三、“大海捞针”与“基因文库”

生物体内的基因能有千百万份，要从这么多的基因中挑出一份符合要求的目的基因，简直好像“大海捞针”。大海中捞一根针是困难，如果在大海中到处都是针，那么大海捞针也不会有太大的麻烦。怎样才能使“大海里” 到处都是“针”呢？人们想到建立“基因文库”的方法。这是一个比喻性的名称，意思是如果人们像在图书馆里建立起图书文库那样，需要查找什么资料，只要在文库的目录上查找出所需要的资料名称，立即就能从文库里把它找出来。“基因文库”也是相似的意思，先把各个基因整理出来，编入文库， 什么时候需要哪个基因，只要到基因文库中去调就行了。基因文库的作用也有点像银行，所以也有人称为“基因银行”。

基因工程的工程技术人员为了从“大海中捞针”，发明了“散弹射击法” 或“切碎法”、“多段法”等建立“基因银行”或“基因文库”的方法。

所谓“散弹射击法”就是用限制酶或用超声波等物理因素把生物体内的总 DNA 碎成许多片段，毫无疑问，这些 DNA 片段有长、有短，即有的只有一个基因，有的会有几个基因，然后将这些 DNA 片段分别与适当的载体重组， 重组 DNA 分子形成以后，立即导入受体细胞（如大肠杆菌）。重组 DNA 随着

受体细胞的增殖而增加，每个受体细胞分裂形成一群细胞，这一群起源于同一细胞的细胞团叫做“克隆”，当“克隆”的种类多到足以把某个生物体的全部基因都包括进去时，这组“克隆”就是该生物体的“基因文库”。美国的科恩、霍格内斯等人就是用建立“基因文库”的方法，得到海胆和果蝇的组蛋白结构基因和核糖体 RNA（rRNA）结构基因的。前苏联的盖奥尔吉耶夫、格沃兹耶夫等用这种方法，也从果蝇中得到了一些目的基因。

还有前面说到的“切碎法”、“多段法”，虽然具体操作方法有所不同， 但从原理上说，则是一致的。

有了目的基因，能否直接把目的基因送进受体细胞呢？对这个问题，目前有两种不同意见。一种意见是不能，其理由是目前存在地球上的生物，无论是复杂的还是简单的，都是长期历史进化的产物，都有保卫自身而不受异种生物侵害和稳定地延续自己种族的本领，如果异源 DNA“单枪匹马”硬闯进受体细胞，受体细胞就会把它“消灭”。早在 1960 年，瑞士的阿尔伯在发现大肠杆菌体内的核酸内切酶时，也发现了修饰酶。所谓内切酶就是专门把DNA 长链切成一段一段的碎片的蛋白质，DNA 切成了碎片，也就失去了作用。所谓修饰酶，就是把 DNA 作一番“乔装打扮”，修饰一下，使内切酶不识“庐山真面目”而免遭内切酶的破坏的另一种蛋白质。由于大肠杆菌体内的 DNA 均由“修饰酶”作过修饰而免遭内切酶的破坏，但当外来的 DNA 这种不速之客进入大肠杆菌体内时，大肠杆菌内部的内切酶就毫不留情地使其“粉身碎骨”或“体无完肤”。因此，目的基因的直接导入难免有“全军覆没”的厄运。而我国学者周光宇则认为，目的基因直接导入是分子育种的新方法，她指出：“不同生物差异越大，它们的 DNA 序列差异也越大，远缘间的 DNA 就整个分子来说很难亲和，因为异源 DNA 进入后往往被细胞的各种切酶分解和排斥。但是整个分子的不亲和，并不排斥部分分子的亲和性。生物同出于一源，其主要基础代谢从细菌到人都是共有的。这样，外源 DNA 进入受体后， 经酶切和分解后的局部 DNA 核苷酸排列上与受体 DNA 亲和，在具有亲和性的基因或片段的 DNA 上面，也可能携带部分不亲和的顺序，它能粘附在母本 DNA 上，在复制中能整合进去实现 DNA 的片段杂交。”

简单概括这段话的意思就是：用直接导入目的基因的方法是可行的。这个 DNA 片段杂交假说已被我国学者翁坚、何笃修等用同工酶法、分子杂交法所证实。将目的基因直接导人受体的方法有周光字首创的花粉管通道导入法、何笃修等创造的吸涨法和朱培坤等提出的动态导入法等。

至于认为基因不能直接导入受体细胞的基因工程的技术人员，则采用了重组 DNA 技术。即首先将目的基因与质粒经过内切酶的“裁剪”，然后靠“连接酶”的作用，将目的基因和质粒（或病毒 DNA）重新组合起来形成重组 DNA。重组 DNA 就能在质粒（或病毒 DNA）的“带领”下进入受体细胞。重组 DNA 进入受体的过程叫“转化”，得到重组 DNA 的细胞叫“转化细胞”。在一般情况下，达到转化成功目的的转化率为百万分之一。这样低的转化率实在难以满足遗传工程师们的要求，为此，遗传工程师们创造了低温条件下用氯化钙处理受体细胞和增加重组 DNA 浓度的“双管齐下”的方法来提高转化率。

转化细胞如何挑选出来？目前普遍采用的是分子杂交技术和硝酸纤维滤膜过滤法。

遗传工程问世于 1974 年，虽说至今刚好 20 年，但是，基因工程的发展日新月异，方兴未艾！不少成果达到了令人目瞪口呆的程度，许多科学家认

为，当前基因工程的发展状况正类似于 40 年代原子能技术和 50 年代半导体技术刚兴起的情况。基因工程的崛起势必引起基础理论研究、工农业生产、医疗保健事业等各个领域的一场深刻的技术革命。