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第54章 科技·发明(2)

到了汉代,中国的丝织技术已经达到精湛的地步。20世纪70年代初,在长沙马王堆西汉墓中,出土了一件素纱禅衣,衣长128厘米,袖长190厘米。更让人惊奇的是,整件衣服虽然做工复杂,却仅有49克,连一两都不到。

中国的丝织品传入中亚、西亚和欧洲的时候,是在汉武帝派张骞通西域之后。那时候,联结中西双方友谊的,是一条闻名天下的“丝绸之路”。早在公元前4世纪,外国人就知道中国是丝绸大国,送给中国一个雅号——赛里斯,就是丝国的意思。

但是,中国人虽然将丝绸卖到西方,却一直严守丝绸生产技术的秘密。直到552年,居住在君士坦丁堡的拜占庭帝国皇帝查士丁尼获得了一批走私丝绸及技术。后来,阿拉伯人得到了制丝技术,并加以发展,丝绸技术才慢慢地在近东地区流传开来。

008嫁接术的由来

“连理枝”,又有“木连理”之称,是树木在自然环境下,枝干相互发生摩擦而损伤后,两个枝干自然愈合而后联结生长在一起的现象。

早在汉朝,人们就将“连理枝”当做吉祥的象征。从这些自然现象中,人们受到很大启发,进而发明了嫁接技术,一直影响到今天。

那个时候,为了使大葫芦生长出来,人们采用了靠接的方法。就是把10颗籽长出的10根茎,用布捆绑起来,再用泥紧紧封住。几天之后,这10根茎就在捆绑处合在一起了。再通过整枝,就可以把弱枝和不结籽的枝条去除,而只保留最强壮的一枝。这样,结出来的葫芦与普通的葫芦相比,要大10倍之多。

其实,人们运用嫁接技术最多的是果树,以梨树的嫁接为最早、最普遍。

北魏农学家贾思勰曾撰有《齐民要术》一书,书中有“插梨”一篇,专门介绍嫁接梨树的具体方法。

隋唐宋元以后,人们将嫁接技术大量用于改造花木和果品的形状、颜色和品质。如柿接桃就是金桃;梅接桃则脆;桑上接杨梅则不酸;李接桃则为李桃;桃树接杏则大;还有海棠色红,以木瓜头接之则色白。

对这种现象,清代有人进行了总结,说接换树木“花小者可大,瓣单者可重,色红者可紫,实小者可巨,酸苦者可甜,臭恶者可馥。是人力可以回天,惟在接换之得其传耳。”

早在唐朝,人们就认识到,有些树木种子形态相似,嫁接在一起就很容易成活。元代的嫁接方法增加到6种,有身接、根接、靥接和搭接、皮接、枝接。到了明代,人们根据实践又提出了“接树三诀”:一树青,二就节,三对缝。这种说法虽然没有什么理论高度,却标志着中国的嫁接技术进入了一个新的阶段。

009杂交术的由来

杂交技术的故乡是中国。中国最初的杂交技术,实际上是动物的杂交。

早在2000多年前的先秦时期,中国人在动物繁殖方面就使用到了杂交术。北方的游牧民族利用马驴杂交,培育出了骡子。

在《齐民要术》一书中,在驴马杂交方面有专门的论述。作者认为,公驴配母马所生的骡子,其杂种优势不如公马配母驴所生的骡子明显。作者还认为,要想提高骡子的质量,关键是要对母驴有所选择,要选那些齿龄7~8岁、骨盆大的母驴。

这说明,当时人们不仅认识到马驴杂交具有优势,还注意了杂交优势与母体间的关系。

古代的杂交技术还能在别的动物身上有所体现。人们成功地实现了牦牛与黄牛的杂交、番鸭与麻鸭的杂交,以及家蚕雌雄之间的杂交。在这些杂交技术中,牦牛与黄牛的杂交可谓意义重大。

明代学者叶盛在《水东日记》一书中曾提到:“牦牛与黄牛合,则生犏牛。”牦牛,本来是青藏高原上的一种凶猛的野牛,经过驯化后成为藏族人民最重要的家畜。藏族和周围各族经过长期交往后,大胆将黄牛品种引进,使之与牦牛杂交,这就培育出了一种新品种——犏牛。

犏牛既有牦牛的优点,另一方面,其性情之温顺,肉味之鲜美,产乳量之高,驮运挽犁能力之大,对于气候变化的适应性之强,则是牦牛所远远不及的。

在古代,人们还在蚕种繁殖方面运用杂交技术。明代科学家宋应星的《天工开物》曾经作了这样的记录,用早雄配晚雌的方法,即用一化性的雄蛾与二化性的雌蛾进行杂交,经人工选择可以培育出一种非常好的良种。

当然,古人在杂交利用方面也遭到过失败。比如,有人将家鸡与野鸡杂交,培养出一种称做“猥夷鸡”的家伙,这种鸡并没有改变野鸡原有的野性。还有人用番鸭与麻鸭杂交,培育出的后代,与番鸭相比,个头居然要小一半,因此得了一个“半番”的诨号。这些失败的例子,从杂交后代根本看不出杂交的优势。

总的说来,中国古代的先民在杂交优势利用方面积累了大量经验,开辟了杂交优势利用的途径。20世纪以来,很多科学家把杂交原理运用于粮食育种领域,通过不断摸索,取得了相当大的成果。

趣味链接:袁隆平为什么是“杂交水稻之父”?

自古以来,水稻就是人们的主要粮食之一。在当代,中国的袁隆平院士培育出系列杂交稻,使全世界的粮食产量得到很大的发展。人们鉴于他对粮食安全的杰出贡献,尊称他为“杂交水稻之父”。

那么,杂交水稻是怎样创造出来的呢?

袁隆平从1964年起,开始进行水稻杂交的研究工作。

要在水稻上利用杂交优势,他发现必须突破三大关才有希望:培育出雄花不育的母稻,即不育系;给不育系授粉,使它一代一代传下去,而后代仍保持不育的保持系;给不育系授粉,使它重新回到正常结实的状态,变为优势强的公稻,即育性恢复系。

为了培育不育系,在水稻扬花的季节,袁隆平不畏酷热,脚踩烂泥,手持放大镜,对水稻进行细心观察。经过了长时期的摸索,他好不容易找到一棵不育株。接着,他年复一年,选择了上千个品种,进行3000多个组合。但由于亲缘关系太近,不育特性总是不能保持下来。

于是,他转而用野生稻开展自己的研究。1970年,他带领助手费尽千辛万苦,来到海南岛考察,寻找野生稻。这种稻茎秆匍匐花药瘪小,是一种花粉败育的野生稻,人们称之为“野败”。他经过细心的培育,终于得到了少量而珍贵的种子,为二系的选育成功打开了一扇成功之门。

1971年春,农业部将杂交水稻的研究列入国家重大科研项目,“野败”分送南方省市20多个科研单位,要求大家联合攻关。他们使用上千个品种,进行了上万个杂交组合,与野败杂交转育。经过近一年的不懈努力,在江西、湖南培育成了第一批水稻雄性不育系和保持系,这就把第二个难题给解决了。

寻找“恢复系”的工作也是很辛苦的。他们对1000多个品种作测交和筛选试验,终于找到了100多个有恢复能力的品种。后来,他们在东南亚品种里搜集到一批优势强、花药发达、花粉量大、恢复率在90%以上的恢复系。这样,最后一道难关终于也被攻克。

人们终于使三系配套成功,培育出了首批杂交水稻——籼型杂交水稻,它的特点是根系发达,分蘖性强,茎根粗壮,穗大粒多,米质优良,适应性广,抗逆性强。

后来,杂交水稻得到推广,使中国的农业生产发生了巨大变革。以籼型杂交水稻的诞生为标志,人类的第二次绿色革命开始了。

010克隆技术的由来

1997年,英国的伊恩·维尔穆特博士兴奋地对外宣称,他在1996年7月用取自一只成年羊的乳腺细胞第一次培育成功了一只克隆绵羊——“多利”。这位博士是罗斯林研究所的胚胎学家,它为这只克隆羊付出了无数心血。

这只克隆羊作为克隆技术的结晶,是一个轰动全球的研究成果,标志了一个新世纪——生物学世纪的出现。

克隆是英语单词clone的音译,是指生物体通过体细胞的无性繁殖,得到一个新的生命个体,而这个生命个体的基因型与母体是毫无二致的。

实际上,人们以前对克隆技术并不是毫无认识的。比如,从植物植株上剪下一根枝条,通过扦插,就可以使之发育成一个完整的个体植物。把马铃薯切成许多小块,结果繁殖出很多小苗。只不过,这些都是植物克隆的现象,人们都认为动物克隆是不可能实现的事情。

那么,“多利”到底是怎样克隆出来的呢?

首先,依靠显微注射仪,在放大好几十倍的情况下,用特制的极细玻璃管,对着一个成熟卵细胞刺进去,把卵细胞核吸出来,这样就获得了一个在核中的卵细胞。然后,把一个绵羊的乳腺细胞置于它的外膜上面。

接下来,对它们施加一次电击,需要持续几微秒的时间,使两个细胞膜上的一些微孔被打开,在乳腺细胞中挤进卵细胞,使它们进入类似受精卵的状态,这样29个胚胎就被培养出来了。最后,对这些胚胎再培养l周后,把它们植入作为借腹母亲的黑脸绵羊体内。

几个月后,瓜熟蒂落,“多利”降生了!这真是一个奇迹!

克隆羊成功的理论贡献在于,它能够使人们相信体细胞,特别是高度分化的成年体细胞,有可能在遗传信息的保存上是全能的,而在一定的条件下,这个全能性得到充分表现。

在生产实践上,它的意义也是非常重大的。

利用克隆技术对转基因羊进行大量培育,可以大大降低利用转基因羊来生产药物的成本。它还会使器官移植中的啉异问题得到解决,有利于建立动物基因模型,可以用来保护像大熊猫之类的濒危动物,甚至还有使灭绝的动物再生的可能。

克隆羊“多利”的出现,不但将人们的陈旧观念打破,还给人们的伦理道德、社会观念带来了相当大的冲击。羊能克隆,那么人类也一定能克隆出来,这种事多么让人惊奇和惊恐呀!

假如一位母亲克隆出一个胚胎,经科学家置于女儿体内生下一个女孩。那么,这个克隆婴儿究竟该算做这位母亲的姐妹,还是她的外孙女呢?她的女儿与克隆人的关系又是怎样的?

有人担忧,克隆技术如果被心术不正的人掌握,用来克隆出一批希特勒式的战争狂人,那必定给人类带来不幸!克隆人还可能给户籍管理和社会治安造成相当大的困难,无论是指纹鉴定,还是DNA鉴定,都不能把克隆人区分开。

另外,生物是需要多样性的,人类也不能逃过这个法则。不然的话,人人都成为理想之人,很可能会产生一种新的病毒,使全人类灾祸连连……

可是不管怎么说,克隆技术毕竟是生物科学上的一个重大进步,而人力是无法阻止科学的进步的。人们有理由相信,人类是理智的,科学家也是谨慎的,克隆技术的发明,必将会把人类社会带进一个光辉美好的世界。

011温室栽培的由来

温室栽培的发明最早可追溯到我国秦朝。一年冬天,秦始皇传下命令,让人在今西安郊外的骊山种瓜。没想到,骊山的实验还真取得了成效,所种的瓜都结出果来。可有些食古不化的儒生们总觉得自己读的书多,认为冬天种瓜能结果的事情纯属海外奇谈,因此对秦朝当局的说法将信将疑。

秦始皇很光火,他早就发觉儒生们对他独裁说三道四。于是,他想利用这次机会,将儒生们好好收拾收拾,于是就让他们去实地察看。秦始皇让士兵在骊山附近设下埋伏,把前来看瓜的七百多名儒生用乱石砸死。这是一次惨绝人寰的大屠杀,直到今天,人们仍为秦始皇的暴虐而气愤。

可是,在那时候,冬天种瓜结果的事情能是真的吗?

众所周知,骊山附近的地热资源非常丰富。秦朝官员利用温泉形成的小气候,在冬季栽种蔬菜成活则是完全可能的。至少,这种可能在唐代就得到了证实。诗人王建在一首诗中就描述了这种现象:

酒幔高楼一百家,

宫前杨柳寺前花。

内园分得温汤水,

二月中旬已进瓜。

这充分说明,在长安附近,有些农户专门为皇室生产蔬菜瓜果,他们采用温水浇灌的办法,在春寒料峭之际,就向宫里进献了成熟的瓜果。当时,朝廷里还设置了一个叫“温汤监”的机构,专门掌管这件事情。

但是,单纯利用温泉来种植瓜菜显然远远不够,还要进行一定的遮盖,才能保证瓜菜成熟。因为,西安冬季气温大多在10℃左右。要是四周和顶部没有一点遮盖,就算地温再高,蔬菜瓜果也很难成活,更别说开花结果了。而这种遮盖可能就是最早的温室。

到了汉代,关于温室的确切记载出现了。汉元帝时,为了让蔬菜在冬天能够正常生长,人们盖了一座屋,在里面不分昼夜地烧火,从而使室内的温度大大提高。有了合适的温度,蔬菜自然也就能够正常生长了。

可是,有人却提出,温室栽培出来的蔬菜是一种“不时之物”,吃后对人的身体会带来害处。所以,当时的朝廷还一度传下严令,禁止人们食用这种瓜菜。

汉代以后,温室栽培迅速地发展。除了用于栽种蔬菜以外,温室还广泛运用于花果栽培。这方面,以宋代的“堂花术”最为有名了。这种花卉栽培技术一直流传下来,甚至到今天还有很大影响。现在,北京中山公园的唐花坞就是从堂花发展过来的。

那么,堂花是怎么种植出来的呢?所谓的堂,开始不过是一个用纸做成的房子而已,里面开有沟,沟中倒入热水,从而较大地提高室内的温度和湿度,还加上牛溲、马尿和硫黄等,增加土壤的肥力。这样一来,就能使堂中栽培的花卉提前一段时间开放。这种技术由于人们不了解,在当时被当做是一种奇术。

相比之下,温室在欧美就出现得很晚。西欧的温室栽培在18世纪初叶出现,有“绿色的房子”之称。而美国进行温室栽培,则是1880年以后的事了。至于中国的老邻居日本,在19世纪30~40年代才开始制造温室。值得一提的是,日本的温室也叫“纸屋”,这可能是受到中国宋代堂花术的影响吧!

012印染的由来

在古埃及、中国、印度,印染工艺最早出现。

藏红花与指甲花一样,都会产出一种橘黄颜色。最早的蓝色染料是从木蓝和茜草中提取出来的。提尔紫色染料则是从地中海东部提尔近海的软体动物血管中提取到的。提尔紫非常昂贵,在地中海地区,它使紫色成为皇室的象征。提炼一克重的提尔紫色,需要杀死大约8500个贝类动物。

如果用媒染剂将布匹预先处理一下,这种动物或植物染料就会得到最好的效果,因为媒染剂属于一种金属溶液,它能使染料更好地在布匹上附着,并使印染效果大为提高。古代媒染剂包括硫酸铝,以及酒石膏状的锡。从树皮中提炼的丹宁酸,在印染棕色和棕褐色时被用作染剂。

在遥远的古代,各种颜色总是与不同的地方甚至是不同的村庄联系在一起,因为当地的金属盐与当地可获得的植物染料可以相互产生影响力。

随着商业向新地区的扩展,染料被用于商品交换,新的颜色种类逐渐增加。到了13世纪,一种从青苔提炼出来的新的紫色染料,在意大利北部出现,受到人们的欢迎。欧洲人发现美洲大陆以后,胭脂虫洋红、美洲黑栎和洋苏木树又为人们提供了新的色彩。

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