四、基因工程的巨大潜力

正是由于基因工程具有为人类造福的巨大潜力，所以在这项工程问世不久就成为许多有远见卓识的科学家和企业家进行“风险投资”的目标。从 1976 年基因工程技术在商业生产上的应用尚未露端倪时，第一家遗传工程公司就宣告成立，第一位人工合成人生长激素抑制因子的博耶教授成了这家公司的台柱。从此基因工程从遗传学家、生物学家的象牙之塔走了出来，大步迈向广阔的市场。

1977 年，日本科学家板仓敬一和博耶等 7 人首次实现了人工合成的生长激素释放抑制因子的基因在大肠杆菌中的分子克隆及产物表达，1978 年到1979 年间，美国哈佛大学、波士顿裘斯林基金公司，以吉尔伯特为首的八位科学家，化学合成了胰岛素 A、B 链基因，并获得转基因大肠杆菌。这样原来只能用动物胰腺提取的胰岛素却能在培养大肠杆菌的试管中生产了。胰岛素是治疗糖尿病的特效药，而糖尿病是老年人的常见病。每个病人每天需要 40

单位或 0.4 毫升的胰岛素，但从一头牛或一头猪的胰脏中只能提炼出 300 单

位或 3 毫升的胰岛素，而对全世界上亿个糖尿病患者，胰岛素的数量太少了。“物以稀为贵”，有些糖尿病人虽知胰岛素能治疗，也终因缺乏资金而只能抱恨终生。吉尔伯特等人能使“到处为家”的大肠杆菌生产胰岛素，无疑是糖尿病人的福音。1982 年，美国的礼莱基因公司已开始利用大肠杆菌生产胰岛素。但是，礼莱基因公司用的是吉尔伯特等人的转基因菌，这种菌种生产胰岛素的量很少，因此属低产菌。1983 年我国学者、上海细胞生物研究所的郭礼和，运用在美国构建的一套高效表达胰岛素、绒毛膜促性腺激素和干扰素的多功能质粒，得到了转基因大肠杆菌，这种大肠杆菌生产的胰岛素产量也有新的突破。

干扰素是一种抗病毒的特效药。它是两位美国科学家在 1957 年研究病毒的干扰现象时发现的，这种产物对防治癌症有积极作用。

其实，干扰素并不是细胞本来就有的，而是病毒侵入细胞后的产物，这种产物不能帮助已被病毒侵入的细胞，但却能保护周围的细胞。干扰素与病毒如果进行殊死搏斗，胜利者经常是干扰素。

生产干扰素的方法，是芬兰科学家卡里·坎特尔博士发明的。他先从血液中提取白细胞，然后用病毒去感染白细胞，被感染的白细胞就产生干扰素，经过提取就可作药用。由于血液来源有限，每个白细胞最多只能产生 100—

1000 个干扰素分子，因此干扰素对病人来说，仍是杯水车薪。1980 年，美国博耶和科恩用重组 DNA 技术，得到了几种生产干扰素的细菌。1981 年，他们把控制干扰素合成的基因引入酵母菌中，使酵母菌生产出干扰素。目前，美国用大肠杆菌生产干扰素，已能使每个细菌产生 20 万个干扰素分子。

1980 年，美国已经利用改造过的大肠杆菌生产牛生长激素。牛生长激素能促进牛的生长，提高牛肉和牛乳的产量。前面已经介绍过，用大肠杆菌生产人的生长激素因子已在美国取得成功，现在，已采用 700 升体积的发酵罐

生产人生长激素因子。美国一个患有生长激素缺乏症的小女孩，从 1984 年起

服用由大肠杆菌生产的人生长激素，在不到一年的时间内，身高就从 1.25

米长到 1.50 米。可见，基因工程给侏儒病人也带来了新的希望。

现在，以血液为原料的乙型肝炎疫苗、人的血清蛋白等，均能靠大肠杆菌来生产。例如在 1982 年，美国科学家把控制血清蛋白合成的基因通过 DNA 重组引进大肠杆菌后，已开始用大肠杆菌发酵生产人体血清蛋白，目前的年产量在 100 吨以上，销售额达 5 亿美元。因为血清蛋白对人体的免疫功能和维持血液的正常渗透压、粘度和酸碱度起着直接作用，没有血清蛋白，血液就会停止流动，因此血清蛋白的生产前景广阔。

基因工程应用于农业和畜牧业，前景也十分诱人。基因工程专家的一项最大胆、最富魅力的设想是把固氮基因转移到非豆科植物中，以解决氮肥问题，另一个设想是培养出超级猪。

农业工作者都知道，农作物中，豆科作物一生中不必施用氮肥，因为这些植物的根部与根瘤菌共生，根瘤菌内有固氮酶，这种酶能使大气中的游离氮转变成氨，供豆科植物吸收利用。像小麦、水稻、棉花等一类非豆科植物不能跟固氮菌共生，因而无法固氮，为了提高产量就要补施氮肥。目前各国每年都要为化肥工业付出巨大的资金，消耗大量能源。要是非豆科植物固氮成功，既可提高产量又可减少能耗，肥沃土壤，减少成本和净化环境，这是一举多得的好事。所以，基因工程问世后，科学家把固氮基因转移作为重点课题，期望有所突破。

根瘤菌固氮实质是一种固氮酶把大气中的氨分子合成氨的过程，这种固氮酶受一种叫 nif 的基因控制。前几年，美国科学家波斯盖特等用一种具耐药基因的质粒与肺炎克氏杆菌的 nif 基因重组，并将这种重组质粒转化大肠杆菌，终于得到具有 nif 基因的大肠杆菌。由于远缘菌种间转移 nif 基因的成功，就使直接把 nif 基因转移到非豆科植物中去提到了议事日程上。把 nif 基因转移到植物细胞中，在技术上并无多大困难，但是，要使 nif 基因在植物细胞中直接发挥作用，却困难重重。何况，固氮酶只有在严格缺氧条件下才能行使固氮功能，所以，植物细胞即使在 nif 基因的控制下产生了固氮酶，也只有在结构和代谢系统作出相应的大幅度调整后才会固氮，所以，要使非豆科植物固氮，还有待遗传学家研究很多年。

从培育超级猪的愿望出发，美国科学家罗·伊文斯博领导的研究小组已在 1982 年育成了超级鼠。这是研究小组用大白鼠的生长激素基因转移到小白鼠受精卵中实现的，这个接受了外来基因的小白鼠受精卵在母鼠的子宫中终于发育成比普通小白鼠重两倍半的超级鼠。

这种超级鼠的问世，使科学家产生了把大象的生长激素基因转移到猪、羊等受精卵中培育超级猪、超级羊的良好愿望。这里说的可不是科幻作品中的题材，而是遗传学家、生物学家下在孜孜以求的目标，这种良好愿望的实现，就是基因工程引起的畜牧业革命。

抗虫植物的培养在农业上也很有意义。如红铃虫专吃棉花叶子和棉花幼铃，菜青虫专吃蔬菜叶子等。历来对付害虫的办法是喷洒农药，实际上能杀死害虫的农药也直接、间接地危害人体。基因工程问世后，比利时的科学家率先从苏云金杆菌细胞中分离出控制毒蛋白产生的基因，并把这种基因与质粒重组，然后将重组质粒转移到植物细胞中，这些获得毒蛋白基因的植物细胞所长成的植株，因为能产生毒蛋白而能毒杀害虫。比利时科学家培育出了抗虫烟草，我国科学家范云六等已把毒蛋白基因转入棉花中。复旦大学遗传

研究所和上海农学院植物科学系合作，正在把复旦大学遗传所合成的抗菌肽基因转向上农特种稻，目的是提高上农特种稻的抗细菌的能力。

最新的一项动物试验结果，不仅使科学界震惊，而且给动物新品种培育带来无限希望。那就是意大利的科学家斯巴达佛拉把洗涤过的老鼠精液注入含有异体 DNA 的液体中，他惊奇地发现，老鼠精子的颈部能在 15～30 分钟内摄取大量的异体 DNA，随后异体 DNA 与精子中的 DNA 紧密地结合在一起。他把这些精子跟试管中的雌鼠卵结合，并把试管中得到的受精卵植入雌鼠子宫，结果，生下的新一代鼠确实具有异体的遗传特性。美国纽约时报把这个发现称做生物学上的重要里程碑。其实，这一结果也仅仅是我国学者周光宇教授的“分子片段杂交”理论在动物上的具体体现而已，里程碑的奠基人非周光宇莫属。