植物疫苗

人会生病,植物也会生病,植物的病虫害会给农业和林业带来严重的危害。为了确保农业丰收和森林繁茂,科学家们发明出各种各样的化学农药,为植物防病除害。

但是,化学农药在消灭病虫害的同时,也给环境带来了可怕的污染,同时,生产化学农药还要耗费大量的金钱。显然,它不是对付病虫害的最好方法,也不是长远和根本的方法。

众所周知,很早以前人类就已经知道,通过种牛痘的方法,能使人对天花病毒产生终身免疫。这个事例使农业科学家得到启示,既然可以给人注射防病疫苗,同样的方法是否在植物身上也行得通呢?这是一个很有意思的想法,如果成功的话,会使植物得到终身免疫能力。这样,再也不用在农田中喷洒大量的化学农药了,既节约了金钱,又可减少环境污染。

要想达到这个目的,首先要设法将病毒抗体植入到植物体内,并要能够长期存留发挥作用,或者设法使植物体自身产生出抗体。在这样的思路的引导下,1980年,日本的一个研究小组创造了为植物“种牛痘”的新方法,它与人类种牛痘的原理有些相似。因为植物病毒会互相干扰,如果植物体内已经有了一种病毒,往往能阻止其他病毒的生长和繁殖。因此,科学家在预防西红柿生病时,首先把能使植物致病的烟草花叶病毒分离出来,经过长时间培养,使它的毒性慢慢减弱。然后,用高压喷雾器把毒性大为减弱的病毒送到西红柿幼苗体内,这样,就能使西红柿一生都不会感染病毒了。从此以后,植物疫苗的研究走上了飞速发展的道路。

随着现代基因工程的诞生,人们不仅能“改造”动物,也可以“改造”植物,这使植物疫苗的研究进入到一个崭新的领域。

新技术的出现,使植物疫苗研究发生了革命性的变化。这项新技术被称为转基因技术,也就是分子遗传学和基因工程的一项实验技术。它能够通过显微注射、基因枪、病毒感染等多种途径,将需要发挥作用的基因转入到某种生物的胚胎细胞中,并在这种生物体内产生出生物学效应。

1982年,美国孟山都公司和比利时肯特大学的科学家,利用转基因技术,成功地将具有抗菌能力的卡那链绿菌的基因转入到向日葵植株内,使它的抗病能力大大增强。在首次成功的鼓舞下,他们又对烟草、胡萝卜等植物进行了实验,并获得了成功。

疫苗使植物产生了抗病能力,能不能培育出某种植物,使它不仅自身具备免疫力,而且人类吃了这种植物后,就像注射过疫苗一样,也能产生出终生免疫力呢?这是一个十分大胆的设想,要想实现尽管困难重重,但在理论上还是行得通的。于是,科学家朝这个方向又开始了新的努力。

进入20世纪90年代之后,美国得克萨斯州立大学的科学家利用转基因技术,培养出一种奇特的“土豆疫苗”。这种土豆具有抗乙肝病毒的作用,动物吃了它以后,体内的免疫系统会产生出乙肝病毒抗体,对乙肝病毒就有了免疫能力。“土豆疫苗”的问世受到了广泛的欢迎,因为它价廉物美,安全有效,与以往用动物血清或人血清制造疫苗的方法相比,大大降低了成本。

但是,“土豆疫苗”有个很大的缺陷,就是对人类不太适宜。因为对人类来说,土豆是一种不能生吃的食物,如果把土豆煮熟了,疫苗会因为高温而受到破坏,使免疫能力大大减弱,甚至完全丧失。

为了弥补这一缺陷,必须寻找一种能生吃的植物作为植物疫苗。经过无数次的实验之后,美国康乃尔大学独立研究所的生物技术专家,终于选定香蕉作为研究免疫载体的对象。

香蕉的确有许多优点,它除了可以生吃外,价格也很便宜,而且又可以普遍种植。我们知道,生产一支普通的疫苗,成本通常要高达几十美元,甚至100多美元,而通过大面积种植生产出来的“香蕉疫苗”,只需要几毛钱就够了。

前不久,美国的细胞生物学家米奇·海因到非洲考察,发现那儿霍乱横行,许多当地人由于贫穷,买不起昂贵的抗霍乱疫苗,结果悲惨地死去。米奇·海因回国后,决心改变这一现状。

他首先从霍乱病菌中分离出无毒的霍乱抗原,“剪下”霍乱抗原基因,再把它“缝合”到生活在土壤中的一种细菌体内,然后让苜蓿感染这种细菌,于是,霍乱抗原的基因就移植到苜蓿体内的细菌中了。一切准备就绪后,米奇·海因对这种苜蓿进行大规模培养,使培养出来的苜蓿都具有能抵抗霍乱病菌的抗原。

这是一项非常了不起的研究成果。因为在非洲和一些发展中国家,由于医药科学比较落后,而霍乱病菌经过许多代的变异,对青霉素、链霉素等一些普通抗生素产生了耐药性,使患病者得不到有效治疗。有了“苜蓿疫苗”,人们只要吃上一盘可口的苜蓿色拉,就可以获得抵抗霍乱病菌的免疫力,那将能挽救多少人的生命啊!

现在,科学家们正在培育能预防白喉、龋齿、肝炎等疾病的“蔬菜疫苗”和“水果疫苗”。但是,这些还仅仅是实验室的成果,要想把它转化为大规模生产,还有许多难以逾越的技术障碍。其中最使科学家伤脑筋的是难以控制其含量,也就是说,植物疫苗中致命疾病的抗原含量必须保证精确,既不能多也不能少,因为少了无法起到免疫作用,多了又会使人有患上疾病的危险。

在已经到来的21世纪,科学家们正在全力以赴地攻克难关,为普及植物疫苗铺平道路。也许用不了多久,将植物变成疫苗,就会像生产抗生素那样方便,到了那时候,远离大医院的乡村山区居民,只要吃一根香蕉或一个苹果,就可以预防某种疾病,这将是多么诱人的前景啊。