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一、基因工程前程似锦
40 多年以前， 有两位分别叫毕生和克里克的美国科学家初次弄清楚了生物体遗传物质DNA 的结构， 这一重大发现很快就给整个生物科学带来了一次重大革命。70 年代初， 一种被称之为基因工程的技术诞生了！ 它的出现使许多以前认为是天方夜谭的事成为了现实： 如米粒像玉米一样大的水稻， 能产牛奶的猪， 可自己杀虫的各种农作物等等。
基因工程又叫遗传工程， 它就像一种分子手术一样可按人们的需要来改变生物的性状。它的实施过程大致如下： 我们知道， 生物体的任何性状都是由它的DNA 的一个片段决定的， 我们把决定生物体某一性状的DNA 片段叫基因。有一种酶叫DNA 限制性内切酶， 它可以根据我们的需要将DNA 上的某个基因切下来， 这就是基因工程的第一步。然后我们可以把切下来的基因接到噬菌体或细菌的一种质粒DNA 上， 这一过程叫重组， 而用于连接基因的噬菌体DNA 或细菌DNA 叫载体， 载体DNA 连接基因后的产物叫重组子。基因工程的第三步就是把重组子再插到动物、植物或细菌中， 让我们切下来的基因在那里安家落户并产生新的性状。
基因工程这一前所未有的崭新技术在它诞生至今的20 年时间里， 给工业、农业和医学等领域带来了鼓舞人心的变化， 使人类对解决自己面临的许多问题充满了信心和希望。
由植物病毒引起的各种农作物的病毒病每年给农业生产带来了巨大的损失， 估计全世界每年至少损失300 ～400 亿美元。对于防治植物病毒至今没有有效的农药， 也没有其他有效的措施。但基因工程技术的发展为我们防治植物病毒带来了希望。病毒的结构很简单， 里面是核酸芯子， 外面包围了一层蛋白质的外壳。科学家们发现核酸芯子和外壳是分别合成的， 然后以一对一的方式组装成植物病毒。有趣的是， 如果核酸芯子和外壳蛋白的数量悬殊的话就不能进行组装， 病毒也就无法进行繁殖。根据这一原理， 科学家们将病毒的外壳蛋白基因切下来然后接到了植物的DNA 上， 使植物中产生大量的外壳蛋白， 这样就培育出了可以抵抗各种病毒的“超级植物”。目前， 能抵抗多种病毒的超级烟草、番茄、棉花、黄瓜等几十种作物均已问世， 这种“超级作物”在田间栽培时可以免受多种植物病毒的危害。例如我国科研人员培育的超级黄瓜和烟草在大田栽培时， 其他的普通烟草和黄瓜已是病痕累累了， 它们却安然无恙。
有一种细菌叫苏云金杆菌， 它可以产生一种叫Bt 蛋白的杀虫物质， Bt 蛋白可以杀死白菜、黄瓜、棉花、烟草等作物的几十种害虫。过去， 以苏云金杆菌制成的生物农药在防治虫害中发挥了很好的作用， 而现在用基因工程的方法则更是巧夺天工。科学家们将苏云金杆菌中产生Bt 蛋白的基因用基因工程的方法切下来， 然后再接到农作物的DNA
上， 结果培育出了数十种能自己产生杀虫物质的农作物新品种。这种可自我杀虫的“超级植物”在田间生长时， 它们的生长、发育、开花和结果与普通农作物一模一样， 但它们的叶子上、茎杆上可自己合成Bt 蛋白， 害虫只要啃上几口就命归黄泉了。因此， 它们可免受多种害虫的危害。目前， 能自我杀虫的农作物已经有40 余种， 现在正进行试种实验，
它们将在今后的农业生产中发挥重要作用。
大家知道， 大豆、绿豆、扁豆、豌豆等豆科植物的根茎部表面都有许多的小瘤子， 叫作根瘤。根瘤内生活着一类叫固氮菌的细菌， 它们可以把空气中的氮气固定下来， 并转变为可被植物利用的含氮物质， 因此豆科植物是不需要施氮肥的。豆科之外的其他植物如小麦、水稻、玉米、棉花等却没有这种本领， 因此在栽培时要多次施用尿素、碳酸氢铵、硝酸铵等氮肥。因此很久以来人们就在想， 要是水稻、小麦等作物也能利用空气中的氮气就好了。基因工程技术的发展在这方面也给我们带来了希望的曙光， 现在很多细菌的固氮基因已被切割下来， 科研人员正在想方设法把它们接到水稻、小麦等作物的DNA 上， 虽然目前还没有成功， 但总有一天会取得成功。到那时就不必花费大量的人力和物力去兴建化肥厂了。
基因工程在工业生产上也是大有用武之地。目前， 基因工程在工业生产上的应用主要有两大方面： 一是通过基因工程对微生物发酵工业的菌种进行改造， 使它们极显著地提高产量和质量； 二是将一些有用的基因用基因工程的方法引入到微生物中， 使微生物产生一些对人类十分有价值的新产品， 主要是一些高效的药物。在以下的篇幅中将简要介绍前一个问题， 而后一个问题将在下一节中进行介绍。
头孢霉素是50 年代发现的一种类似于青霉素的抗生素， 它是治疗肺炎球菌、葡萄球菌等几十种细菌感染的特效药。头孢霉素是用一种叫头孢霉的真菌发酵生产的。研究发现， 一个叫EF 的基因是合成头孢霉素的关键部件或设备。于是， 有一位科学家用基因工程的方法把EF 基因从一株真菌中切下来， 然后再接到另一株真菌上， 结果发现这一株接上了新的EF 基因的真菌的头孢霉素产量比原来提高了15 % 。
d-淀粉酶是一种十分重要的工业用酶， 是用枯草杆菌生产的。1974 年有一位日本科学家将纳豆芽孢杆菌的R 基因引入到枯草杆菌中， 结果使后者的d-淀粉酶产量提高了近5 倍。
有很多细菌可以吃石油为生， 但由于石油的成份十分复杂， 大多数细菌只能消化石油中的一部分， 而其他成份仍然存在。1975 年有一位美国科学家做了一个十分有趣的试验： 他把4 种不同的细菌消化石油的能力结合在一起， 制造了一种“超级细菌”。结果发现这种“超级细菌”的胃口大得惊人， 它可以把石油中2/ 3 的碳氢化合物吃掉。现在经常发生万吨油船沉落大海的事故， 结果造成数百平方公里的海水被石油污染， 对于处理这种事故， “超级细菌”无疑是可以大显身手的。
基因工程又叫遗传工程， 它就像一种分子手术一样可按人们的需要来改变生物的性状。它的实施过程大致如下： 我们知道， 生物体的任何性状都是由它的DNA 的一个片段决定的， 我们把决定生物体某一性状的DNA 片段叫基因。有一种酶叫DNA 限制性内切酶， 它可以根据我们的需要将DNA 上的某个基因切下来， 这就是基因工程的第一步。然后我们可以把切下来的基因接到噬菌体或细菌的一种质粒DNA 上， 这一过程叫重组， 而用于连接基因的噬菌体DNA 或细菌DNA 叫载体， 载体DNA 连接基因后的产物叫重组子。基因工程的第三步就是把重组子再插到动物、植物或细菌中， 让我们切下来的基因在那里安家落户并产生新的性状。
基因工程这一前所未有的崭新技术在它诞生至今的20 年时间里， 给工业、农业和医学等领域带来了鼓舞人心的变化， 使人类对解决自己面临的许多问题充满了信心和希望。
由植物病毒引起的各种农作物的病毒病每年给农业生产带来了巨大的损失， 估计全世界每年至少损失300 ～400 亿美元。对于防治植物病毒至今没有有效的农药， 也没有其他有效的措施。但基因工程技术的发展为我们防治植物病毒带来了希望。病毒的结构很简单， 里面是核酸芯子， 外面包围了一层蛋白质的外壳。科学家们发现核酸芯子和外壳是分别合成的， 然后以一对一的方式组装成植物病毒。有趣的是， 如果核酸芯子和外壳蛋白的数量悬殊的话就不能进行组装， 病毒也就无法进行繁殖。根据这一原理， 科学家们将病毒的外壳蛋白基因切下来然后接到了植物的DNA 上， 使植物中产生大量的外壳蛋白， 这样就培育出了可以抵抗各种病毒的“超级植物”。目前， 能抵抗多种病毒的超级烟草、番茄、棉花、黄瓜等几十种作物均已问世， 这种“超级作物”在田间栽培时可以免受多种植物病毒的危害。例如我国科研人员培育的超级黄瓜和烟草在大田栽培时， 其他的普通烟草和黄瓜已是病痕累累了， 它们却安然无恙。
有一种细菌叫苏云金杆菌， 它可以产生一种叫Bt 蛋白的杀虫物质， Bt 蛋白可以杀死白菜、黄瓜、棉花、烟草等作物的几十种害虫。过去， 以苏云金杆菌制成的生物农药在防治虫害中发挥了很好的作用， 而现在用基因工程的方法则更是巧夺天工。科学家们将苏云金杆菌中产生Bt 蛋白的基因用基因工程的方法切下来， 然后再接到农作物的DNA
上， 结果培育出了数十种能自己产生杀虫物质的农作物新品种。这种可自我杀虫的“超级植物”在田间生长时， 它们的生长、发育、开花和结果与普通农作物一模一样， 但它们的叶子上、茎杆上可自己合成Bt 蛋白， 害虫只要啃上几口就命归黄泉了。因此， 它们可免受多种害虫的危害。目前， 能自我杀虫的农作物已经有40 余种， 现在正进行试种实验，
它们将在今后的农业生产中发挥重要作用。
大家知道， 大豆、绿豆、扁豆、豌豆等豆科植物的根茎部表面都有许多的小瘤子， 叫作根瘤。根瘤内生活着一类叫固氮菌的细菌， 它们可以把空气中的氮气固定下来， 并转变为可被植物利用的含氮物质， 因此豆科植物是不需要施氮肥的。豆科之外的其他植物如小麦、水稻、玉米、棉花等却没有这种本领， 因此在栽培时要多次施用尿素、碳酸氢铵、硝酸铵等氮肥。因此很久以来人们就在想， 要是水稻、小麦等作物也能利用空气中的氮气就好了。基因工程技术的发展在这方面也给我们带来了希望的曙光， 现在很多细菌的固氮基因已被切割下来， 科研人员正在想方设法把它们接到水稻、小麦等作物的DNA 上， 虽然目前还没有成功， 但总有一天会取得成功。到那时就不必花费大量的人力和物力去兴建化肥厂了。
基因工程在工业生产上也是大有用武之地。目前， 基因工程在工业生产上的应用主要有两大方面： 一是通过基因工程对微生物发酵工业的菌种进行改造， 使它们极显著地提高产量和质量； 二是将一些有用的基因用基因工程的方法引入到微生物中， 使微生物产生一些对人类十分有价值的新产品， 主要是一些高效的药物。在以下的篇幅中将简要介绍前一个问题， 而后一个问题将在下一节中进行介绍。
头孢霉素是50 年代发现的一种类似于青霉素的抗生素， 它是治疗肺炎球菌、葡萄球菌等几十种细菌感染的特效药。头孢霉素是用一种叫头孢霉的真菌发酵生产的。研究发现， 一个叫EF 的基因是合成头孢霉素的关键部件或设备。于是， 有一位科学家用基因工程的方法把EF 基因从一株真菌中切下来， 然后再接到另一株真菌上， 结果发现这一株接上了新的EF 基因的真菌的头孢霉素产量比原来提高了15 % 。
d-淀粉酶是一种十分重要的工业用酶， 是用枯草杆菌生产的。1974 年有一位日本科学家将纳豆芽孢杆菌的R 基因引入到枯草杆菌中， 结果使后者的d-淀粉酶产量提高了近5 倍。
有很多细菌可以吃石油为生， 但由于石油的成份十分复杂， 大多数细菌只能消化石油中的一部分， 而其他成份仍然存在。1975 年有一位美国科学家做了一个十分有趣的试验： 他把4 种不同的细菌消化石油的能力结合在一起， 制造了一种“超级细菌”。结果发现这种“超级细菌”的胃口大得惊人， 它可以把石油中2/ 3 的碳氢化合物吃掉。现在经常发生万吨油船沉落大海的事故， 结果造成数百平方公里的海水被石油污染， 对于处理这种事故， “超级细菌”无疑是可以大显身手的。
