> 调查（surveys）：选取一些人作为样本进行调查，询问他们的态度或行为。
　　2. 调查的优点：
　　A）研究者借此可以判断一些难以观察到的变量之间的关系。
　　【如，人们进行安全性行为的频率；一个熟知艾滋病感染途径的人是否更有可能进行安全的性行为？】
　　B）从总体中选取代表性样本的能力。
　　【只有调查的结果能反映更多的人群而不仅仅是样本时，调查才是有效的。】
　　
　　> 随机抽样（random selection）：让总体中的每个人都有同等的机会被选为样本，以确保该样本能够代表这个总体。
　　
　　> 调查案例：
　　1936年，美国一本杂志进行了一项早期的政治民意调查，调查者从电话簿和汽车主人登记名册中随机选择了一些人，询问其在总统大选中将投票给谁，结果显示兰登将与压倒性优势获得选举，结果却是罗斯福取胜。→样本不具备代表性
　　【当前的网络调查的代表性问题，早晨是否应该取消老年人的乘车优惠？】
　　
　　3. 相关法的局限：相关不等于因果
　　相关法只能告诉我们两个变量有关联，但社会心理学家的目的是确认社会行为的起因。
　　
　　> 两个变量相关的三种意义：
　　如，儿童观看暴力节目和攻击性相关的意义
　　A）观看暴力节目使儿童本身变得更加暴力；
　　B）具有暴力倾向的儿童更喜欢看暴力节目；
　　C）不关心孩子的父母引起相关的两个因素。
　　
　　> 调查案例：
　　20世纪末的调查研究发现，妇女使用了避孕方法与感染性病的可能性之间具有相关，使用保险套的妇女比其它避孕方式的女性更容易得性病。这是否意味着使用保险套会提高感染性病的几率？→几种可能：一是保险套使用者的性伴侣多；二是使用保险套的女性更容易得性病；等等。
　　
　　> 练习：相关能够得出因果吗？
　　A）研究发现，在儿童期间养宠物的儿童，长大以后不会成为少年犯，为什么？
　　B）研究发现，文身的数量跟其发生汽车事故成正相关，为什么？
　　C）研究发现，人们是否吃早餐与寿命长短成正相关，说明什么？
　　D）研究发现，性生活的频率与感冒的频率成负相关，是否说明每周至少一次性生活有利于预防感冒？
　　E）研究发现，看电视的人比不看电视的人有更高频率的性生活，为什么？
　　
　　参考答案：
　　A）是否养得起宠物的家庭有很多方面是不同的。
　　B）喜欢冒险和炫耀的人，会同时喜欢文身和飙车。
　　C）是否吃早餐的两类人有许多方面不同，如工作强度，是否睡懒觉等。
　　D）有更多抗体的人更健康，也更可能进行性生活。
　　E）可能是看电视导致人们愿意做爱，也可能做爱后更愿意看电视，也有另外的可能。
* 实验法：回答因果问题
　　【实验法是判断因果关系的唯一方法，实验法是社会心理学中最常用的研究设计。】
　　1. 实验法（experimental method）：使用这种方法时，研究者会将参与者随机分派到不同的情境中，并确保这些情境除了自变量之外，其它的条件应完全一致。自变量是会对人们的反应产生因果性影响的变量。
　　
　　> 研究难点：将会遇到现实和道德的限制。
　　
　　> 研究案例：
　　关于凯蒂小姐被害案件的研究，不能安排一起谋杀案来考察旁观者的反应。如何安排一个逼真的，可以引起此案件相似心理行为反应的实验情境呢？而且如何确定要测试的变量之外（旁观者数量），每位旁观者经历完全相同的紧急事件呢？
　　实验程序：
　　A）大学生参加表面内容为大学生活的讨论，每个人在一个小房间内，彼此通过内部通信网络交流。
　　B）讨论中有人发生抽搐，看参与者是否出来施以援手。
　　C）讨论中，讨论人数有2、4、6人的变化，其余皆相同。
　　结果：旁观者越多，参与者给与帮助的可能性越小。
　　2. 自变量与因变量
　　> 自变量（independent variable）：研究者操纵或改变的变量，目的是了解它是否会对其他变量产生影响。
　　【拉坦和达利研究中自变量为旁观者人数】
　　> 因变量（dependent variable）：研究者所测量的变量，目的是了解它是否会受到自变量的影响。研究者假设，因变量取决于自变量的不同水平。
　　
　　3. 实验的内部效度
　　【如何确定在拉坦和达利的研究中，各种情境里的助人行为的差异，确是由目击者人数不同造成的？→确保实验效度】
　　> 内部效度（internal validity）：确保除了自变量以外，没有其他因素会影响到因变量。
　　【实验的关键是维持较高的内部效度，要做到这一点，就必须控制所有无关变量，并且把人们都随机分派到不同的实验情境当中去。】
　　
　　> 随机分配（random assignment to condition）：让所有被试都有同等机会被分配到实验的任何一种情境中去的过程。通过随机分配，研究者能够相对地肯定被试在人格或背景上的差异，能够被平均分派到不同的情境中。
　　【当内部效度高时，实验者即可判断自变量是否对因变量造成了影响。而这是观察法和相关法都不能解决的问题。】
　　
　　> 研究案例：色情内容会导致攻击行为吗？
　　研究来源：Donnerstein & Berkowitz, 1981
　　程序：
　　A）一个女性实验助手激怒男被试，然后这些被试随机分配看三类影片：暴力色情；非暴力色情；中性电影。
　　B）被试有机会对刚才那位女性做出攻击行为：在一项表面无关的学习实验中，决定对其电击的强度。
　　结果：观看暴力色情者电击强度更大；后两者差别不大。
　　
　　4. 实验的外部效度
　　> 外部效度（external validity）：指一项研究的结果能够被概化到其他情境或其他人身上的程度。
　　【包括两个内容：一是在多大程度上能将某个研究者所营造的情境概化到真实生活情境中去；二是实验的被试能够多大程度上概化到一般人中去。】
　　
　　> 情境的概化
　　【社会心理学不时受到批评的原因之一是其人为设定的环境不能被概化到现实生活中。→社会心理学采用不同的方式使实验具有真实性】
　　
　　现实真实性（mundane realism）：实验与现实生活情境的相似程度。
　　【这个很难做到】
　　心理真实性（psychological realism）：一项实验所引发的心理过程与日常生活中所发生的心理过程的相似程度。
　　【这个更重要，一项实验即使现实真实性很低，但心理真实性仍然可能很高。为了达成这一点→掩饰故事】
　　掩饰故事（cover story）：用来告诉被试关于研究目的的一套说辞，与真实的研究目的其实不同，目的是为了维持心理上的真实性。
　　
　　> 人群的概化
　　保证被试从总体中随机选择，是确保实验结果能代表特定总体行为的唯一方法。但对大多数社会心理学实验而言是不现实的。这些研究展开的一个基本前提是，研究者假设人们受社会影响的心理过程都是最基本的，是人们所普遍拥有的。
　　
　　> 如果对实验外部效度有怀疑怎么办？
　　A）重复性实验（replication）：重复进行的研究，通常针对不同的被试总体或不同的场景来进行。
　　B）元分析（meta-analysis）：一种将两项或更多实验的结果加以平均的统计技术，目的是了解自变量的效果是否可靠。
　　C）跨文化研究（cross-cultural research）：在不同文化成员中进行的研究，目的是探讨我们所感兴趣的心理过程在两种文化中是否都存在，还是在不同文化中表现各异。
　　
　　5. 社会心理学者的基本困境
　　> 现场实验（field experiment）：在自然环境中而非实验室内进行的实验。
　　【提高外部效度的重要方法】
　　
　　> 理想与现实
　　最理想研究：一是对情境有足够的控制，以确保没有额外变量影响结果和将人们随机分配到情境中去（内部效度）；二是确保结果能够外推到日常生活中去（外部效度）。
　　研究现实：：要在内部效度和外部效度之间取舍
　　解决之道：大多数心理学者首先确保内部效度，另一些研究者通过现场实验来提高外部效度。即通过重复性实验，实验室和现场研究双管齐