21世纪,高科技发展的热点之一是现代生物技术中的遗传工程。遗传工程有狭义和广义之分:狭义遗传工程就是基因工程;广义的遗传工程是指所有能改变生物体遗传性状的技术。遗传工程起始于70年代,首先是分子生物学家研究并掌握了分割和拼接遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)的技术,其后应用到各个方面。通过这种技术,已经可以使细菌产生胰岛素和人类生长激素,提高乳牛产奶量,还能将抗御病虫害的特殊基因注入到马铃薯、玉米、棉花等农作物中。近年来医务界已治愈了几种可能致人于死地的酶缺乏症(几种遗传病),并且几乎每周都能发现引发某种疾病的基因……生物技术正在以另人目不暇接的速度和不可思议的方式改变着这个世界。1996年诺贝尔奖获得者、莱斯大学的化学家罗伯特·柯尔说:“本世纪是物理学和化学的世纪,但下个世纪显然将是生物学的世纪。”
认识基因
将外源遗传物质人工地转移到受体生物中,使受体生物获得新的遗传属性,这一工序叫做遗传工程。基因工程是分子水平上的遗传工程,是专指来自不同生物的基因(称目的基因)同有自主复制能力的载体DNA在体外人为地连接,建成新的重组DNA,然后送入受体生物去繁殖和表达,从而达到遗传物质和性状的转移和重新组合。为区别于一般遗传工程,现在常用基因工程一词,也称为基因操作、基因克隆增殖、重组DNA技术。基因工程的主要程序包括目的基因的取得,载体的选择,限制酶等酶系的选用,体外重组体的构建、转化,以及目的基因在受体细胞里的增殖与表达。
“基因”到底是什么呢?
现在我们通用的“基因”一词,是由“GENE”音译而来的。基因原称遗传因子,这一概念由来已久,例如斯宾塞的“生理单位”,达尔文的“微芽”,魏斯曼的“定子”等都是为了企图说明世代之间性状遗传机理的早期遗传因子的假说。
1865年,奥地利原天主教神父、遗传学家约翰·格雷戈尔·孟德尔(1822―1884年)根据豌豆七对不同性状的杂交实验,总结出遗传因子的概念以及在生殖细胞成熟中同对因子分离、异对因子自由组合两条遗传规律,也就是人们称为的孟德尔因子和孟德尔定律。他发现了遗传基因原理,总结出分离规律和自由组合规律,为遗传学提供了数学基础,创立了孟德尔学派,由此成为“遗传学之父”。
“基因”是丹麦的植物学家和遗传学家威·约翰逊1909年首先提出来用以表达孟德尔的“遗传因子”这一概念的。从1910年到30年代美国人托马斯·亨特·摩尔根(1866―1945年)等通过数百种果蝇性状的杂交实验,结合细胞学的观察,不仅证明了孟德尔定律的正确性,而且还发现了基因连锁和交换显象及其染色体机理,同时还证实了长期存在的一种猜测,即借助于显微镜能看到的在细胞核里呈小棍形状结构的染色体就是基因的所在地。他阐明了基因变异和遗传的染色体机理,总结为基因学说。