這次科學風暴掃除了舊時代思想的陰雲,迎來了新世紀文明的曙光,深刻地影響了本世紀學術界和社會公眾的思維方法和行為規範。時值20世紀90年代,一場新技術革命的浪潮正波瀾壯闊地在全球範圍內展開,校園裏在談新浪潮,街道邊有人在說高技術。究竟是什麼樣的高技術如此讓人著迷呢?關於高技術的說法有好多種,包括的門類也有差異,但有兩項則是公認的,勢必領導下一代產業的技術:微電子技術和生物工程技術。
生物工程技術是指那些運用生物學原理和方法結合現代工藝進行產品開發與生產的技術。它包括4個主要領域:遺傳工程,細胞工程,酶工程和發酵工程。而其中的核心則是遺傳工程。什麼是遺傳工程呢?就是將其他生物的遺傳物質引入某種生物細胞,不同程度地與細胞中原有遺傳物質整合在一起,它們共同作用,從而使細胞產生出新的性狀的技術,它也被稱為基因重組技術。
為什麼說在這項技術中噬菌體和大腸杆菌是明星呢?請看看遺傳工程的曆史,便不難理解這一點了。
1977年,美國科學家將動物的一種激素——生長素釋放抑製因子的基因轉入了一種從動物腸道裏分離出的杆菌——大腸杆菌的細胞裏,並使大腸杆菌生產出了這種激素。這種激素可用來治療肢端肥大症和高血糖症。這種激素在正常情況下分布在動物的下丘腦,以往要生產5毫克這種激素,需用50萬隻綿羊的腦子,可見這種藥是價值連城的,人們幾乎用不起它。而用遺傳工程方法生產同樣的激素,隻要用9升細菌培養液就可生產出5毫克產品。
同年5月,美國加州大學把老鼠的胰島素基因轉入大腸杆菌中,結果使大腸杆菌產生了老鼠的胰島素。這就是遺傳工程,用細菌生產動物的激素,這樣做既簡便,又經濟,而完成這一重大使命的細菌就是我們的明星之一——大腸杆菌。
大腸杆菌一般生活在人和哺乳動物的腸道裏,一般不致病,是身體正常菌群的成員之一。在體外也很容易存活,在一般的培養基上就能很好地生長。
遺傳工程學家之所以選中了它,除了其生物學特性外,容易獲得、容易培養也是重要的原因。
我們要談的另一個明星——噬菌體在遺傳工程中扮演什麼角色呢?噬菌體是專門在細菌中生活的一種病毒,有一類噬菌體侵入細菌體後,快速增殖,並裂解細菌,這種噬菌體叫做烈性噬菌體;另一類噬菌體感染細菌後,不但不使細菌破壞,而且能隨著細菌細胞一塊繼續分裂,這種噬菌體叫做溫和噬菌體。噬菌體還有一個特點就是具有專一性,一種噬菌體隻在一種細菌中生活,而不能在另一種細菌中生活,人噬菌體是一種大腸杆菌的溫和噬菌體,它是遺傳工程中極好的載體分子,就是擔當把動物的基因搬運進大腸杆菌細胞的搬運工角色。如果沒有它,遺傳工程就無法正常運轉了。
可見遺傳工程是前景光明、用途非常廣泛的新技術,而這項技術主要是依靠微生物的作用而發展起來的。微生物在生命科學中的重要地位在此又得到一次證明。
除了大腸杆菌和噬菌體,已有不少其他微生物隨後進入了遺傳工程領域,例如,枯草杆菌、酵母菌、玉米黑粉菌等。微生物還將在遺傳工程中發揮更大的作用。
相依為命,情深意長
這個題目聽起來頗有感情色彩,似乎是用來描寫人間情義的。可為何在描寫微生物的書裏麵會用上這樣的詞彙呢?當你讀完這一段故事也許就會同意這個題目了。
在整個生物世界,各種生物類群彼此之間都存在著千絲萬縷的微妙關係,它們都不是孤零零地生活在地球上的。微生物也是一樣,它們常常與動物、植物或者其他微生物共同生活,形成密切的關係。
前麵,我們已經知道許許多人和動植物的疾病是由微生物引起的,但這些致病的微生物在所有的微生物中隻是一小部分,而絕大部分微生物還是無害的。我們的科學盡管已經很發達,但要滿足我們徹底認識大自然、認識生命、認識微生物還遠遠不夠。許多已經存在的微生物,我們還不認識,已經發現的許多微生物與我們人類的關係也還不清楚。認識是無止境的。有一類現象給我們以深刻的啟示,它提醒我們要學會全麵、辯證地看待微生物與人類及動、植物的關係。