遗传工程的诞生是什么?
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发布时间：2022-11-11 17:36
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时间：2024-09-29 13:18
不过研究起始于细菌而不是它们的寄生物。莱德伯格（Joshua Lederberg，1925—2008）在1952年开创了这条途径。他注意到细菌通过配对结合，过程类似于复杂有机体的*，来交换遗传物质。莱德伯格还观测到有两种不同的类型，他称之为M和F。F菌株都含有他称为质粒的一种物体，会把质粒传递给M细菌。后来证明，质粒含有遗传物质，这是海斯（William Hayes，1918—1994）第二年发现的。几年前刚刚搞清楚遗传密码是由DNA携带的；质粒似乎是一种环状DNA，从细菌染色体的DNA中游离出来。
这一发现为解决医药领域中正在面临的问题提供了立竿见影的帮助。20世纪30年代和40年代发展起来的磺胺药物和抗生素已经运用多年，许多细菌对它们产生了抗药性——难以遏制的流行病又开始卷土重来，特别是在医院里。1959年，有一组日本科学家发现，抗药性的基因是由质粒携带的，一个细菌可以有数个质粒复制件，然后从一个细菌传递给另一个。如果把少量具抗药性的细菌引进一个群体，就会使整个群体迅速地也具有同样的抗药性。
与此同时，早在1946年，正独立对噬菌体进行研究的德尔布吕克和赫尔希发现，来自不同噬菌体的基因可以自发重组。瑞士微生物学家亚伯（Werner Arber，1929—）对这一奇异的突变过程进行了详细观察，做出了惊人的发现。细菌在与敌对的噬菌体作战时采取一个有效的方法：它们用一种酶分解噬菌体的DNA并*噬菌体的生长，这种酶后来就叫“*酶”。噬菌体不再活跃，于是细菌继续自行其是。
到了1968年，亚伯已经可以把*酶定位，并发现它仅位于那些含有特定核苷酸序列的DNA分子上，这些核苷酸序列恰是噬菌体的特征。
亚伯密切观察内在的机制：被分解的噬菌体基因会发生重组。他发现，一旦*，DNA的*端就是“黏性的”。也就是说，如果细菌的*酶不在场，不去阻止重组的发生，则在同一位点已被*的不同基因将会重组，如果把它们放在一起的话。重组DNA——也就是说，来自于不同物种的DNA碎片通过人工方法而合并——的诞生呼之欲出。
接踵而来的是，1969年贝克维斯（Jonathan Beckwith）及其合作者第一次成功地分离出了单个基因，这是细菌中与糖的新陈代谢有关的一种基因。看来一切已准备就绪。
20世纪70年代初，美国微生物学家内森斯（Daniel Nathans，1928—1999）和史密斯（Hamilton Smith，1931—）拿过接力棒，开始培育各种*酶，它们能够在特殊位点上切割DNA。1970年史密斯发现一种酶，能够在一个特殊位置上切断DNA分子。内森斯进一步研究这个过程，找到了制备各种核酸片段的方法，研究了它们的特性和传递遗传信息的能力。现在研究者真正走上了重组DNA之路，这就是说，先是分离出核酸，然后使它们以不同形式重组。史密斯和内森斯由于他们的划时代发现而荣获1978年诺贝尔生理学或医学奖。
1973年柯恩和波亚尔（Herbert Wayne Boyer，1936—）把两种技术——一种技术是把*酶定位于质粒，另一种技术是分离特殊基因——结合在一起，又导致了一个非凡的突破，这就是所谓的遗传工程。他们先是切断从大肠杆菌中发现的质粒，然后把来自不同细菌的基因插入质粒的缺口。再把质粒放回大肠杆菌，于是细菌又像平常那样复制，但复制得到的细菌却变换成了别的细菌。这是一个令人惊奇、功力无比的绝技。其他科学家在随后几个月里纷纷投入研究，他们用其他物种重复这一过程，把果蝇和青蛙的基因插入大肠杆菌。
但并不是每个人都认为这是好主意。1974年伯格（Paul Berg，1926—）和其他生物学家在美国国家科学院的支持下召开了一个会议，拟定了一份指导方针，要求遗传工程应该受到严密控制。从那时起，双方的关系一直处于紧张之中，一方希望进一步探讨遗传工程；另一方则担心会产生不良后果并希望对它有所控制。
但是到了20世纪80年代，遗传工程师成功地生产了好几种特殊的蛋白质，满足了某些病人的需要，如人体生长激素、胰岛素、白细胞介素-2和血液凝固溶解剂。它们还可用来生产乙肝疫苗和改善器官移植受体组织的性能。这些产品大多数是在大型发酵罐里生产的，处于严格控制的环境中，这样一来，对这类遗传工程的反对意见有所减少。再有，遗传工程已经成功地给某些遗传性疾病，例如亨廷顿氏病或杜兴肌营养不良症，定位了基因标志。
1952年，当美国生物学家布里格斯（Robert William Briggs，1911—1983）和金（ThomasJ.King，1921—2000）成功地实施了一项精细的手术时，一个新的探索领域从此打开。他们移走了一个细胞的核，核里含有全部的遗传物质，取而代之的是另一个细胞的核，这就是被称为核移植过程的诞生。
15年后，英国生物学家古尔顿（John Bertrand Gurdon，1933—）在1962年成功地克隆了一个脊椎动物，这是以前从未有过的壮举，他从南非有爪树蛙的肠细胞中取出核，把它移植到同一物种未受精的卵（卵细胞）中。于是，一个新的、完全正常的个体开始发育了——原初意义上的克隆。
从古尔顿的突破，到其他人于20世纪70年代在基因和染色体水平上的突破，对生物体在最基本的水平上如何发挥作用的问题取得了新的认识。
当科学家对基因和DNA了解更多时，在遗传控制方面就有了各种各样的新前景。控制遗传特征的愿望自古有之——只举几个例子，种小麦的农民、马匹的驯养者和养鸽爱好者，多少个世纪来都通过杂交来得到所需的动植物品种。然而现在，围绕基因水平的干预——所有类型的遗传工程都是如此——成了有争议的课题。转基因食品带来了安全性问题，转基因种子的不必要播撒带来了环境安全的担忧。随着非洲国家拒绝廉价的转基因食品——因为他们担心，进口转基因种子会污染当地农作物从而失去他们在欧洲的农产品市场——冲突就成了一个*性难题。
随着人类基因组工程的完成，另一条通向遗传工程的途径——干细胞研究和基因治疗——有了更完备的知识基础。基因治疗的着眼点在于处理或治疗已经确认的近3000种遗传病症。对于许多患者来说，如果没有治疗，将会终生处于痛苦之中，并且常在年轻时就会死去。尽管现在基因治疗还没有被认可为医学治疗，不能用于诊治疾病，但是它正在进行必要的临床测试和安全及功效试验。科学家都很乐观，认为它终将是治疗遗传性疾病的有力新工具。
但是，干细胞研究则面临着伦理争议，因为干细胞（从尚未分化的胚胎中取出的细胞）极为适宜于遗传工程目的，这时胚胎就成了这一过程中的牺牲品。初生胚胎尽管非常幼小，某些团体还是把它看成是个体生命，因此他们认为，一旦进行干细胞研究，个体生命就失去了。在核移植技术运用领域，也遭遇伦理问题，当细胞核被放入一个已经去核的卵中时，在某些团体看来，一个潜在的生命已经遭到破坏。
这就是为什么一只名叫多莉的绵羊在1997年出生时成为如此轰动新闻的原因。
