传说中的龙宫里,龙王把它的虾兵蟹将都调教成武艺高强的英雄。在现实生活中,人们也把养殖的海洋生物培育得十分健壮,个头长得更快更大,不怕疾病和寄生虫的侵袭,耐热耐寒,营养更丰富。
生物工程在日新月异地发展。种瓜得瓜,种豆得豆,生物的后代像它们的祖先,这就是遗传的规律。要想养好海洋水产品,就得选出优良品种。自然界中的生物良莠不齐,可以从中挑选质量最好、生命力最强的种。用杂交的办法可以培养出既像父亲又像母亲的新品种。陆地上驴父马母生出来的既不是驴也不是马,而是不能生育的骡子。这样杂交产生的后代不能继续繁殖,不能算新品种。海洋里很多动物是体外受精的,更容易杂交出新种。这些新种不像骡子那样不能繁殖,而是仍然可以传宗接代。
决定生物遗传的物质是细胞里的基因,就是DNA(脱氧核糖核酸)构成的双螺旋形的链。别看这种链很小,用肉眼看不见,可是它却带着一切遗传因素的密码,不但决定后代的体形、成分、习性,还决定后代对疾病的抵抗力,甚至会带来遗传病。基因像积木,是由一段段链连接成的,链有长有短。简单生物的链短,最短的只有1厘米长,复杂生物的链很长,像人的基因竟有175厘米长。基因链可以拆开,也可以重新接上,重新组合。从两种生物细胞内取出基因,拆成零件,再把不同生物细胞中的零件接上,就能构成遗传性不同的继承两种生物优良特性的新生物。这种技术叫做基因工程。基因工程已经用到制造海洋生物新物种的研究中。接基因的工作非常精密,要在显微镜下把细胞壁溶解开一个洞,细心地摘出基因中所需要的链上的环节,再把它重新组合、接上。接上后培养这种新构成的细胞,使它发育成新品种的生物。例如,把从繁殖能力和转化蛋白能力特别强的螺旋藻细胞中分离出来的藻胆蛋白基因转入海带和紫菜,培育出来的新海带和新紫菜就有螺旋藻的优越性能了。对鲍鱼实行DNA重组,可以使养殖产量提高25%。从生长在寒冷海域的鱼的血清中分离出抗冻基因,转移到大西洋鲑鱼的细胞中,使这种鲑鱼更能抗冻。用微注射法把带有一种叫做AFP启动子的鲑鱼生长激素转入牙鲆的受精卵,培育出了转基因的牙鲆。
生物工程中还有细胞工程、发酵工程和酶工程。有性生殖的父母体的基因不一样,有时会把某些在父母体内是隐性的不健康的因素遗传下去。如果选出优良品种,不经过有性生殖,就可以避免这个问题了。用秋水仙素溶液浸泡生物,能使生物细胞内的染色体加倍,变成优良基因纯合的二倍体生物。同样,还可以处理成三倍体、多倍体生物。这些多倍体生物品种比靠有性生殖繁衍的种更有遗传的优势。这种做法就叫做细胞工程。大家都从新闻中知道,英国科学家利用细胞工程的技术培养出一头克隆羊,引起发达国家舆论大哗,担心世界上出现一个像希特勒一样主张种族主义的暴君利用这种技术克隆出一大批暴君。当然这种担心可能是多余的,遗传因子相同的人在不同的社会环境里成长,形成的道德品质是不会一样的,何况克隆技术并不可能复制出完全一样的人,克隆技术应用到人类还是很困难的。所谓克隆技术就是利用细胞无性生殖的技术,应用这种技术不但可以培养良种,还能研制药品,利用生物体制造人造器官,比如让猪长出人能接受的肾,是造福于人类的新技术,完全不应该害怕,而应该往正确的方向发展它。在海洋养殖中,已经培育出裙带菜单克隆无性繁殖系,用于培育幼苗。在海洋动物方面,已经完成了皱纹盘鲍、牡蛎的多倍体诱导,形成了优良品种,并已经通过小规模生产养殖得到证实。用这种方法也成功地培育了三倍体的对虾新种,抗病的本领特别强。我国还在继续进行海洋动物多倍体的研究。
在海洋生物工程中,发酵工程和酶工程也是很重要的方面。用酶解紫菜单细胞的技术已应用于生产中的采苗。用基因重组技术把鱼的生长激素转到繁殖很快的大肠杆菌中并通过大肠杆菌表达出来,再用发酵工程使细菌大量增殖,可以生产出能促进鱼类生长的饲料添加剂。用虾类甲壳提取虾青素,把它加到饲料中,也可以使鲑鱼提高产量,并使鲑鱼的肉质得到改善。
用发酵工程还可以培养出各种有特殊本事的细菌。这些小精灵武艺高强,可以在不同的领域大显身手。有一种细菌特别喜欢吃石油,用石油里的碳氢化合物构成它的细胞质。当海面被溢出的原油污染时,把这种细菌洒在海面上,它就会把石油当做美餐,吃得一干二净。而这种细菌本身没有毒,可成为浮游动物的食物。最后海面油污消除干净了,浮游生物也喂肥了。另一种细菌与石油碰到一起时,产生有机酸、气体和表面活性剂,使高含蜡、高含沥青的原油变软、变稀,容易开采,可使油井产量增加20%以上。我国海洋石油中这类高稠性原油占的百分比很可观,如果推广使用这种细菌,效益将是巨大的。还有的细菌和海洋生物脾气更怪,它们竟能把海水里含量十分微小的金属元素或有毒物质富集在它体内。人们可以用生物工程培养这些细菌、生物,让它们从海水中为人类提取有用的金属元素,或者让它们当清洁工,把有毒的污染物从海水中除去。