遺傳工程
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根據遺傳學原理，按照人們預先設計的生物藍圖，對生物的遺傳物質進行有計劃的操作，以達到定向改造生物的遺傳組成，使其獲得新的遺傳性狀，這個工程稱為遺傳工程。
“遺傳工程”有廣義和狹義之分。廣義的“遺傳工程”包括細胞水平上的遺傳操作（細胞工程）和分子水平上的遺傳操作（基因工程）；狹義的“遺傳工程”就是基因工程（genetic engineering）——參見重組DNA技術（recombinant DNA technology），1980年Hobom B.采用合成生物學（synthetic biology）的概念，2000年Kool E.重新定義合成生物學為基于系統生物學的遺傳工程，由于人工DNA的合成、全基因乃至基因組的合成，21世紀遺傳工程已經進入了人工設計與合成生物系統的基因結構、基因調控網絡、乃至基因組的時代。
一種遺傳學技術，借助生物化學的手段，將一種生物細胞中的遺傳物質取出來,在體外進行切割和重新組合，然后引入另一種生物的活細胞內，以改變另一種生物的遺傳性狀或創造新的生物品種，也叫基因工程。
俗話說：“莊稼一枝花，全靠肥當家。”在肥料中，氮肥又是最重要的一種。
各種莊稼在生長過程中都需要大量的氮肥。可偏偏大豆、花生等豆科作物卻可以少施氮肥，甚至不施氮肥，也會長得很好。這是為什么呢？原來每棵豆科作物自己都有許多“小化肥廠”。這些“小化肥廠”就是生長在它們根部的大批根瘤菌。根瘤菌有個特殊的本領——固氮。它們能夠把空氣中的氮氣收集起來，制造成氨，不斷地供給豆科作物使用。
除了豆科作物，其他農作物像小麥、水稻、玉米、高粱等，都沒有這樣的“小化肥廠”，要想獲得高產，就要施大量的氮肥。
有沒有一種辦法，讓這些禾本科的作物自己制造氮肥，自給自足？在出現了“遺傳工程”這門新科學以后，這種幻想才有了實現的可能。
什么是遺傳工程
“遺傳”，說的是生物方面的事兒；“工程”，說的是建筑方面的事兒。
“遺傳”和“工程”怎么連在一起呢？難道人們可以像設計新的建筑物那樣，來設計新的生物嗎？
不錯，正是這樣。遺傳工程這門新科學，要干的就是這件事。
大家都知道，各種生物都跟它們的上一代基本相同，也能生出和它們基本相同的下一代來。這種現象叫做遺傳。但是，下一代跟上一代又不可能完全相同，總會發生一些極細微的差異。這種現象叫做變異。那么，遺傳和變異是由什么決定的呢？經過科學分析，現在已經斷定，這種物質就是核酸。核酸主要集中在每個細胞核里。生物的下一代接受了上一代的核酸，這些核酸對它們的生長和發育起著決定性的作用。所以只要深入研究核酸的化學結構，就可以揭開遺傳和變異的奧秘。
核酸是一種非常復雜的化合物，它有兩種：一種是脫氧核糖核酸，通常用DNA代表；另一種是核糖核酸，通常用RNA代表。
我們就以脫氧核糖核酸來說吧，它是一種高分子長鏈多聚物，一個分子是由幾十個到幾十億個以上的核苷酸組成的。核苷酸又可以分成四種類型。這四種類型的核苷酸的排列次序不同，就決定了各種生物的遺傳性。核苷酸好比電報字碼，電報字碼雖然不多，編排順序卻可以千變萬化，每一組不同的字碼編排代表一個中文意思。同樣的道理，核苷酸雖然只有四種類型，成千上萬個核苷酸編排順序的不同，就成了不同的遺傳基因。正因為核苷酸的編排順序類似電報密碼，人們就把它稱作“遺傳密碼”。生物就靠脫氧核糖核酸分子長鏈上的各種不同的“遺傳密碼”，保證遺傳性狀一代一代傳遞下去。如果“遺傳密碼”出了一點錯誤或遺漏，必然會影響下一代的生長發育而發生變異。
既然遺傳基因就在脫氧核糖核酸分子長鏈上，那么，人們如果識別了這些密碼，能不能通過增添或除去一些基因，有目的地改造生物呢？
遺傳工程就是根據這種設想產生的。它用類似工程設計的辦法，先對生物進行設計，把一種生物體內的脫氧核糖核酸分子分離出來，經過人工“剪切”，重新組合，再安到另一種生物的細胞里，使這種生物具有某些新的結構和功能。
給細菌做手術
把這種設想變成現實，當然不是一件容易的事情。現在許多國家的科學家都在研究這項技術，并且已經摸出了一些門道。
舉個例子來說，我們想使某種細菌能像蠶一樣合成絲蛋白，產生出蠶絲來，就可以把蠶的脫氧核糖核酸的分子分離出來，“剪切”下來制造絲蛋白的“基因”。再從細菌的細胞里提取出一種叫“質粒”的脫氧核糖核酸分子，把它和“剪切”下來的基因接在一起，再送回到細菌的細胞里去。
這個辦法說起來簡單，可是要做到這一點起碼要有兩種酶。因為脫氧核糖核酸的分子非常小，要用電子顯微鏡才看得見，要把它鏈卜的制造絲蛋白的“基因”“剪切”下來，當然不能用普通的剪刀，而要用一種“限制性核酸內切酶”。這是一種蛋白質，它有個特殊的本領，能識別脫氧核糖核酸分子上特定的位點，把它分成長短不一的片斷。有時候恰到好處，剪下來的是整個基因，有時候也會把基因剪壞。那也不要緊，因為到目前為止，已經發現了上百種限制性核酸內切酶，等于有了上百種各種各樣的剪刀，總能挑選到一種合適的不會把基因剪壞的“剪刀”。細菌細胞內的一種叫做“質粒”的脫氧核糖核酸分子，也要用同樣的“剪刀”來剪，這樣才能使兩個“切口”正好互相吻合。為了使它們連接得更加牢靠，還要用另一種酶，叫做連接酶，把接縫抹掉。
經過了這樣一套手術，細菌將會像蠶那樣合成絲蛋白，有了生產絲的本領。
到現在為止，這個辦法還處在試驗階段，沒有實際應用。但是我們相信，沿著這條道路走下去，將來總有一天，可以把動植物的遺傳基因移植到細菌里去，或是把細菌的遺傳基因搬到動植物細胞中來。這樣，人們就有可能創造出許多新品種的生物。到了那個時候，遺傳工程這套新技術，就會廣泛地應用到農業、工業、醫學和國防上去，使這些領域發生驚人的變化。
人工創造生物新品種
人家知道，培育優良品種是提高糧食產量和質量的重要途徑。目前最有效的育種方法是有性雜交。但是，這種方法只能在同種生物之間或者親緣關系很近的生物之間才能進行，親緣關系遠的生物，如禾本科作物小麥和豆科作物大豆就不能雜交，因為它們的生殖細胞不能結合。
“遺傳工程”不受這個限制。目前科學家們想把豆科作物的根瘤菌里能固氮的基因取出來，移植到生活在小麥、水稻、玉米這些莊稼根旁邊的細菌里去，使這些細菌也有固氮的本領。這種本領能一代一代傳下去，不斷地供給植物氮肥。
科學家們還準備采取另外一種辦法，干脆不用細菌幫忙，直接把根瘤菌的固氮基因移植到小麥、水稻、玉米這些莊稼的細胞里去，使它們自己就能固氮。如果這個辦法成功了，就等于給每棵莊稼辦了一個“小化肥廠”。現在我國農村每個生產隊每年都要買化肥，將來這一大筆錢就可以省下來了。
讓細菌給我們制藥
遺傳工程在工業生產上，也將產生很大的影響。我們也來舉一個例子：
治療糖尿病的特效藥胰島素，目前是從豬、牛等牲畜的胰腺中提取出來的。一噸胰腺只能生產半兩多一點的胰島素，遠遠跟不上糖尿病病人的需要。如果我們把胰腺細胞里產生胰島素的基因移植到大腸桿菌里去，就能使大腸桿菌產生胰島素。大腸桿菌的繁殖比高等生物快得多，在合適的條件下，繁殖一代只要25分鐘，最多也超不過兩小時。這項試驗一旦成功，胰島素的產量就可以大大增加，成本也可以大大降低。
治療遺傳疾病
遺傳工程還能幫助人治療遺傳性疾病。
有的人成了天生的白癡，同由于他們身體的細胞里缺少了一種“半乳糖酶”。醫生為了治這種病，就可以把細菌產生半乳糖酶的“基因”提取出來，移植到病人身體的細胞里去，使病人自己能產生半乳糖酶，這就有可能把白癡治好。這種應用遺傳工程的醫治辦法叫做基因治療。
據統計，人類的遺傳疾病有一兩千種之多，目前大多是不治之癥。隨著遺傳工程的發展，將來有可能成為可治之癥。這是多么令人高興的事情啊！
遺傳工程是一門新興的科學，這幾年發展很快，許多國家都在研究。但是國外也有些人反對搞遺傳工程。他們害怕產生出容易引起癌癥的病毒或細菌，使癌癥廣泛流行；害怕產生出耐抗菌素的新菌種，給治病造成困難；還害怕擾亂和破壞了正常細胞的功能，造成奇怪的疾病……在美國，這個問題曾引起了科學界激烈的爭論，還規定了一些安全措施。
對遺傳工程的種種顧慮，都是根據現有的知識推測出來的，是不是真的那么危險，還要通過實驗來確定。我們開展這項研究工作，當然要認真對待，采取必要的安全措施，但是害怕是完全不必要的。
一門新科學給人類帶來的是禍還是福，其實并不決定于這門科學本身，就像原子能那樣，既可以用來造福于人類，也可以用來做殺人武器。我們研究遺傳工程，應該努力發展它對人民有利的方面，限制和消滅它對人民有害的方面，更要警惕和反對利用遺傳工程進行生物戰爭。我們相信遺傳工程一定能成為人類改造自然、征服自然的有力工具。
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