生物毒素之謎
“傘毒”之謎
1993年秋天，蘇聯情報機關克格勃的一名高級官員出訪倫敦，剛下飛機，就被英國反諜報部門拘留，對他的查問進行了一整天。據新聞媒介報道，英國官方認為這位蘇聯的情報官員與70年代在倫敦發生的一起“傘毒”謀殺案有關，他們希望能從中了解這件謀殺案的詳情。
1978年，一位在倫敦尋求政治避難的持不同政見的保加利亞人士馬科夫，在公共汽車站等車時被人用雨傘的傘尖戳了一下，這在行人擁擠的街頭，也許是一件很偶然的事件，但不幸的是，這位保加利亞人在幾天之後就一命嗚呼了。驗屍結果證明，他是被傘尖上的毒素戳入體內後中毒身亡的，這種毒素極可能是一種毒性很強的生物毒素。官方認為這件事係蘇聯的克格勃所為，並將此種毒素稱為“傘毒”。
英國反諜報部門在查問了這名克格勃官員後，報紙上並未發表查問的結果，人們也不知道“傘毒”之謎是否已經解開，但是，對於生物毒素這一大類物質，確是很值得我們去了解的。
在古代，人們已經知道利用生物毒素來製造武器，殺傷敵人，也知道利用生物毒素來作為藥物。例如，南美洲北部的印第安人，將一種屬於叢蛙科的蛙類皮膚分泌出的毒素塗在箭頭上，用以殺傷敵人或獲取獵物；很久以前，中國和日本的醫生，就用幹燥的蟾蜍皮粉（其中含有蟾蜍毒素）作為強心物質。
在漫長的科學進程中，人們逐漸認識了生物毒素的本質。生物毒素可以存在於微生物中，亦可存在於植物或動物中。
細菌毒素是病原菌致病的主要原因之一
細菌毒素是一類微生物毒素，產生細菌毒素是病原菌致病的原因之一。
細菌可以分泌外毒素，例如，一種被稱為臘腸杆菌的細菌能分泌一種臘腸毒素，當人吃了含有這種毒素的食品之後，就會產生嚴重的食物中毒現象。由於人消化係統中的酶不能分解這種毒素，它就能進入人體的血液中，最後影響神經係統，造成吞咽、說話和視覺上的困難，如不及時治療，將會造成呼吸肌肉的麻痹，最後使人窒息而死。憑借分泌外毒素而致病的細菌還有破傷風菌、白喉菌及其他引起食物中毒的細菌。
細菌除了分泌外毒素外，在其菌體內還帶有內毒素，當細菌死亡分解後，內毒素就會釋放出來，造成人體血管係統的嚴重損害，導致所謂的“內毒素休克”。某些含有內毒素的細菌會引起肺炎或引起腸道或尿道的感染。
種類很多的毒蘑菇
毒蘑菇中存在的蘑菇毒素是我們所熟悉的。蘑菇屬於真菌類，在我國遼闊的土地上，四季都可以生長，特別是在夏、秋兩季，長得更加茂盛。早在3000多年以前，我們的祖先就已經知道蘑菇鮮美可口，1000多年以前，有了用蘑菇治病的記錄，而蘑菇中毒的病例，則在公元1250年陳仁玉著的《菌譜》中才看到記載。
據科學工作者調查，我國現有毒蘑菇80多種，根據它們對人體造成損害的不同，可以將其分為四類：一種是肝損害型，這類毒素主要是蛋白多肽類（多肽和蛋白均由氨基酸組成，但多肽分子較小，蛋白分子較大），它們能破壞肝細胞，引起肝腫大，甚至導致肝昏迷而使患者死亡；一種是神經精神型，這主要是指生物堿類的毒素，它們能引起精神興奮、精神錯亂或精神抑製等症狀；一種是腸胃類型，它能引起惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等症狀；最後一種是溶血型，它的毒素是一種稱為馬鞍酸的物質，在一兩天內，由於紅血球大量被破壞而引起急性溶血性貧血，重者置人於死地。
植物毒素中有一個大類是生物堿類毒素，它們的作用較廣，不僅可用作毒藥，還可作為麻醉劑、刺激品或作為治病用的藥品。南美箭毒（苦拉拉）就是從南美洲一種植物中提煉出來的生物堿，它可以使人隨意肌癱瘓，阻礙呼吸而致人死亡，南美洲的印第安人至今還將箭毒塗於箭頭用來打獵。
與人類關係極為密切的動物毒素
動物毒素與人類關係極為密切，它們作用的多樣性令人感到驚奇，它們的化學結構的多樣性也同樣令人稱奇，這些毒素可以是蛋白質或多肽，也可以是生物胺、生物堿，還有的是雜環化合物。
據不完全統計，目前全世界每年大約有170萬人被毒蛇咬傷，其中4萬個案例中的受害者中毒死亡；每年有2萬人由於吃了有毒的魚類或貝類而中毒，其中有300個案例致人死亡。在墨西哥，每年就有7萬人被蠍類刺傷，其中1200人死亡。在美國，從1959～1973年的14年間，共有1726人被毒蜘蛛刺傷，其中55人死亡。
河豚魚類是卵巢毒素魚類。在日本，河豚魚被作為美味食品上市，但必須經過十分仔細地處理。在我國，河豚魚是不許上市出售的，因為河豚魚的毒素太毒了，它的半致死劑量為8微克/千克，這對於一個體重為75千克的人來說，1毫克多的毒素就能置人於死地。河豚魚毒素存在於魚的卵巢、睾丸、肝髒和腸胃中，肉和皮膚中的含毒素相反卻很少。河豚毒素的毒性與生殖周期有關，最大毒性期是在懷卵期內。河豚魚毒素不僅作用於人的神經係統，而且還作用於人的心髒。
蛇毒是人類研究得較為深入的另一種動物毒素。在我國南方各省中，有著金環蛇、銀環蛇、眼鏡蛇、竹葉青蛇等劇毒的蛇。在北方，大連附近的海上，有一個叫蛇島的小島，上麵有數以萬計的蝮蛇。目前，我國已建立了不少養蛇場，飼養著許多毒蛇。
毒蛇有一個完整的毒器，這種毒器由高度特異的牙齒和毒腺組成，它們的毒腺相當於鰓腺，輸導毒素的導管由毒牙處出口，毒蛇在咬人時，毒液就從毒牙中注入人體。蛇場的工作人員定期從毒蛇身上采集毒液，這種取毒的辦法很有趣：取毒者一手抓住毒蛇的頭部，另一隻手拿一隻玻璃的培養皿，讓毒蛇咬住培養皿，此時毒液就從毒牙中流入培養皿。從毒液中可以分離出毒蛋白，然後再進一步分離其中的有效成分，科研工作者研究它們的化學結構和藥理作用，並利用免疫學的辦法製成抗血清，用於救治被毒蛇咬傷的人。
蛇毒的成分多為毒蛋白，而且多數屬於神經毒素類型，例如，眼鏡蛇蛇毒為心髒毒素和類似於箭毒的神經毒素。
生物毒素損害人類的健康，威脅人類的生命，但如果使用得當，它們又能造福於人類，不少毒素現已被廣泛應用在臨床治療上。
蛇毒具有鎮痛作用，這對於癌症病患者的後期特別有意義，這種病人往往疼痛難忍，不得不采用嗎啡類的藥物來鎮痛，嗎啡類的藥物用多了之後就會上癮，得不斷注射。臨床實驗證明，眼鏡蛇毒素的鎮痛效果比嗎啡要好，而且不會有成癮的副作用。
毒蝰蛇和沙蝰蛇的毒素，對風濕性關節痛和關節炎痛，可取得滿意的效果，響尾蛇毒還可治偏頭痛。
蝰蛇毒素的製劑，具有抗凝血作用，可作為抗凝血劑，而紅嘴蝮蛇的毒素中，有血小板溶解因子，它的製劑可用來治療血栓靜脈炎所引起的凝血塊。
另外，蜂毒素可用來治療風濕性關節痛，蟾蜍毒素用於治療心髒水腫及老年性心髒病。
在我國，動物毒素應用於醫藥的研究很早就已經開始了。唐朝柳宗元寫的著名文章《捕蛇者說》中就有這麽一段話：“永州之野產異蛇，黑質而白章，觸草木盡死、以齧人，無禦之者。然得而臘之以為餌，可以已大風、攣踠、瘺癘，去死肌，殺三蟲。”
生物毒素之謎曆經多年，終於部分為人類所破解。當今，許多科學家還在努力研究各種生物毒素，相信隨著科學的發展，它能更好地造福於人類。
生命起源之謎[1]
大約在45億年前，地球誕生了。當時地球的溫度大於2000℃，可想而知，地球上在那時是不存在任何生命的，甚至於連組成生命的簡單的有機化合物都沒有。那麽，地球上的生命是怎樣形成的呢？或者說是怎樣來的呢？這是曆代科學家關心的一個焦點——生命起源之謎。
生命起源的種種學說
在生命起源的問題上，流行著眾多學說，如《聖經》關於上帝造人的說法和我國古代女媧氏造人的傳說極為著名，但是因為歸結到神的力量，離開了從科學角度探討的範圍，因而在科學上沒有實際意義。
天外胚種說 這是19世紀一些人提出來的主張，他們認為地球上的生命來源於地球之外的空間。長時期以來，科學家們一直在不斷探索地球之外生命存在的可能性，但迄今尚未找到明確的答案（我們將在後麵討論這個問題）。然而，即使地球上的生命來自別的星球，那麽在宇宙中同樣有著一個生命起源的問題需要解決。
自然發生說 這是起源於古代的另一種學說，從亞裏士多德到牛頓，這些著名的科學家都相信這個學說。因為有人看見腐肉中長出了蛆，就認為生命是在自然界中“自動”產生的，他們不知道這是蒼蠅在腐肉上產卵的結果，從而得出“腐肉生蛆”的結論。
化學起源說 這一論斷的主要提出者是蘇聯學者奧巴林，但在他以前，已有不少學者提出了類似的學說。例如奧肯就提出：最初的生命是一種原始的“黏液”，一切有機物質都出於這種“黏液”，而它又是從無機物演化過來的。1869年，海克爾指出，地球上的生物最早是“由非生命物質發生的”，其中曆經由簡單到複雜的長期演化過程。赫胥黎也提出過類似的觀點。
為化學起源學說在實踐上取得第一個證明的是德國化學家武勒，他是世界上第一個將無機分子氰氫酸轉化為有機分子尿素的人。1824年，年僅23歲的武勒在研究氰氫酸和氨水這兩種無機化合物的化學作用時，得到了兩種有機物，即草酸和尿素。他的實驗結果驚動了科學界，當時也有人對他的實驗結果表示懷疑，並諷刺挖苦他。為了使實驗結果更加可靠，他又花了4年時間進行係列研究，他用不同的原料和不同的方法，合成了同一種有機化合物尿素。1828年，他發表了《論尿素的人工合成》這一總結性的論文，他的實驗打破了有機物隻能由“有生命的”物體產生的“活力論”，證明有機化合物與無機化合物之間並沒有一條不可逾越的鴻溝。他對他的老師說：“我能夠做出尿素而不需要腎髒，或者說，不需要動物，不論是人或狗。”他的實驗為現代生命起源的研究提供了依據。
奧巴林學說
奧巴林是蘇聯的生物化學家，蘇聯科學院院士，1922年，他在全俄植物學大會上發表了有關生命起源的學說。1924年和1934年，他兩度撰寫了《生命的起源》一書，他在書中汲取了當時各學科的最新成就，進一步闡明了生命起源的問題，此書在世界上產生了很大的影響。
奧巴林學說的主要內容是，無論是“天外胚種說”還是“自然發生說”，都不能解決地球上生命起源的問題，隻有赫胥黎和恩格斯提出的“最初的生命是從非生命物質產生的”觀點才合乎自然界的客觀本性。奧巴林認為，生物體大都由各種有機物組成，所以這些有機物的形成，是生命出現的物質基礎。奧巴林認為，初期地球的大氣層中，存在著甲烷、氨氣和氫氣，另外還有水的存在，通過大自然中閃電和紫外線的照射，逐步產生了簡單的有機化合物，通過這些有機化合物的聚合，逐漸形成了原始生命，正如奧巴林自己所說：“物質從無生命向著有生命發展……首先，在億萬年過程中產生出有機物質，然後有機物質轉變為高分子聚合體，進而形成單個的高分子係統，隻有這些係統的方向性進化才產生出原始有機體——原始的生命形式。”
在奧巴林學說的啟發下，不少科學家進行了實驗性研究，以論證這個學說的正確性，其中最著名的是美國科學家米勒的實驗。1953年，芝加哥大學的研究生米勒在實驗室中製作了一鍋“原始生命汁”，他在密閉的燒瓶中放入水，再灌入混合的甲烷、氨和氫的氣體，他將這瓶混合物煮沸，然後向燒瓶中插入電極，通上6萬伏的高壓電，使之在燒瓶中發生火花放電。反應物經過幾天至一周的反複反應後，變成了棕褐色。米勒對這種反應產物進行了係統的分析，證明其中有甘氨酸、丙氨酸等重要的氨基酸，還有乳酸、醋酸、尿素、甲酸等20種有機物質。實驗結果還表明，有機物質產生的速度快，數量也比原先預料得要多，而且實驗中產生的有機物分子和活組織中存在的有機物分子相一致。1957年，米勒的實驗結果在莫斯科召開的地球生命起源專題國際會議上發表，引起了各方麵極大的重視。
在這以後，在米勒的實驗室和世界上其他實驗室裏，應用火花放電、紫外線照射、衝擊波衝擊、電子束影響等多種方法，並有選擇地改變反應原料，進行了類似的實驗，在產物中得到了多種氨基酸、糖類、嘌呤和嘧啶。我們知道，氨基酸是組成蛋白質的基本物質，嘌呤和嘧啶則是組成核酸（包括DNA和RNA）的基本物質，這些實驗結果有力地支持了奧巴林學說。
關於這些簡單的有機化合物如何形成了生物大分子（如蛋白質、核酸、糖類），而生物大分子又如何形成了細胞，這又是生命起源的謎中謎。目前，仍有科學家在進行研究。關於生物大分子的起源，就有海相起源派和陸相起源派兩個學派，他們都各自在進行模擬實驗，但至今仍沒有滿意的結果，誰能最先解開這個謎？人們在期待著。
地球以外還有生命存在嗎
地球是我們的母親，生活著成百萬種的生物，它們組成了我們多姿多彩的世界。但是，地球之外是否還有生命存在呢？這就是人類一直在探索的宇宙生命之謎。
古時候，科學不發達，人們一直向往著“天上人間”和“天堂”。古人認為，天上是神仙住的世界，於是有了許許多多的故事：嫦娥奔月，仙女下凡，玉皇大帝，王母娘娘等。現在，科學發達了，人們知道那都是古人編出來的童話。但是，地球之外的太空中是否有生命存在，仍然是一個極吸引人的問題。
從理論上來說，宇宙是無限的。地球隻是太陽係中的一顆行星，而太陽係隻是銀河係中一個極小的部分，整個銀河係中，大約有1500億顆恒星，類似太陽係這樣的星球係為數不少，其中與地球類似的行星也肯定是存在的。可以猜測，地球絕不是有生命存在的唯一天體。但是人類至今尚未找到另外一顆具有生命的星球。
哪些天體上可能有生命存在呢？這個天體又必須具備什麽樣的條件呢？我們了解了生命起源的過程之後，認為至少應有這樣幾個條件：一是適合的溫度，也就是要有適合生物生存的溫度，一般應在-50～+50℃之間；二是必要的水分，生命物質諸如蛋白質、核酸和酶的活力都是和水緊密相關的，沒有了水，也就沒有了生命；三是適當成分的大氣，雖然已發現少數厭氧菌能在沒有氧氣條件下生存，但氧氣和二氧化碳對於生命的存在是極為重要的；四是要有足夠的光和熱，為生命體係提供能源。根據這些條件，科學家首先對太陽係除地球以外的其他行星進行了分析：水星離太陽最近，向陽時表麵溫度可以達到300～400℃，不可能存在生命，金星是一顆高溫、缺氧、缺水、有著強烈陽光輻射的行星，也不可能有生命存在；木星、土星、天王星、海王星和冥王星幾顆行星離太陽很遠，它們的表麵溫度低，一般都在-140℃以下，環繞它們的大氣成分主要是氫氣，其次是甲烷和氨，因此，在這幾顆行星上，也不可能有生命存在。
太陽係中唯一有可能存在生命的星球是火星。關於火星上是否存在著生命的問題，也已爭論了100多年，隨著航天技術的迅速發展，這個謎已經揭開了。
火星與地球有不少相似之處：地球自轉一圈是23小時56分，火星自轉一圈是24小時37分；地球自轉軸與軌道平麵有23度27分的傾角，而火星的傾角是24度，所以火星和地球一樣有晝夜，有四季，火星的兩極也和地球一樣，被冰雪封凍著。更有趣的是，1879年，意大利的一位天文學家觀察到火星表麵有很多黑色的、縱橫的線條，於是人們猜測這是火星人開挖的運河。人們還觀察到火星表麵的顏色隨著季節而變化，有人認為這是火星表麵植物隨著季節的變化而改變了顏色。
由於空間技術的迅猛發展，科學家們決定利用宇宙飛船對火星作近距離的觀測，以揭開火星神秘的麵紗。1971年，美國發射的“水手9號”宇宙飛船進入了環繞火星飛行的軌道，給火星拍攝了大量的照片。這些照片表明，意大利天文學家觀察到的所謂“運河”，原來是一連串的暗環形山和暗的斑點。通過近距離觀測還發現，以前觀察到的火星表麵上所謂顏色的四季變化，並不是由於植物的生長和枯萎所造成的，而是由於風把火星表麵上的塵土吹來吹去，才造成了顏色明暗的變化。
宇宙飛船還發現，火星是一個非常幹燥的星球，在它的大氣中雖然找到了水汽，但含量極少，隻有地球上沙漠地區的百分之一；火星的大氣層非常稀薄，百分之九十六是二氧化碳，氧氣含量極少；火星表麵溫度很低；火星上沒有磁場，它的大氣層中又沒有臭氧層，因而不能抵禦紫外線和各種宇宙線的照射，所有這些因素都說明，在火星上生命難以生存。
為了對火星作進一步的考察，1976年，美國又發射了兩艘名叫“海盜號”的宇宙飛船。這兩艘飛船在火星表麵著陸，並進行了一係列的分析和測試，其中有兩項重要的結果，一是在火星的土壤中未能檢測到有機分子；二是在火星表麵取樣的培養中，未發現微生物的存在。這兩項結果直接證明了，在飛船著陸的地區，火星表麵上沒有生命存在。此時，又有科學家提出，生命物質是否會存在於火星的岩層之中呢？這還有待進一步地進行研究。
人們至今尚未能在地球以外的太空中找到生命，但科學家仍然相信在地球以外的宇宙中存在著生命。近年來，通過對落在地球上的一些隕石進行分析，結果發現外空中有有機分子的存在。1976年我國東北吉林省下了場隕石雨，對其中最大隕石塊進行取樣分析後，也找到了有機分子。
結束語
生命起源之謎自人類誕生起就一直縈繞在人類心頭，千百年來眾多的科學工作者一直在孜孜不倦地探求答案。隨著現代科學高度發展，我們完全有理由相信解開這個千古之謎的時候已為期不遠了，科學期待著。