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随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密被揭示一特别是当人们了解到遗传密码由信使RNA转录表达以后，生物学家不再仅仅满足于探索揭示生命的奥秘，而是群情激昂，跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生命。这是一个令人着迷的构思：假如将一种生物的DNA中的某个遗传密码片段连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗？这种做法史无前例，很像技术科学的工程设计，即依据人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“组装”成新的基因组合，创造出新的生命体。这种完全如人类所愿、由重新组装基因到新生命产生的生物科技被称为“基因工程”。 第一个把上述大胆、神奇的设想变为现实的是美国人科恩。1973年，科恩将两种不同的基因拼接在一个质粒中，从而拉开了基因工程时代的大幕。科恩本人也以DNA重组技术发明人的身份向美国专利局申报了世界上第一个基因工程的技术专利。1973年，身为美国斯坦福大学教授的科恩，从大肠杆菌里取出了两种不同的质粒，它们各自具有一个抗药的基因，分别对抗不同的药物。科恩把两种质粒上不同的抗药基因“裁剪”下来，再把这两种基因“拼接”在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌体后，这些大肠杆菌就能抵抗两种药物，而且这种大肠杆菌的后代都具备双重抗菌性。 1974年，科恩又把具有抗青霉素基因的金黄色葡萄球菌的质粒和大肠杆菌的质粒“组装”成杂合质粒放入大肠体内。结果这种大肠杆菌也获得了对青霉素的抗药性。这表明，外来基因在大肠杆菌体内同样可以发生作用。当年，科恩又将非洲爪赠的DNA与大肠杆菌的质粒“拼接”成功，大肠杆菌体内产生了非洲爪赠的核糖体核糖核酸。科恩实验的成功向全世界宣告了一个生物工程发展的光辉前景：基因工程完全可以不受生物种类的限制而按照人类的意愿去拼接基因，组装生命。此后，基因工程成为一门颇受世界各国青睐的前沿科学。在短短的几年内，世界上许多国家的上百个实验室相继开展了基因工程的研究。基因工程一般分为4个步骤：一是取得符合人们要求的DNA片段，这种DNA片段被称为“目的基因”；H是将目的基因与质粒或病毒DNA连接成重组DNA；三是把重组DNA引人某种细胞；四是把目的基因能表达的受体细胞挑选出来。 在以上4个步骤中，第一步至关重要。DNA分子很小，其直径只有五百万分之一厘米，在它们身上动手术是非常困难的，必须要有特殊的工具。这种工具就是一种被称为内切酶的“分子剪刀”。1968年，科学家第～次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶。这种限制性内切酶能够在DNA上寻找特定的切点，认准后将DNA分子的双链交错地切断。自力年代以来，人们已经分离提取了400多种“分子剪刀”，许多“分子剪刀”的特定识别切点已被弄清。用“分子剪刀”把DNA的分子链切开后，还得缝接起来以完成基因的拼接。担当此任的是一种叫作“DNA连接酶”的“分子针线”。1967年，科学家们发现并提取出一种酶，这种酶可以将两个DNA阶段连接起来，修复好DNA链的断裂。要把拼接好之后的DNA分子运送到受体细胞中去必须寻找一种分子小。能自由进出的细胞，而且在装载了外来的DNA片段后仍能照样复制的运载体。科学家发现，基因比较理想的运载工具是病毒、噬菌体和质粒。有了限制性内切酶、连接酶及运载体，基因工程就可以开始了。当然，如果有一种叫作“基因枪”的工具就更加方便了。科学家发明基因枪的目的就是为了将外源基因导人受体细胞。基因枪的结构和枪相似，也是用火药来推动的一种机器装置。基因枪推动一个包着遗传物质钨粒子的塑料弹丸，枪的固定封闭式弹膛里有一特殊金属板，板上有一微孔。这样，金属板就能阻止弹丸的塑料部分进入，但带有外源基因的微粒却可以通过微孔，进入紧贴金属板的植物组织或细胞之中。基因枪最大的好处是将外源基因直接导人完整的细胞而不必除去细胞壁。 |
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