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前景迷人的基因工程（第2页）

自从有了基因重组的技术后。科学家们就开始探索基因工程生产胰岛素的方法。1978年9月，美国Geech公司和Lilly公司联合宣布人胰岛素在大肠杆菌中取得了成功，他们将胰岛素A链的基因和B链的基因分别与另一种称为PBR322的质粒连接，再转化到大肠杆菌K12中，分别培养含有这两种质粒的大肠杆菌，得到分别含有胰岛素A链和B链的产品，经过分离纯化，再将纯的A、B链重新组合，就得到了基因工程胰岛素。临床实验证明，用基因工程方法生产的胰岛素与人胰岛素的结构完全相同（猪、牛胰岛素与人胰岛素存在少量氨基酸的不同，这种不同被称为种属差异），比动物来源的胰岛素作用快。有些人使用动物胰岛素会产生过敏现象，而基因工程人胰岛素可以克服这一缺点。目前，基因工程法生产的胰岛素成本虽比从动物胰脏提取的胰岛素高，但它未来的潜力不可限量。

在基因工程法生产胰岛素获得成功后，科学家又取得了用基因工程法生产人生长激素的成功。

人生长激素是脑垂体分泌的一种蛋白质激素，它的作用是促使幼儿生长。缺乏这种激素，幼儿就不能长高，成年人的个头还像五六岁的小孩一样，这就是人们所说的侏儒症。对于患有生长激素缺乏症的病人，要早期诊断，早期治疗，因为小孩的生长期从四五岁开始，到十四五岁就停止了，如果过了生长期再使用生长激素类药物，其效果就不明显了。

生长激素的种属特异性特别明显，动物的生长激素不能应用在人身上。起初，科学家们利用从刚死亡的人脑垂体中提取的生长激素来治疗侏儒症，但来源极为困难，价格也相当昂贵，临床实用性很差。应用基因工程法生产人生长激素克服了这一困难。1979年，美国Geech公司又在这一领域取得了显著的成效。他们将化学和生物的方法结合起来，取得了人生长激素的完整基因，通过与质粒连接，再转化到宿主细胞大肠杆菌K12中，通过微生物发酵的过程，就可以大量生产人生长激素了。

近年来，我国科学家也已完成了基因工程法生产人生长激素的中间试验，目前正在进行生产推广。

除了胰岛素和人生长激素外，基因工程法还可用来生产抗肿瘤、抗病毒药物干扰素（它可以有多种类型），预防各类型肝炎的疫苗等等。

植物细胞工程

农业创造了人类赖以生存的物质基础，而植物又是农林牧副渔业中的主角，在这个领域内如何充分利用生物工程的技术，提高作物的产量，改良植物的品种，增强作物抗虫、抗病、抗旱的能力，是植物生物工程研究的重要内容。我国在这方面已取得了很大的成绩。

植物细胞工程的内容很多，包括原生质体培养、花药培养、花粉培养、胚与胚珠培养、茎尖培养、细胞融合、杂交育种、诱变育种等，以下通过一些例子来加以说明。

植物体细胞是“全能性”的，无论何处的细胞都可以再生形成植株。对于植株中不同部位的组织和同一部位不同时期的组织，其培养效果都会有很大的差别。

从胚状体培养再生植株是植物快速繁殖的常用方法。在植物组织培养中，由花粉和体细胞（根、茎、叶等）诱导出的类似胚胎结构的“胚”叫胚状体，它能按照胚胎发生的方式形成完整的植株。在这个实验中，关键是选择适当的培养基和用于诱导形成胚状体的不同激素的适当配比。

我国广西研究甘蔗的农业专家们，试验成功了甘蔗芽器官**培养育苗新技术，从一颗蔗芽就可以得到上百万株蔗苗，大大提高了良种甘蔗的繁殖速度。

在植物细胞培养过程中，加入某些诱导植物细胞的基因使其发生变异，然后对变异植株的生物特性再进行筛选，有可能得到具有抗旱、抗盐碱、抗寒、抗病害、抗虫害的抗性植株。

据英国《每日电讯报》报道，美国加州奥克兰的DNA植物技术公司的伊卜·费尔扎巴迪博士及其同事利用细菌作为载体，把外源基因转到玫瑰的胚胎里，结果培育出100多个遗传变性的玫瑰品种。由于引入了外源基因，有一些原来粉红色的花变成了灰白色。科学家们还试图把萤火虫发光的基因转入到玫瑰里，使玫瑰组织也能发光，这个试验尚未取得成功。

植物细胞融合是植物生物工程中的一个重要方面。俗话说：“种瓜得瓜，种豆得豆”，细胞融合技术有可能使得种“豆”得“瓜”。

科学家们已经利用这种技术培育出了“泡马豆”。这是番茄和土豆进行细胞融合后得到的完整植株。番茄的英文名字叫“Tomato”，土豆的英文名字叫“Potato”，两者细胞融合后产生的新的植株就被命名为“泡马豆”（Po-mato）。科学家们先将土豆和番茄的叶细胞用溶菌酶处理，以破坏其细胞壁，然后将它们的原生质体在聚乙二醇的存在下形成融合原生质体，再经过一些处理，就可以形成“泡马豆”。它的块茎似土豆，而它的地上部分却能结出类似番茄的果实；土豆开的是紫花，番茄开的是淡黄色的花，而“泡马豆”开的花有紫、黄、白三种颜色，叶子也介于两者之间。一个新植物品种在高科技的魔力下就这样诞生了。

转基因动物

前面介绍的基因工程工作，都是将特定的基因片段转入细菌、病毒或动物细胞等宿主细胞，再进行繁殖。科学家们认为，如能将特定基因片段转入整体的动物中，那无论在基础理论研究还是在应用上都会有极大的意义。但是，如何将基因片段转入整体的动物呢？

1981年，科学家康斯坦丁尼首次将构建好的β-血红蛋白基因组用显微注射法转入小鼠的受精卵，这种受精卵后来发育成可将外源基因传给子代的小鼠，从而开创了转基因动物的先河。在这以后，转基因动物的研究得到了很大的发展，并且开始了它的应用研究。

过去，研究基因结构与功能的关系，都是在分子水平和细胞水平上进行的，转基因动物为科学家提供了整体水平的模型。人们能够在受精卵、胚胎、幼年、成年等不同时期，研究外源DNA在转基因动物内的复制、转录以及转录后得到的mRNA的翻译过程。

现在知道，人类很多疾病都是由于基因缺陷造成的。为了研究各种基因缺陷造成疾病的机理，科学家们试图建立起各种动物模型，如高血压动物模型，但这些模型往往是多种因素或是多种基因缺陷造成的疾病模型，人们无法了解由单一基因缺陷造成的后果。用转基因动物培育出的动物模型，提供了单一基因缺陷造成的疾病动物模型，弥补了以前模型的不足之处。

转基因动物的技术可用于基因治疗。对于患有基因缺失而造成疾病的动物，可以将其缺失的正常基因注射入它的受精卵，使其子代的疾病得到纠正，但这个方法对于亲代疾病动物并无治疗作用。

转基因动物在基因产品的制备方面具有很大的潜力。传统的基因产品制备是把目的基因克隆移于质粒上，再转入宿主菌，利用发酵法生产。由于目的基因大多为真核基因，而宿主菌是原核细胞，因而在表达上还有不少困难需要克服，转基因动物为基因产品的大量生产开拓了新的途径。

德国的一家化学公司向苏格兰一家生物工程公司投资了1000万英镑，让它培育一种特殊的转基因动物——一种名叫“特蕾西”的羊。这种羊的乳汁中，含有一种医用价值很高的蛋白质——α-1-抗胰蛋白酶（简称AAT）。在人体中，AAT用来控制内脏的生长。据统计，约有万分之五的人患有AAT缺乏症，而在这类人群中，又有10%的人会患上肺组织生长不全、出现空洞的疾病。科学家们将人体中产生AAT的基因片段导入羊的受精卵中，从而得到了在乳汁中能分泌AAT的转基因羊。

如前所述，人生长激素可以用基因工程的方法通过宿主菌发酵来生产。现在日本一家乳制品公司通过转基因动物的方法从鼠奶中得到了浓度为0。1%的人生长激素。鼠奶分泌的量虽然不多，但老鼠的饲养并不困难，该公司准备在此后利用这种转基因鼠大规模生产人生长激素。

由于临**治疗病员和战场上救护伤员的需要，血液的储备对于一个国家的医疗卫生事业来说至关重要。人类正在研究多种血液代用品。美国的DNX公司培育了一种转基因猪，这种猪的血液中含有人血红蛋白，看来利用猪血制备人用代血浆的日子不会太远了。

美国Genzyme公司还利用转基因山羊制造出组织纤维蛋白溶酶原激活因子（TPA），这种因子可用于溶解血栓，对于治疗因血栓而引起的心血管疾病有极大的辅助作用。

由于转基因动物在生产生物产品上的巨大潜力，人们将它们统称为“动物生物反应器”。

结束语

著名的美国影片《侏罗纪公园》描写了生物科学家利用基因工程方法人工合成了恐龙的基因，并且使这种在地球上已经绝迹6500万年的巨型动物复活的故事。这是一部科学幻想影片，现在的科学技术，尚无法将此幻想变为现实。但是，在将来前景迷人的基因工程也许会实现这一科学幻想。

[1]统编小学语文教科书六年级上册课文《宇宙生命之谜》选自本篇文章的第三部分，选作课文时有改动。