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2014-01-27T05:08:45Z

以“{{百科小图片|bk81j.jpg|}}根据遗传学原理，按照人们预先设计的生物蓝图，对生物的遗传物质进行有计划的操作，以达到定向改...”为内容创建页面

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{{百科小图片|bk81j.jpg|}}根据遗传学原理，按照人们预先设计的生物蓝图，对生物的遗传物质进行有计划的操作，以达到定向改造生物的遗传组成，使其获得新的遗传性状，这个工程称为[[遗传工程]]。

“遗传工程”有广义和狭义之分。广义的“遗传工程”包括[[细胞]]水平上的遗传操作（[[细胞工程]]）和[[分子]]水平上的遗传操作（[[基因工程]]）；狭义的“遗传工程”就是基因工程（genetic engineering）——参见[[重组]]DNA技术（recombinant DNA technology），1980年Hobom B.采用合成[[生物学]]（synthetic biology）的概念，2000年Kool E.重新定义合成生物学为基于[[系统生物学]]的遗传工程，由于人工DNA的合成、全[[基因]]乃至[[基因组]]的合成，21世纪遗传工程已经进入了人工设计与合成生物系统的基因结构、基因调控网络、乃至基因组的时代。

一种遗传学技术，借助生物化学的手段，将一种生物细胞中的遗传物质取出来,在体外进行切割和重新组合，然后引入另一种生物的活细胞内，以改变另一种生物的遗传性状或创造新的生物品种，也叫基因工程。

俗话说：“庄稼一枝花，全靠肥当家。”在肥料中，氮肥又是最重要的一种。

各种庄稼在生长过程中都需要大量的氮肥。可偏偏[[大豆]]、花生等豆科作物却可以少施氮肥，甚至不施氮肥，也会长得很好。这是为什么呢？原来每棵豆科作物自己都有许多“小化肥厂”。这些“小化肥厂”就是生长在它们根部的大批[[根瘤菌]]。根瘤菌有个特殊的本领——固氮。它们能够把空气中的氮气收集起来，制造成氨，不断地供给豆科作物使用。

除了豆科作物，其他农作物像[[小麦]]、水稻、玉米、[[高粱]]等，都没有这样的“小化肥厂”，要想获得高产，就要施大量的氮肥。

有没有一种办法，让这些禾本科的作物自己制造氮肥，自给自足？在出现了“遗传工程”这门新科学以后，这种幻想才有了实现的可能。

什么是遗传工程

“遗传”，说的是生物方面的事儿；“工程”，说的是建筑方面的事儿。

“遗传”和“工程”怎么连在一起呢？难道人们可以像设计新的建筑物那样，来设计新的生物吗？

不错，正是这样。遗传工程这门新科学，要干的就是这件事。

大家都知道，各种生物都跟它们的上一代基本相同，也能生出和它们基本相同的下一代来。这种现象叫做遗传。但是，下一代跟上一代又不可能完全相同，总会发生一些极细微的差异。这种现象叫做[[变异]]。那么，遗传和变异是由什么决定的呢？经过科学分析，现在已经断定，这种物质就是[[核酸]]。核酸主要集中在每个[[细胞核]]里。生物的下一代接受了上一代的核酸，这些核酸对它们的生长和发育起着决定性的作用。所以只要深入研究核酸的[[化学]]结构，就可以揭开遗传和变异的奥秘。

核酸是一种非常复杂的[[化合物]]，它有两种：一种是[[脱氧核糖核酸]]，通常用DNA代表；另一种是[[核糖核酸]]，通常用RNA代表。

我们就以脱氧核糖核酸来说吧，它是一种高分子长链多聚物，一个分子是由几十个到几十亿个以上的[[核苷酸]]组成的。核苷酸又可以分成四种类型。这四种类型的核苷酸的排列次序不同，就决定了各种生物的遗传性。核苷酸好比电报字码，电报字码虽然不多，编排顺序却可以千变万化，每一组不同的字码编排代表一个中文意思。同样的道理，核苷酸虽然只有四种类型，成千上万个核苷酸编排顺序的不同，就成了不同的遗传基因。正因为核苷酸的编排顺序类似电报密码，人们就把它称作“[[遗传密码]]”。生物就靠脱氧核糖核酸分子长链上的各种不同的“遗传密码”，保证遗传性状一代一代传递下去。如果“遗传密码”出了一点错误或遗漏，必然会影响下一代的[[生长发育]]而发生变异。

既然遗传基因就在脱氧核糖核酸分子长链上，那么，人们如果识别了这些密码，能不能通过增添或除去一些基因，有目的地改造生物呢？

遗传工程就是根据这种设想产生的。它用类似工程设计的办法，先对生物进行设计，把一种生物体内的脱氧核糖核酸分子分离出来，经过人工“剪切”，重新组合，再安到另一种生物的细胞里，使这种生物具有某些新的结构和功能。

给[[细菌]]做手术

把这种设想变成现实，当然不是一件容易的事情。现在许多国家的科学家都在研究这项技术，并且已经摸出了一些门道。

举个例子来说，我们想使某种细菌能像蚕一样合成丝[[蛋白]]，产生出[[蚕丝]]来，就可以把蚕的脱氧核糖核酸的分子分离出来，“剪切”下来制造丝蛋白的“基因”。再从细菌的细胞里提取出一种叫“[[质粒]]”的脱氧核糖核酸分子，把它和“剪切”下来的基因接在一起，再送回到细菌的细胞里去。

这个办法说起来简单，可是要做到这一点起码要有两种酶。因为脱氧核糖核酸的分子非常小，要用[[电子显微镜]]才看得见，要把它链卜的制造丝蛋白的“基因”“剪切”下来，当然不能用普通的剪刀，而要用一种“[[限制性核酸内切酶]]”。这是一种[[蛋白质]]，它有个特殊的本领，能识别脱氧核糖核酸分子上特定的[[位点]]，把它分成长短不一的片断。有时候恰到好处，剪下来的是整个基因，有时候也会把基因剪坏。那也不要紧，因为到目前为止，已经发现了上百种限制性核酸内切酶，等于有了上百种各种各样的剪刀，总能挑选到一种合适的不会把基因剪坏的“剪刀”。细菌细胞内的一种叫做“质粒”的脱氧核糖核酸分子，也要用同样的“剪刀”来剪，这样才能使两个“切口”正好互相吻合。为了使它们连接得更加牢靠，还要用另一种酶，叫做[[连接酶]]，把接缝抹掉。

经过了这样一套手术，细菌将会像蚕那样合成丝蛋白，有了生产丝的本领。

到现在为止，这个办法还处在试验阶段，没有实际应用。但是我们相信，沿着这条道路走下去，将来总有一天，可以把动植物的遗传基因[[移植]]到细菌里去，或是把细菌的遗传基因搬到动植物细胞中来。这样，人们就有可能创造出许多新品种的生物。到了那个时候，遗传工程这套新技术，就会广泛地应用到农业、工业、医学和国防上去，使这些领域发生惊人的变化。

人工创造生物新品种

人家知道，培育优良品种是提高粮食产量和质量的重要途径。目前最有效的育种方法是有性杂交。但是，这种方法只能在同种生物之间或者[[亲缘关系]]很近的生物之间才能进行，亲缘关系远的生物，如禾本科作物小麦和豆科作物大豆就不能杂交，因为它们的[[生殖细胞]]不能结合。

“遗传工程”不受这个限制。目前科学家们想把豆科作物的根瘤菌里能固氮的基因取出来，移植到生活在小麦、水稻、玉米这些庄稼根旁边的细菌里去，使这些细菌也有固氮的本领。这种本领能一代一代传下去，不断地供给植物氮肥。

科学家们还准备采取另外一种办法，干脆不用细菌帮忙，直接把根瘤菌的[[固氮基因]]移植到小麦、水稻、玉米这些庄稼的细胞里去，使它们自己就能固氮。如果这个办法成功了，就等于给每棵庄稼办了一个“小化肥厂”。现在我国农村每个生产队每年都要买化肥，将来这一大笔钱就可以省下来了。

让细菌给我们制药

遗传工程在工业生产上，也将产生很大的影响。我们也来举一个例子：

治疗[[糖尿病]]的特效药[[胰岛素]]，目前是从猪、牛等牲畜的[[胰腺]]中提取出来的。一吨胰腺只能生产半两多一点的胰岛素，远远跟不上糖尿病病人的需要。如果我们把胰腺细胞里产生胰岛素的基因移植到[[大肠杆菌]]里去，就能使大肠杆菌产生胰岛素。大肠杆菌的繁殖比高等生物快得多，在合适的条件下，繁殖一代只要25分钟，最多也超不过两小时。这项试验一旦成功，胰岛素的产量就可以大大增加，成本也可以大大降低。

治疗[[遗传疾病]]

遗传工程还能帮助人治疗遗传性[[疾病]]。

有的人成了天生的[[白痴]]，同由于他们身体的细胞里缺少了一种“[[半乳糖]]酶”。医生为了治这种病，就可以把细菌产生半乳糖酶的“基因”提取出来，移植到病人身体的细胞里去，使病人自己能产生半乳糖酶，这就有可能把白痴治好。这种应用遗传工程的医治办法叫做[[基因治疗]]。

据统计，人类的遗传疾病有一两千种之多，目前大多是不治之症。随着遗传工程的发展，将来有可能成为可治之症。这是多么令人高兴的事情啊！

遗传工程是一门新兴的科学，这几年发展很快，许多国家都在研究。但是国外也有些人反对搞遗传工程。他们害怕产生出容易引起[[癌症]]的[[病毒]]或细菌，使癌症广泛流行；害怕产生出耐抗菌素的新菌种，给治病造成困难；还害怕扰乱和破坏了正常细胞的功能，造成奇怪的疾病……在美国，这个问题曾引起了科学界激烈的争论，还规定了一些安全措施。

对遗传工程的种种顾虑，都是根据现有的知识推测出来的，是不是真的那么危险，还要通过实验来确定。我们开展这项研究工作，当然要认真对待，采取必要的安全措施，但是害怕是完全不必要的。

一门新科学给人类带来的是祸还是福，其实并不决定于这门科学本身，就像原子能那样，既可以用来造福于人类，也可以用来做杀人武器。我们研究遗传工程，应该努力发展它对人民有利的方面，限制和消灭它对人民有害的方面，更要警惕和反对利用遗传工程进行生物战争。我们相信遗传工程一定能成为人类改造自然、征服自然的有力工具。

[[分类:基因]]

遗传工程 - 版本历史

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