所謂基因,在生物遺傳學上是指的遺傳功能單位。最早提出基因這個概念的是丹麥科學家約翰遜,這是1909年的事。
當時他是這樣定義的:基因是用來表示任何一種生物中控製任何性狀及其遺傳規律又符合孟德爾定律的遺傳因子。說得通俗些,生物的性狀如高矮、花色、籽粒大小、動物的膚色、毛色等等都是由基因控製的。
到了1910年,美國傑出的遺傳學家摩爾根在研究果蠅的遺傳現象時,發現基因會發生突變。本來是白色複眼的果蠅,在它的後代中突然出現紅色複眼果蠅。究其原因,是控製白色複眼這一性狀的基因發生變化,變成控製紅色複眼性狀了。摩爾根認定,基因還是突變單位。同時這告訴人們,改變基因,就有可能得到新的性狀,培育出新的生物種。這對於包括基因重組技術的基因工程技術來說,是極為重要的。
在很長一段時間內,雖然知道基因是怎麼回事,但它是什麼具體的物質,卻並不清楚。直到1944年一個著名的實驗之後,才明確DNA是遺傳即基因的物質基礎。DNA有4種核苷酸構成,4種核苷酸固定配對形成密碼。它們就是一切生物所以會遺傳的密碼。
遺傳密碼是怎樣編製的?
拍電報,用的是電報密碼。每一個漢字都有一個號碼。當收報人收到一個個號碼之後,就可以把漢字重新翻譯出來。收報人收到的電報內容,也就是發報人發出的電報內容。
生物繁殖為了保持種的特性,必須用遺傳密碼,也就是將遺傳的信息全部傳給下一代。
既然遺傳密碼在DNA這個長鏈上,它又是用什麼編製的呢?說來也很神奇,編製電報密碼的是0、1、2、3、4、5、6、7、8和9這10個數字,每一個漢字由4個數字表示。而遺傳密碼卻比它簡單,隻由4種核苷酸組成,這4種核苷酸的堿基叫腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。它們的配對是固定的,即G與C配對,A與T配對。遺傳的性狀是通過蛋白質表現出來的,而蛋白質由20種氨基酸所構成。如果用4種堿基中的任何2個堿基進行編碼,一共可編出16種密碼,這對控製合成蛋白質來說是不夠用的。如果用4種堿基中任何3個進行編碼,就可以編出64種不同的密碼,這就完全夠用了。用3個堿基組成的氨基酸密碼,就是三聯體密碼。科學家為了證明三聯體密碼與合成蛋自質之間的對應關係,用人工合成的遺傳密碼指揮細胞,看細胞合成的是什麼氨基酸,弄清了三聯體密碼的全部意義。三聯體密碼決定了氨基酸,氨基酸決定了蛋白質,而蛋白質最後決定生物的性狀。生物遺傳的意義全在這裏。
基因重組是怎樣操作的?
基因重組是一項十分精細的技術。隻有掌握了這一高技術,才能在改造生物和創造生物中有所作為。因為這是在分子水平上的操作,其難度也就可想而知了。但是,再難也難不倒我們的科學家。
一般來說,基因重組又分為4個步驟。首先,是獲得具有目的基因的片段,即DNA片段。這個片段的取得既可用工具酶,也可以用機械方法剪取DNA片段。
用化學合成人工基因片段,是另一種比較簡便的有效的方法。第二,是把含有目的基因的片段與載體(質粒或病毒)DNA分子重組在一起。第三,是把重組好的DNA分子導入宿主細胞。第四,讓這些重組的DNA分子在細胞內與宿主的DNA組合在一起,讓它表達出來,選育出含有所需要的重組DNA宿主細胞。對宿主細胞進行培育,如果是植物,它就會長成一棵新植物;如果是大腸杆菌,它就會變成能合成目的基因控製的化學有機物;是動物細胞,就會形成具有新性狀的動物。這在理論上是可以成立的,而實踐也證明,基因重組技術的確可以用來改造生物和創造生物。
基因工程問世之後,發展之快令人目不暇接。不論是微生物還是植物、動物,用基因重組技術都得到了許多新品種。基因工程已成了改造和創造生物種的最有力的手段。
為什麼能拆裝生命?
鍾表可以拆裝,自行車可以拆裝,這對許多人來說都不會覺得奇怪。如果有人說,生命也可以拆裝,可能相信的人就不會有了。有誰親眼見到別人拆卸一個生命,然後又重新組裝起來呢?