余玖銀

19世紀(jì)末期，科學(xué)家們注意到某些物質(zhì)可能在生物體內(nèi)發(fā)揮調(diào)節(jié)生長(zhǎng)、發(fā)育、代謝等生理功能的作用，然而，這些物質(zhì)究竟是什么，以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用，卻一直是個(gè)謎。直到20世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家貝利斯和斯他林首次明確提出了“激素”這個(gè)概念。他們?cè)谘芯肯^(guò)程中胃酸分泌的問(wèn)題時(shí)，發(fā)現(xiàn)一種叫做促胰液素的物質(zhì)可使胰腺分泌胰液。隨后，科學(xué)家們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多其他的激素，如甲狀腺激素、腎上腺素、胰島素等。這些激素的發(fā)現(xiàn)極大地推動(dòng)了生物學(xué)的發(fā)展，并為臨床醫(yī)學(xué)提供了新的治療方法。

一、激素研究中加法和減法原理

激素研究中的減法原理和加法原理是兩個(gè)重要的概念，可幫助學(xué)生理解激素如何影響生物體的生理過(guò)程。

激素研究中減法原理常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)操作：①手術(shù)但不摘除內(nèi)分泌腺（假手術(shù)）；②手術(shù)摘除內(nèi)分泌腺出現(xiàn)癥狀。

激素研究中的加法原理常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)操作：①手術(shù)摘除內(nèi)分泌腺出現(xiàn)癥狀；②手術(shù)摘除內(nèi)分泌腺出現(xiàn)癥狀+向摘除內(nèi)分泌腺的個(gè)體植入被摘除的腺體或注入被摘除腺體的提取物；③手術(shù)摘除內(nèi)分泌腺出現(xiàn)癥狀+從被摘除內(nèi)分泌腺中分離純化得到物質(zhì)X，物質(zhì)X經(jīng)靜脈注入被摘除腺體的個(gè)體內(nèi)。如正常狗摘除胰腺（胰島）變成糖尿狗，注入胰島提取物，狗被治愈，正常公雞摘除睪丸后變成第二性征消失的閹雞，植入睪丸，變成表現(xiàn)公雞性征的閹雞。

例1 生長(zhǎng)抑素（SS）能抑制生長(zhǎng)激素（CH）的分泌，半胱胺可以降低動(dòng)物體內(nèi)SS水平，導(dǎo)致CH水平提高。某研究小組將若干健康且生理狀態(tài)相同的大鼠平均分成甲、乙、丙三組，對(duì)各組的實(shí)驗(yàn)處理如表1所示。在適宜條件下正常飼喂一段時(shí)間后，測(cè)定三組大鼠的體重變化。下列分析不合理的是（ ）。

A.本實(shí)驗(yàn)在控制變量中采用了“加法原理”

B.甲組是對(duì)照組，①處的操作是不做任何處理

C.乙組的預(yù)期結(jié)果X可能為“+”

D.本實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證生長(zhǎng)抑素對(duì)大鼠生長(zhǎng)發(fā)育的作用

解析 與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素稱(chēng)為“加法原理”，在本實(shí)驗(yàn)中，人為的注射生長(zhǎng)抑素、灌服半胱胺，屬于“加法原理”，A正確；甲組是對(duì)照組，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)遵循單一變量原則，因此①處的操作是注射適量生理鹽水，B錯(cuò)誤；乙組注射生長(zhǎng)抑素，生長(zhǎng)抑素能抑制生長(zhǎng)激素的分泌，因此乙組的預(yù)期結(jié)果X可能為“+”，C正確；本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制生長(zhǎng)抑素含量這一單一變量，驗(yàn)證了生長(zhǎng)抑素對(duì)大鼠的生長(zhǎng)發(fā)育有影響，D正確。答案：B

加法原理是指通過(guò)增加某種激素的量來(lái)觀察對(duì)生物體的影響，減法原理則是指通過(guò)減少或抑制某種激素的產(chǎn)生或作用來(lái)觀察對(duì)生物體的影響。

二、研究動(dòng)物激素生理功能的常用方法

1.飼喂法和注射法

下丘腦、垂體和胰島分泌的激素都是多肽類(lèi)或蛋白質(zhì)類(lèi)激素，這類(lèi)激素只能通過(guò)注射方式給藥，而不能口服，因?yàn)樗鼈儠?huì)在消化道中被分解失去活性。相反，甲狀腺激素、性激素等非蛋白質(zhì)類(lèi)、非多肽類(lèi)激素則可以通過(guò)飼喂法進(jìn)行給藥，在進(jìn)行注射實(shí)驗(yàn)時(shí)，空白對(duì)照組應(yīng)注射等量的生理鹽水，而不能使用蒸餾水；在進(jìn)行飼喂實(shí)驗(yàn)時(shí)，空白對(duì)照組可以飼喂蒸餾水。

2.摘除法和移植法

摘除法是指通過(guò)手術(shù)或其他方式去除動(dòng)物體內(nèi)的某個(gè)器官或組織，以觀察其對(duì)動(dòng)物生理功能的影響。如探究甲狀腺激素缺乏對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝的影響，實(shí)驗(yàn)組：摘除小鼠的甲狀腺，對(duì)照組：手術(shù)但不摘除甲狀腺。移植法往往和摘除法一起使用，如甲狀腺激素缺乏對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝的影響，實(shí)驗(yàn)組：手術(shù)摘除小鼠的甲狀腺+“植入被摘除的甲狀腺”或“注入被摘除甲狀腺的提取物”或“從被摘除甲狀腺中分離純化得到甲狀腺激素，甲狀腺激素經(jīng)靜脈注入被摘除腺體的小鼠體內(nèi)”，對(duì)照組：摘除小鼠的甲狀腺。

例2 某科學(xué)家為了研究性激素在胚胎生殖系統(tǒng)中的作用，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在家兔胚胎生殖系統(tǒng)分化之前，通過(guò)手術(shù)摘除即將發(fā)育為卵巢或睪丸的組織。當(dāng)幼兔出生后，觀察它們的性染色體組成及外生殖器表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2：

據(jù)此可知，以下錯(cuò)誤的是（ ）。

A.發(fā)育出雄性器官需要來(lái)自睪丸提供的激素信號(hào)，當(dāng)這一信號(hào)缺失時(shí)，胚胎發(fā)育為雌性

B.可增設(shè)實(shí)驗(yàn)：摘除即將發(fā)育為卵巢或睪丸的組織，給予一定量睪酮，觀察胚胎發(fā)育的性別

C.從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，本實(shí)驗(yàn)和增設(shè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了“減法原理”和“加法原理”

D.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，本實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明了生物的性狀可由遺傳因素和環(huán)境因素共同控制

解析 由題意知，生殖系統(tǒng)形成之前摘除睪丸，性染色體組成為XY的個(gè)體發(fā)育成雌性，說(shuō)明發(fā)育成雄性的個(gè)體需要睪丸提供的激素信號(hào)，缺乏該信號(hào)時(shí)，發(fā)育為雌性，A正確；摘除即將發(fā)育為卵巢或睪丸的組織，會(huì)缺乏相應(yīng)信號(hào)，提供睪酮（雄性激素）會(huì)使個(gè)體發(fā)育為雄性，B正確；本實(shí)驗(yàn)和B項(xiàng)的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了生殖器官的摘除和額外提供性激素的操作，即應(yīng)用了“減法原理”和“加法原理”，C正確；題干中未涉及環(huán)境因素對(duì)性別發(fā)育的影響，D錯(cuò)誤。答案：D

三、激素研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象和觀測(cè)指標(biāo)

為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性，在對(duì)動(dòng)物進(jìn)行分組時(shí)應(yīng)遵循以下基本要求：選擇性別、年齡、體重相同，生理狀況相似的動(dòng)物，并將它們隨機(jī)平均分配到各個(gè)實(shí)驗(yàn)組中，每組應(yīng)包含數(shù)量相等的多只動(dòng)物。

測(cè)量指標(biāo)：甲狀腺激素，可以通過(guò)觀察新陳代謝速度的變化（如動(dòng)物耗氧量的變化等）以及生長(zhǎng)發(fā)育情況（如蝌蚪變態(tài)發(fā)育的情況等）來(lái)衡量其作用，胰島素，可以通過(guò)觀察低血糖癥狀（如昏迷等）來(lái)評(píng)估其效果。胰高血糖素，可以通過(guò)檢測(cè)血糖或尿糖含量來(lái)評(píng)價(jià)其作用，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的具體情況，合理控制激素的用量，以確保實(shí)驗(yàn)的有效性和安全性。

（收稿日期：2024-02-13）