DNA双螺旋结构、遗传密码的发现和部分基因排序的测定,打开了人类认识生命奥秘的大门。但科学家们已不再满足于仅仅是探索、揭示生物遗传的秘密.而是开始跃跃欲试干预生物的遗传特性。
也就是说,要像《圣经》中的上帝那样设计并创造生命。如果将一种生物的遗传基因植入到另外一种生物的细胞中,不就可以按照人类的愿望创造出新的生物了吗?实现这一愿望的技术,就是基因工程技术。
20世纪60年代以后,基因工程技术取得了迅速发展。今天的人们,已对"基因重组"、"克隆"、"转基因"等新名词耳熟能详,而且这些技术的产品也悄悄地来到了我们的身边,正在改变着我们的生产与生活。
很多人都听说过关于美人鱼的传说,丹麦作家安徒生的童话《海的女儿》中那位美丽善良的小人鱼公主更是妇孺皆知,我国古籍中也曾有过美人鱼的描述:"水中有白骥,状类妇人,乳阴具毕,唯尾似鱼。"尽管到目前为止,大千世界是否真的存在这一生物尚无定论,但在基因工程出现以后。这种生物完全有可能被生物学家们制造出来。
每当我走进父亲的办公室,总会看见他桌上放着的一些培养皿,里面装的是菌群,他们就像一个住着许多居民的城市,在每一种细菌中都有一个国王,他长得瘦瘦的、高高的。国王有很多仆人,这些仆人长得矮矮胖胖的,跟皮球差不多。父亲把国王叫做"DNA",仆人叫做"酶"。国王就像一本书,仆人们做的每一件事情在这本书中都有记载。对于我们人类来说,国王记载的这些细目是个谜。
我爸爸已经发现了其中的一个仆人,他的工作就像一把剪刀,如果有外国国王来侵犯一个细菌,这个仆人就会把他剪成小碎片,但他不会对自己的国王造成任何伤害。
DNA的分子链切开后,还得缝接起来以完成基因的拼接。1967年,世界上有5个实验室几乎同时而且独立地发现并提取出一种酶,这种酶可以将两个DNA片段连接起来,修复好DNA链的断裂口。它和内切酶是一对好搭档,一个切,一个接,共同在DNA分子重组中扮演重要角色。1974年以后,科学界正式肯定了这一发现,并把这种酶叫作DNA连接酶。从此,DNA连接酶就成了名符其实的"缝合"基因的"分子针线"(或称"分子胶水")。只要在用同一种"分子剪刀"剪切的两种DNA碎片中加上"分子针线",就会把两种DNA片段重新连接起来。
美国生物化学家P·伯格(1926- )在1960年以敏锐的科学预见力提出个大胆的设想:是否可以创造出种人工方法,把外界的遗传基因引入动物体内,实现DNA重组,以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢? 1972年,伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后,再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来,于是产生了一种新的重组DNA分子,首次实现两种不同生物的DNA体外连接,获得了第批重组DNA分子,这标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。
基因会发生突变,突变可以自发,也可以诱发,这是每个稍有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M·史密斯(1932-2000)发明定点突变法之前,突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变,突变株必须在生物性状上有所改变,才能确定有突变发生,但除非用分子生物学方法或者遗传学方法找到此突变处,否则无法确定突变位置。也就是说,这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的,该法可经由设计好的寡核苷酸,在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变。
2003年2月14日,英国罗斯林研究所宣布,"多利"由于无法治愈的进行性肺部感染,被实施了安乐死,享年仅6岁半。一般绵羊的寿命为12年左右,"多利"正当壮年,为何未老先衰,这与它是克隆的"身份"有关系吗?如同6年前它的出生一样,它的死亡也受到了世界各国的普遍关注。从古到今,恐怕没有一只动物的生死如此牵动全人类的心。
转基因植物是指科学家在实验中通过植入其它生物的基因,改变植物原有的基因,再制造出具备新特征的植物。转基因和杂交是完全不同的概念。杂交只能在同类之间发生,如水稻A和水稻B杂交;而转基因则可以提取某种植物甚至动物的基因,将其移植到植物上。
随着基因科学的逐步发展,原本只有在神话传说中才可以看到的变绿叶为鲜花的情形,现在可以在现实生活中得以实现了。
1983年,世界上第一株转基因植物在美国问世。1986年转基因植物走出实验室,经美国政府批准在田间进行种植试验。1994年5月18日,美国联邦食品和药物管理局正式批准了第一种转基因作物——西红柿上市销售,但必须有特别注明,由此开创转基因植物商业的先河。
美国加州基因公司利用他们获得专利的基因技术,将西红柿中引起腐烂的基因加以复制之后,再重新以颠倒的方向注回西红柿,因而中止了西红柿内腐烂过程。
美国科学家培育出一种转基因鼠,它们大脑中可以产生更多的刺激神经纤维生长的蛋白质,具有较强的学习能力。在迷宫实验中,转基因鼠觅食本领比普通鼠要高许多,同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。通过转基因鼠的培育,科学家进一步认识到神经生长在促进大脑功能方面的重要性。
转基因鼠培育者是美国西北大学的阿瑞·鲁腾勃格教授和他的同事,他们给实验鼠移植了一种新发现的基因。该基因能促进转基因鼠大脑中产生大量与生长相关的GAP-43蛋白质。
1977年,美国加利福尼大学的生物化学家H·W·博耶等人,用基因重组技术,在大肠杆菌中制造出5毫克的人生长激素抑制因子。如果用传统的办法从羊脑中提取5毫克生长激素抑制因子,那就要有50万个羊脑。这是工程基因工程应用的一大胜利。
糖尿病是患者胰腺不能正常分泌胰岛素,引起血糖过高所致,其死亡率仅次于癌症和心脏病。全世界的糖尿病患者已达数千万人。20世纪初,医生们就采用胰岛素治疗糖尿病。