细菌的用武之地
遗传工程是指把一种生物细胞中的遗传物质——作为遗传因子(基因)物质基础的脱氧核糖核酸,从细胞中提取出来的体外进行复制,然后又通过一种运载体将这种复制遗传物质导入另一种细胞,从而改造这个细胞的遗传结构,使之具有新的性状。
人们在开始进行遗传工程研究时是采用大肠杆菌作实验的。大肠杆菌是一种无害的细菌。科学家在研究大肠杆菌时发现一种酶,这种酶能将外来的脱氧核糖核酸分子分解掉,例如有的噬菌体侵入大肠杆菌,这种酶就能将噬菌体的脱氧核糖核酸分子拆得七零八落,限制噬菌体繁殖。这种酶称为限制性内切酶,就因为它有内切核酸分子的作用。还有一类酶称为连接酶,能把两个脱氧核糖核酸分子自由端接合在一起,这两种酶都能从某些细菌中提取出来。
细菌是有惊人的繁殖能力和代谢强度的,如大肠杆菌在理想的环境下,三、三十分钟就可繁殖一代,细菌有这么大的本事,能否用它造福于人类呢?
我们知道有一种名为“生长激素抑制因子”的激素,从50万头羊脑组织中才能提取到5毫克,数量甚微,价线昂贵。最近,美国科学家博耶等采用遗传工程使大肠杆菌生长出这种激素。已成功地从7.5公升的细菌发酵液(培养液)中提取到5毫克这种激素,为激素药物的生产开辟一个新天地。
对医治糖尿病有特效的胰岛素,目前是从牲畜的胰脏中提取,100公斤胰脏只能提取5毫克胰岛素。最近美国科学家吉尔伯特等用遗传工程方法使大肠菌也能制造出这种胰岛素。
随着世界工业的发展,海上石油污染的现象日益严重,为消除这种公害,美国科学家查卡拉巴尔泰等用遗传工程方法已选育出能够分解四种烃类的细菌,名为“超级细菌”。这种“超级细菌”能分解石油中所含三分之二的烃,其分解速度之快,效率之高是自然界中微生物所不能比的。据报导,自然界中分解石油烃类的细菌要一年才能分解掉的海上浮油,“超级细菌”几小时之内就能分解完。
我们知道植物生长发育需要大量氮素,而只有豆科植物才能直接把自然界的氮气转化成为氮化物,如果农作物都有这种“固氮本领”就可以大大提高产量。近年来遗传工程学家们正在从事固氮遗传工程的研究,试图把固氮微生物的固氮基因移植到农作物上去。美国科学家狄克逊等已成功地把克氏肺炎杆菌基因转移到大肠杆菌细胞内,但科学家们预计这项研究还难于实用化。尽管如此,固氮遗传工程已展现出光辉的前景。
人类的遗传病用药物是无法治疗的,采用遗传工程的方法将会使遗传病得以医治。可以用遗传工程的方法把致病基因切除下来,再镶衬上健康的基因。这项基因治疗的研究目前已有进展。这就使科学家们得到启示,设想把抗癌的基因转移到微生物中去,然后再从中提取出抗癌的抗体去防治癌症。