光与生物工程

第四节　光与生物工程

灯光捕鱼利用的是鱼类的趋光性，它可算是一项简单朴素的光生物技术。光生物技术就是用光来调节生物的生长、发育和行为的技术。我们知道，光是地球上一切生物的能量来源，是一切生物最重要的环境因素之一。生物的进化和适应离不开光，生物的结构、功能、发育、行为均受到光的强烈影响。光生物技术的研究中心是：确定光照的最适宜的波长、强度、偏振性和持续时间等，达到用光调节生物生长、发育和行为的最佳效果。

我国吉林省的一些科技工作者长期深入研究用光照提高栽培人参的品质和产量，设计了许多新技术，如接近光饱和点和连续光照，使用拱形调光棚，配以红、蓝光透过能力较强的浅黄色薄膜等等。这些光生物技术已取得了喜人的成果。吉林省有一个县的65万平方米作物面积达到了每平方米产栽培人参1．12千克的世界最高水平，而且人参的各种皂甙含量的总体水平赶上了先进国家韩国和日本。

光照对动物的生长发育也有明显的调节作用。有人在猪圈中分别配置了白光、蓝光和红光，每照射12小时，光照强度为10—20勒克斯。和不照光的猪圈相比，白光使猪每天多增加体重26克，蓝光为13克，而红光则达到了43克。有人又拿牛作了试验，发现同样的肉用牛，每天接受16小时光照的比每天接受9—12小时光照的要多长肉10%；而奶牛每天接受16小时光照比自然光照条件下要增加10%产奶量。类似的光照试验还曾以山羊的配种和产羔、母马的发情和排卵、家禽的产蛋率和产肉率为课题，都取得了令人满意的结果。目前有一些先进国家，光照管理又被列为动物饲养的重要管理项目。

光对生物细胞的影响还孕育出一项崭新的医疗技术。

有一种很棘手的儿科疾病叫做新生儿黄疸症，是由于新生儿体内胆红素过高而引起的。现在有一种先进而安全的治疗方法——光疗法，就是用波长450毫米的光照射新生儿全身（眼睛除外）。治愈率很高。原理是胆红素是一种光敏物质，对波长450毫米的光尤其敏感。在光的作用下，许多胆红素分子会转变成水溶性的化合物排出体外，从而达到妙手回春的治疗效果。最令人感兴趣的，莫过于用一种光敏药物——卟啉类药物来治癌了。这种卟啉类药物有两大特点。一是对光敏感。在波长为625纳米左右的光照下，它会改变结构的特性，杀伤所在部位细胞。二是对肿瘤细胞有亲和力。它进入人体后随血液流动，对正常细胞冷若冰霜，与肿瘤细胞却是一见如故，难舍难分。因为具有这两大特点，它作为肿瘤克星就很好理解了。在确定适宜的剂量后，向患者注射这种卟啉类药物，过几天这些药物分子会聚集在肿瘤部位。这时再用625纳米的光进行定期照射，肿瘤会逐渐变色、渗血、干燥、萎缩。一二周后会长出新的组织。至今，已有不少肿瘤患者在这种治疗手段的帮助下获得了新生。