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（本文節(jié)選自《知識(shí)就是力量》雜志2015年9月刊《基因工程——跨越生物種的遺傳物質(zhì)“拼接術(shù)”》一文，作者：陳章良）

　　開(kāi)篇語(yǔ)

　　諾獎(jiǎng)委員會(huì)7日宣布，瑞典的托馬斯-林達(dá)爾，美國(guó)的保羅-莫德里奇以及土耳其的阿奇茲-?？ū皇谟?015年諾貝爾獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)贒NA修復(fù)的細(xì)胞機(jī)制方面的研究，這讓人們注意到基因工程這一前沿科技。知力君非常榮幸邀請(qǐng)到了中國(guó)科協(xié)副主席、書(shū)記處書(shū)記陳章良，聊一聊基因工程在生活領(lǐng)域的最新應(yīng)用成果和發(fā)展前景。（注：陳章良是我國(guó)著名的生物學(xué)家之一，也是我國(guó)很早的一批轉(zhuǎn)基因科學(xué)家。他在分子生物學(xué)和農(nóng)業(yè)基因工程等領(lǐng)域都取得了豐碩的科研成果，是我國(guó)首位因此獲得聯(lián)合國(guó)教科文組織青年科學(xué)家獎(jiǎng)的人。）

　　1. 基因工程的概念的提出

　　基因工程是20世紀(jì)70年代醞釀出的一項(xiàng)新技術(shù)。它也被很多人稱(chēng)為生物工程，有些地方（如我國(guó)臺(tái)灣）還稱(chēng)作生命技術(shù)。人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)基因工程我們幾乎能跨越物種，實(shí)現(xiàn)任一生物基因的改良或轉(zhuǎn)移工作?；蚬こ套哉Q生以來(lái)，短短的幾十年間，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域，展示出了強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景，它能夠使人類(lèi)未來(lái)的生活更加美好。

　　當(dāng)年，美國(guó)有一批科學(xué)家率先開(kāi)始了生物體內(nèi)基因的拼接工作，并提出了基因工程的概念。它是指人類(lèi)通過(guò)一種像手術(shù)刀似的生物酶，將一個(gè)生物體內(nèi)控制遺傳性狀的某一段基因準(zhǔn)確地剪下來(lái)，再拼插到另外一個(gè)生物體內(nèi)的DNA中，使得這種生物體有新的遺傳性狀，這一過(guò)程就叫基因工程。整個(gè)過(guò)程像一個(gè)系統(tǒng)工程，但我們?nèi)庋蹍s無(wú)法看到酶在工作，雖然它確實(shí)能發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)令人十分激動(dòng)，人類(lèi)終于可以切割、拼接DNA了。試想，人類(lèi)可以拼制出一個(gè)新的生物體，這是一件多么神奇又令人驚訝的事??！

　　2. 醫(yī)學(xué)上基因工程應(yīng)用捷足先登

　　基因工程最早的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)。人類(lèi)最先研究成功的有重大商業(yè)價(jià)值的是基因工程胰島素。眾所周知，糖尿病患者要定期注射胰島素。人類(lèi)最早的胰島素是從豬、狗等動(dòng)物胰臟中提取的，過(guò)程比較麻煩且研制的藥物也很貴?？赡芎芏嗳藭?huì)想問(wèn)，為什么要從動(dòng)物體內(nèi)提取胰島素，能不能用人類(lèi)自己的胰島素呢？后來(lái)這一設(shè)想通過(guò)基因工程的方法實(shí)現(xiàn)了。

　　基因工程胰島素疫苗

　　科學(xué)家將人的胰島素基因克隆出來(lái)，拼到某種細(xì)菌或酵母里。它會(huì)不斷地繁殖生成更多帶有人胰島素基因的新生物體，再?gòu)倪@些新生物體中將人的胰島素蛋白質(zhì)提取出來(lái)，制成能注射的胰島素，這個(gè)試驗(yàn)成功后便得到了廣泛應(yīng)用。基因工程胰島素的誕生，為全世界的糖尿病患者帶來(lái)了福音。人類(lèi)終于能用上更安全、更便宜的胰島素了。

　　此外，基因工程也被用于生產(chǎn)疫苗，這類(lèi)疫苗目前已在醫(yī)學(xué)上被廣泛使用?；蚬こ躺a(chǎn)的疫苗不是來(lái)源于整個(gè)病毒，只是病毒中的某一段蛋白質(zhì)。但是，人的免疫系統(tǒng)會(huì)把這段蛋白質(zhì)當(dāng)成病毒一樣來(lái)處理，會(huì)迅速啟動(dòng)免疫系統(tǒng)攻擊它，產(chǎn)生對(duì)抗此病毒的抗體。目前國(guó)內(nèi)的乙型肝炎疫苗，基本上都是用基因工程的方法生產(chǎn)的，國(guó)內(nèi)有好幾家工廠在生產(chǎn)。我們今后也會(huì)針對(duì)更多的病毒，生產(chǎn)出更多的基因工程疫苗。

　　3. 基因抗癌藥物成新“救星”

　　近幾年，基因工程制藥業(yè)發(fā)展得很快，尤其是抗癌的新導(dǎo)向藥物?，F(xiàn)在國(guó)際上廣泛使用的此類(lèi)藥物已經(jīng)超過(guò)了20多種，可治療肝癌、肺癌、直腸癌、乳腺癌等，還有最近才有的治療皮膚癌的藥物?？茖W(xué)家們都在集中精力，研制這些基因工程的抗癌藥物。

　　科學(xué)家在做基因測(cè)序

　　比如基因工程治療肺癌的藥，終于有了一個(gè)巨大的突破。這種導(dǎo)向藥物注射到肺癌患者體內(nèi)后，能在肺部識(shí)別出肺癌細(xì)胞并殺死它，但不會(huì)傷害其他正常的細(xì)胞。我們稱(chēng)之為基因工程導(dǎo)向藥物，它能夠像導(dǎo)彈一樣專(zhuān)門(mén)識(shí)別癌細(xì)胞，然后再攻擊它們。肺癌患者用這種藥物替代傳統(tǒng)的化療方式，就能避免掉頭發(fā)、嘔吐、免疫系統(tǒng)損壞、身體機(jī)能衰弱等問(wèn)題。

　　目前，世界上有不少于40種的抗癌癥的導(dǎo)向藥物正處于臨床試驗(yàn)階段。我們驚喜地發(fā)現(xiàn)：人類(lèi)終于慢慢接近全新的抗癌領(lǐng)域了，即只消滅癌細(xì)胞，不損害正常的人體細(xì)胞。相信在未來(lái)的醫(yī)藥領(lǐng)域，這類(lèi)基因工程的抗癌藥物，將成為全球癌癥患者的新“救星”。

　　我曾走訪了北京、天津、上海、蘇州、無(wú)錫、廣州、深圳等城市，發(fā)現(xiàn)有一大批科學(xué)家正夜以繼日地做著抗體藥物試驗(yàn)。他們?cè)跒檠兄苹蚬こ虒?dǎo)向藥物而努力。因?yàn)榘┘?xì)胞有不同的類(lèi)型，每種癌細(xì)胞都需要有針對(duì)性的抗體來(lái)識(shí)別它。所以，科學(xué)家們只能一個(gè)一個(gè)地去尋找，一個(gè)一個(gè)地去攻克。

　　人類(lèi)的偉大之處在于，在面對(duì)疾病時(shí)，學(xué)會(huì)了制藥對(duì)抗疾病。SARS出現(xiàn)后，我們研制出了SARS疫苗；兇猛的埃博拉病毒也得到了有效控制。我相信有了基因工程后，有朝一日我們也能研制出抗艾滋病的疫苗。

　　基因工程在醫(yī)藥方面得到了有效應(yīng)用。這個(gè)領(lǐng)域，誰(shuí)先研制出某一藥用基因，誰(shuí)就擁有這個(gè)專(zhuān)利，就可以生產(chǎn)這一類(lèi)醫(yī)用藥物，就能創(chuàng)造出巨大的社會(huì)財(cái)富。人類(lèi)的全部基因測(cè)序工作已完畢，未來(lái)的基因工程制藥領(lǐng)域，將會(huì)發(fā)展得特別快，成為一個(gè)重要的高科技領(lǐng)域。

　　4. 工業(yè)領(lǐng)域的基因工程

　　現(xiàn)在有個(gè)新詞叫“生物質(zhì)能源”，它是一種綠色的新能源。它目前也和基因工程聯(lián)手了，這也是基因工程在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的新表現(xiàn)。

　　所謂基因工程的“生物質(zhì)能源”就是把一些生物質(zhì)，如稻草秸稈、玉米秸稈、木薯、甘蔗等，與高效的基因工程細(xì)菌一起發(fā)酵后制作出燃料乙醇等生物能源。我們知道酒精燃燒后很干凈，它是一種綠色能源。巴西是世界上的甘蔗產(chǎn)量大國(guó)，那里大部分汽車(chē)正使用著甘蔗生產(chǎn)的燃料乙醇，省掉了大量石油能源。

　　基因工程在工業(yè)發(fā)酵酒精上的應(yīng)用成效顯著，近幾年這一領(lǐng)域也發(fā)展得越來(lái)越快。人們將更合適的基因重組到細(xì)菌里，使細(xì)菌的發(fā)酵效率越來(lái)越高，目前這類(lèi)細(xì)菌的菌種是越來(lái)越好了。

　　廣西的北海市，就建了一個(gè)現(xiàn)代化的工廠，專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)木薯燃料乙醇。它是中糧集團(tuán)投資建設(shè)的。廣西目前能生產(chǎn)幾十萬(wàn)噸木薯燃料乙醇，這些乙醇在當(dāng)?shù)氐钠?chē)?yán)锸褂弥矠楫?dāng)?shù)毓?jié)省了很多汽油。當(dāng)然，除了酒精以外，我們還生產(chǎn)乙醚、丁醇等工業(yè)產(chǎn)品?；蚬こ淘诠I(yè)上還可以生產(chǎn)一系列的小化工產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都具有高附加值，能創(chuàng)造出巨大的社會(huì)財(cái)富。人類(lèi)到底能在這條路上走多遠(yuǎn)，目前還不清楚，這也是極具探索價(jià)值的領(lǐng)域。

　　5. 基因工程助力于“環(huán)?！?/strong>

　　培育基因工程菌種

　　目前，在環(huán)保領(lǐng)域，基因工程主要應(yīng)用于城市垃圾清理、城市污水處理方面。城市的餐廚剩余物加入基因工程菌后能更高效地分解這些有機(jī)物，處理效果非常好。城市的污水處理中，會(huì)有一個(gè)大大的處理污水的池子，池中加入一些基因工程的微生物后，它們能更高效地分解污水，凈化水質(zhì)。

　　基因工程在未來(lái)環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，最終會(huì)到什么程度？肯定是會(huì)生產(chǎn)出更耐高溫、更高效的細(xì)菌菌種。因?yàn)榘l(fā)酵溫度越高，細(xì)菌分解城市垃圾和污水的效率就更高，所以這還是值得通過(guò)基因工程去研究開(kāi)拓的，幫助我們進(jìn)一步提升環(huán)保的效率。