生物工程生物工程的世纪

    历经36 亿年的进化、演变，当今地球上活动着约200 万种生命。人们虽

    然每天一睁眼就能看得见许多“生命”在成长、发展，但是，生命的本质是

    什么？生命的起源又是怎样的？这对于人们来说仍然是个谜。

    究竟用什么手段才能掀开罩在“生命”头上这层神秘的面纱，最终揭示

    生命的奥秘呢？人们寄希望于生物工程。生物工程被称为现代高科技领域中

    改造生命和创造新生命的科学。它是直接或间接利用生物体的机能生产物质

    的技术，是以基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程为主体的生物高技术，已被当今世界作为科学技术活动和发展社会经济极为活跃和最有前途的高新

    技术之一。它不是仅仅局限于实验室的科学。它要用一种崭新的工业体系来

    模拟生命过程。

    生物工程就是“生命的科学”，它直接地切入生命的奥秘之中，揭示着

    许多本质性的生命规律。

    生物工程是生物学和工程学完美结合的一种复杂工程，它将生物学、化

    学、医药学、计算机科学、环境工程学等融为一体。它的发展将逐步解决粮

    食紧缺、能源匮乏、疾病猖肆、环境污染等世界四大难题，极大程度地改变

    世界，造福人类。

    生物工程是本世纪的宠儿。但是，在中国的杜康和西方的巴科斯开始酿

    造酒液的远古时代，酒的发酵过程可以说就 是生物工程产生的摇篮。1929

    年，抗生素(例如青霉素)被发现及随后的大规模生产，引起了发酵技术的

    登峰造极，这一古老的技术奇迹般地挽救了成千上万人的生命。70 年代，基

    因工程、细胞工程应运而生。基因重组技术的突破，给传统生物学工业带来

    了全新观点，揭开了生物工程的序幕，标志着人类已经从认识、利用生物的

    时代，跨进了改造和创造生物的新时代。可以说，基因工程是生命科学过程

    中的一次飞跃。科学家们预测，未来的21 世纪，更是一个以生命科学为基础

    的生物工程的世纪。

    随着生物工程的不断向前发展，一场人才竞争之战也已悄无声息地进行

    着。科技的竞争最终是人才的竞争，网罗最优秀的人才已成为各国政府乃至

    生物工程企业的紧迫任务。全美国有着一支 10 万人的生物工程专业研究队

    伍；日本从事生物技术的科研人员达 7万多人，约占日本科研人员的 1 /5 ，而且30 岁左右的年轻人是主力军； 我国生物工程方面的研究已列入国家重点

    攻关项目，并已从整体和细胞水平进入了亚细胞和分子水平，逐渐形成了分

    子学、细胞生物学和神经生物学三大分支及相应的技术。我国在生物大分子

    的结构、合成、功能研究中，不仅建设起了研究基地，也取得了多项具有国

    际先进水平的重大研究成果，并涌现了一批优秀人才。这些充分显示出我国

    在生物大分子开拓性研究中，有自立于世界之林的能力。

    探索生命的奥秘必定要与生物工程的进展同步。可以设想，未来谁能运

    用生物计算机设计组装生命，谁就将成为掀开生命奥秘的功臣。青少年朋友

    们，努力学习、努力探索吧，也许这“幸运者”就在你们中间!生命之光——基因工程

    生命的奥秘

    “龙生龙，凤生风，老鼠生娃钻壁洞”，“种瓜得瓜，种豆得豆”，这

    些都是遗传。

    生物为什么会遗传？拿人来说，最初仅仅是父亲的一个精细胞和母亲的

    一个卵细胞，结合在一起，一步一步就发育成了胚胎、婴孩，发育成了儿童、成人。下一代和上一代之间的物质联系仅仅是两个细胞。那么一丁点儿的物

    质联系就足以确定下一代是人而不是其他什么动物，足以确定下一代在外

    貌、体质等方面酷肖父母。多少年来，人们一方面赞美大自然的神奇造化，一方面苦苦思考：生物遗传的物质基础到底是什么？

    进入20 世纪中叶，一批批科学家在遗传学领域里的辛勤耕耘有了收获，这个问题的答案开始清晰起来，生物的遗传物质是DNA 。 DNA 的正式名称叫脱

    氧核糖核酸，它隐藏在染色体内。染色体是细胞核的主要成分(低等的原核

    细胞例外)，而DNA 则是染色体的核心部分，是染色体的灵魂。

    DNA 直接控制着细胞内的蛋白质合成，细胞内的蛋白质合成与细胞的发

    育、分裂息息相关。细胞如何发育、如何分裂决定着生物的形态、结构、习

    性、寿命……这些统称为遗传性状。DNA 就通过这样的途径来控制生物的遗

    传。当然，这是简略的说法。

    远在发现DNA 之前，一些生物学家推测生物细胞内应该存在着控制遗传

    的微粒，并把它定名为基因。现在人们清楚了，基因确实存在着。一个基因

    就是DNA 的一个片段，是DNA 的一个特定部分。一个基因往往控制着生物的

    一个遗传性状。比如，头发是黄还是黑，眼睛是大还是小，等等。准确地说，一个遗传性状可以由多个基因共同控制，一个基因可以与多个遗传性状有

    关。

    低等生物噬菌体的 DNA 总共才有 3个基因，大肠杆菌大约有 3000 个基

    因，而人体一个细胞的DNA 中有大约10 万个基因。

    搞清楚DNA 的结构颇费周折。

    DNA 是由4 种核苷酸联结而成的长链。这 4 种核苷酸相互之间如何联结，这条长链折叠成什么样的立体形状， 这两个问题在本世纪40 年代曾难倒了许

    许多多有志于此的研究者。终于，在 1954 年，两位美国科学家找到了正确的

    答案，建立了令人信服的模型——DNA 是由两条核苷酸链平行地围绕同一个

    轴盘曲而成的双螺旋结构，很像是一把扭曲的梯子。两条长链上的核苷酸彼

    此间——结成对子，紧紧连结。螺旋体每盘旋一周有10 对核苷酸之多，而一

    个基因大约有3000 对核苷酸。

    DNA 双螺旋结构的发现是生命科学史上一件划时代的大事。它对生物的

    遗传规律提供了准确、完善的解释，是人们揭开遗传之谜的钥匙。那两位科

    学家——华生和克里克，因此而获得了诺贝尔奖。

    科幻原理

    一个老板在一家基因公司的帮助下布置了一所“侏罗纪公园”，在公园

    里展出的居然是10 多种侏罗纪的爬行动物——恐龙。 这些活生生的恐龙是从哪里来的呢？是基因公司的专家们运用基因工程的力量创造出来的。他们从

    恐龙蛋的化石里取得了尚有活力的一部分基因，又从某种琥珀里取得了一部

    分恐龙基因。因为琥珀是古代昆虫化石，而这种琥珀里的昆虫是以吸食恐龙

    血液为生的。他们通过电脑把这些基因组合在一起，再补充了一部分现代爬

    行动物(如蛇、蜥蜴、龟之类)的基因，然后放入爬行动物的受精卵中，培

    养成恐龙的胚胎，孵化出了恐龙。这所件罗纪公园当然是极富吸引力的。然

    而不久就发生了悲剧：这些恐龙突破了防护设施，四处乱窜，伤害游客。于

    是出现了一幕幕或恐龙追人，或人追恐龙的惊险场面……

    当然，这些情节都是虚构的，这是一部科幻电影。

    这样一个引人入胜的故事，最有趣的便是那充满神奇力量的基因工程。

    而基因工程确实已经在现代生活中创造出一个又一个奇迹。

    基因工程，又叫遗传工程，是生物工程的核心。它的功能是通过改换生

    物的基因，使生物的遗传性状得到改变，产生符合人们需要的面目一新的新

    生物。改换基因的工作称为基因重组，或者叫DNA 重组，意思就是对DNA 重

    新进行组合。既然生物的所有性状都是由一定的基因控制的，那么，我们根

    据需要可以设法在生物的DNA 中增添、减少或改变某个基因，也就是一小段

    DNA ，就会使生物的性状发生符合我们意愿的变化，甚至成为一种新的生物种

    类。这就是基因工程的基本原理。

    原理是简洁明了的，做起来可就是万分艰难了。如果我们要在某个生物

    细胞的DNA 里加进一个另一种生物的基因，就要完成以下几个步骤：

    1 .在另一种生物的DNA 上找到那个所需的基因，并准确地切下它来。

    2 .选一种作为运输工具的载体，把切下的基因连接到载体的DNA 上 ......