笔下文学

生命的起源和边界（第3页）

遗传工程的诞生

尽管艾滋病研究领域进展缓慢，但其他领域的重大成果却是层出不穷。20世纪中叶，克里克和沃森在分子水平上做出的突破，大体上与其他生物学家的研究齐头并进，这类研究针对的是一类有趣的特殊病毒，它们专门攻击细菌。这类病毒的名字叫做噬菌体（“细菌的食客”），它们有着非同寻常的特性，最终导致发现把遗传物质从一种生物体转移到另一种生物体的途径。这些机制的揭秘和新技术的结合，导致出现了这一世纪最令人称奇的一项科学进展——遗传工程。

不过研究起始于细菌而不是它们的寄生物。莱德伯格（JoshuaLederberg，1925—2008）在1952年开创了这条途径。他注意到细菌通过配对结合，过程类似于复杂有机体的**，来交换遗传物质。莱德伯格还观测到有两种不同的类型，他称之为M和F。F菌株都含有他称为质粒的一种物体，会把质粒传递给M细菌。后来证明，质粒含有遗传物质，这是海斯（WilliamHayes，1918—1994）第二年发现的。几年前刚刚搞清楚遗传密码是由DNA携带的；质粒似乎是一种环状DNA，从细菌染色体的DNA中游离出来。

这一发现为解决医药领域中正在面临的问题提供了立竿见影的帮助。20世纪30年代和40年代发展起来的磺胺药物和抗生素已经运用多年，许多细菌对它们产生了抗药性——难以遏制的流行病又开始卷土重来，特别是在医院里。1959年，有一组日本科学家发现，抗药性的基因是由质粒携带的，一个细菌可以有数个质粒复制件，然后从一个细菌传递给另一个。如果把少量具抗药性的细菌引进一个群体，就会使整个群体迅速地也具有同样的抗药性。

与此同时，早在1946年，正独立对噬菌体进行研究的德尔布吕克和赫尔希发现，来自不同噬菌体的基因可以自发重组。瑞士微生物学家亚伯（WernerArber，1929—）对这一奇异的突变过程进行了详细观察，做出了惊人的发现。细菌在与敌对的噬菌体作战时采取一个有效的方法：它们用一种酶分解噬菌体的DNA并限制噬菌体的生长，这种酶后来就叫“限制酶”。噬菌体不再活跃，于是细菌继续自行其是。

到了1968年，亚伯已经可以把限制酶定位，并发现它仅位于那些含有特定核苷酸序列的DNA分子上，这些核苷酸序列恰是噬菌体的特征。

亚伯密切观察内在的机制：被分解的噬菌体基因会发生重组。他发现，一旦分裂，DNA的分裂端就是“黏性的”。也就是说，如果细菌的限制酶不在场，不去阻止重组的发生，则在同一位点已被分裂的不同基因将会重组，如果把它们放在一起的话。重组DNA——也就是说，来自于不同物种的DNA碎片通过人工方法而合并——的诞生呼之欲出。

接踵而来的是，1969年贝克维斯（Joh）及其合作者第一次成功地分离出了单个基因，这是细菌中与糖的新陈代谢有关的一种基因。看来一切已准备就绪。

20世纪70年代初，美国微生物学家内森斯（Dahans，1928—1999）和史密斯（HamiltonSmith，1931—）拿过接力棒，开始培育各种限制酶，它们能够在特殊位点上切割DNA。1970年史密斯发现一种酶，能够在一个特殊位置上切断DNA分子。内森斯进一步研究这个过程，找到了制备各种核酸片段的方法，研究了它们的特性和传递遗传信息的能力。现在研究者真正走上了重组DNA之路，这就是说，先是分离出核酸，然后使它们以不同形式重组。史密斯和内森斯由于他们的划时代发现而荣获1978年诺贝尔生理学或医学奖。

1973年柯恩和波亚尔（HerbertWayneBoyer，1936—）把两种技术——一种技术是把限制酶定位于质粒，另一种技术是分离特殊基因——结合在一起，又导致了一个非凡的突破，这就是所谓的遗传工程。他们先是切断从大肠杆菌中发现的质粒，然后把来自不同细菌的基因插入质粒的缺口。再把质粒放回大肠杆菌，于是细菌又像平常那样复制，但复制得到的细菌却变换成了别的细菌。这是一个令人惊奇、功力无比的绝技。其他科学家在随后几个月里纷纷投入研究，他们用其他物种重复这一过程，把果蝇和青蛙的基因插入大肠杆菌。

但并不是每个人都认为这是好主意。1974年伯格（PaulBerg，1926—）和其他生物学家在美国国家科学院的支持下召开了一个会议，拟定了一份指导方针，要求遗传工程应该受到严密控制。从那时起，双方的关系一直处于紧张之中，一方希望进一步探讨遗传工程；另一方则担心会产生不良后果并希望对它有所控制。

但是到了20世纪80年代，遗传工程师成功地生产了好几种特殊的蛋白质，满足了某些病人的需要，如人体生长激素、胰岛素、白细胞介素-2和血液凝固溶解剂。它们还可用来生产乙肝疫苗和改善器官移植受体组织的性能。这些产品大多数是在大型发酵罐里生产的，处于严格控制的环境中，这样一来，对这类遗传工程的反对意见有所减少。再有，遗传工程已经成功地给某些遗传性疾病，例如亨廷顿氏病或杜兴肌营养不良症，定位了基因标志。

1952年，当美国生物学家布里格斯（RobertWilliamBriggs，1911—1983）和金（ThomasJ．King，1921—2000）成功地实施了一项精细的手术时，一个新的探索领域从此打开。他们移走了一个细胞的核，核里含有全部的遗传物质，取而代之的是另一个细胞的核，这就是被称为核移植过程的诞生。

15年后，英国生物学家古尔顿（Jurdon，1933—）在1962年成功地克隆了一个脊椎动物，这是以前从未有过的壮举，他从南非有爪树蛙的肠细胞中取出核，把它移植到同一物种未受精的卵（卵细胞）中。于是，一个新的、完全正常的个体开始发育了——原初意义上的克隆。

当科学家对基因和DNA了解更多时，在遗传控制方面就有了各种各样的新前景。控制遗传特征的愿望自古有之——只举几个例子，种小麦的农民、马匹的驯养者和养鸽爱好者，多少个世纪来都通过杂交来得到所需的动植物品种。然而现在，围绕基因水平的干预——所有类型的遗传工程都是如此——成了有争议的课题。转基因食品带来了安全性问题，转基因种子的不必要播撒带来了环境安全的担忧。随着非洲国家拒绝廉价的转基因食品——因为他们担心，进口转基因种子会污染当地农作物从而失去他们在欧洲的农产品市场——冲突就成了一个政治性难题。

随着人类基因组工程的完成，另一条通向遗传工程的途径——干细胞研究和基因治疗——有了更完备的知识基础。基因治疗的着眼点在于处理或治疗已经确认的近3000种遗传病症。对于许多患者来说，如果没有治疗，将会终生处于痛苦之中，并且常在年轻时就会死去。尽管现在基因治疗还没有被认可为医学治疗，不能用于诊治疾病，但是它正在进行必要的临床测试和安全及功效试验。科学家都很乐观，认为它终将是治疗遗传性疾病的有力新工具。

但是，干细胞研究则面临着伦理争议，因为干细胞（从尚未分化的胚胎中取出的细胞）极为适宜于遗传工程目的，这时胚胎就成了这一过程中的牺牲品。初生胚胎尽管非常幼小，某些团体还是把它看成是个体生命，因此他们认为，一旦进行干细胞研究，个体生命就失去了。在核移植技术运用领域，也遭遇伦理问题，当细胞核被放入一个已经去核的卵中时，在某些团体看来，一个潜在的生命已经遭到破坏。

这就是为什么一只名叫多莉的绵羊在1997年出生时成为如此轰动新闻的原因。

一只著名母羊的生与死

1997年2月，苏格兰爱丁堡市附近罗斯林研究所的研究者宣布了一件新闻引起了巨大的反响，他们宣布一只名叫多莉的绵羊去年夏天出生，正在享受健康的生活。但是这只年轻的母羊非同寻常。它是母亲的克隆。它的母亲是一头6岁的成年羊。这是第一例成功地由体细胞克隆而成的哺乳动物——不是从干细胞。科学家曾经多次尝试运用体细胞克隆哺乳动物，但都没有成功，许多人认为它做不成。多莉正好说明他们锗了。

世界上第一只成功地利用成年细胞克隆的绵羊多莉。在这里显示的多莉正下它的羊羔邦妮在一起。邦妮是自然受孕和分娩的，完全正常。不幸的是，1996年出生的多莉只有6年的短暂寿命。

令人悲哀的是，多莉于2003年2月14日6岁时因呼吸道疾病而死去。科学家认为，它的早死是由于快速老化造成的，因为它的生命开始于成年细胞，老化过程已经在其中进行了好几年。然而，罗斯林研究所的研究者们在胚胎学家维尔穆特（IanWilmut，1944—）的领导下，已经做成了不可能之事。也就是说，他们做成了当时所有人都认为是不可能成功的事情。其他研究者曾经试过，但都以失败告终。

于是，到了1997年，遗传工程及其伦理问题突然成为众矢之的。随着多莉的诞生，许多“如果一怎样”的问题立刻变得更为真实。今天仍然众说纷纭——不仅针对克隆、它的正负效应以及未来影响，而且还涉及整个遗传工程领域。争论围绕着遗传工程的方方面面。人们关注遗传工程用于植物、食物、病毒、濒危物种和人体治疗等方面问题。多莉戏剧般地第一次把这些问题和争论带到了公众的面前。

公共政策很快就作出了反应。美国总统克林顿（Bill，1946—）立即要求制定法令，禁止在美国进行人体克隆实验。世界上许多国家都明令禁止人体克隆。当操纵基因的科学知识和技术越来越进步时，问题也变得越来越复杂。1998年，19个欧洲国家签署了第一份国际性条约，禁止人体克隆。2001年8月9日，美国总统布什（GeeWalkerBush，1946—）宣布决定，限制人类干细胞研究获得联邦研究经费。

与此同时，罗斯林研究所的维尔穆特小组及其他研究成员继续探讨在动物中运用克隆技术。在宣布多莉出生的同年，罗斯林研究所宣布了波莉的诞生。波莉是第一头使用核转移技术的克隆羊，它带有人类基因。但是，波莉是用绵羊胚胎的纤维原细胞——而不是体细胞——克隆所得。波莉是用这一技术得到的五只中的一只，这五只绵羊中有两只具有人类基因，这就在理论上可以用于治疗人类遗传疾病。例如，基因可能诱导母羊的乳汁中产生有助于血友病患者凝固血液的蛋白质。

在科学与公众的争议声中，基因工程经历了一番风风雨雨的洗礼。许多人担心，生怕这样的实验会把遗传工程产生的细菌释放在周围的环境里，甚至显然是无辜的产品，例如转基因马铃薯都具有负面的公众形象。但是，只要恰当使用，遗传工程可以成为干预我们生活和健康的有力工具，无疑它是20世纪最重要的发现之一。