拼接 DNA 的“剪刀”和“浆糊”

东施不用效颦

据传，春秋时期，越国美女西施，因患有心疼病，走路总抚着胸口，皱着眉头。同城有个长相丑陋名叫东施的女子，十分羡慕西施，处处模仿西施，甚至连西施走路的病态也学得惟妙惟肖，但如此一来，东施便显得愈加丑陋。

这就是流传至今的东施效颦的故事。

也许有一天，会有人替东施惋惜，因为基因工程完全有能力使东施具有西施的容貌，用不着再仿效西施皱眉。

基因工程也叫遗传工程，它的主要工作就是按照人类的意愿，运用 DNA 重组技术来设计新的生物。人们从生物细胞中分离出 DNA 片段进行施工重组，然后在适当的细胞中增殖、表达。

寻找目的基因

要找到符合人们意愿的基因——一种叫目的基因的基因也决非易事。例如，农业专家为了培育出耐寒、抗病虫害的水稻新品种，首先必须找到耐寒抗病虫害的基因。为此，就得从供体细胞中分离出或用人工办法在实验室中合成出目的基因，这是实现基因工程的第一步。不管人们的愿望多么美好，找不到目的基因等于树木断了根，不可能长成有用之材。

基因是 DNA 分子上的某个特定片段。在真核细胞中，一个 DNA 分子包含许许多多个基因。在这众多的基因中有许多并非是人们想要选择的目的基因，于是，便引出了如何去除其他基因，而保留下目的基因的问题。DNA 分子结构十分复杂，但体积却很小。要对微小的 DNA 分子进行切割，并要求切割得准，切口要整齐，使不同来源的 DNA 分子切开后在相应的位置上可以彼此拼得起来，就必须有精密的工具。这个手术显然不是普通手术刀所能解决的。

“剪刀”是内切酶

1960 年，瑞士科学家沃纳·阿尔伯在观察大肠杆菌时，发现有些核酸内切酶能限制某些病毒核酸对生物体的侵袭。根据这一现象，他认为在细菌体内存在一种限制—改造酶系统，这是一种生物体在长期进化过程中形成的防御系统。这一发现不久便被美国科学家汉·史密斯证实。

限制酶专门破坏入侵的外来 DNA，它常常把 DNA 在固定的地方切断，使它们失去作用。这种限制性核酸内切酶在基因工程中扮演了“剪刀”这一主要的角色。

请看下面的一个实例：从副流行性感冒病毒中分离出来的一种限制酶

（Hpall）能够识别下列碱基序列：分子ⅠN—C—C—G—G—N

分子ⅡN—G—G—C—C—N

它能把具有如上序列的碱基分别切割成下列两段：分子ⅠN—C C—G—G—N

分子ⅡN—G—G—C C—N

切断后的两种异源 DNA 分子，经同一种限制酶作用之后，可以形成相同的粘性末端。在特定的条件下，就能在“浆糊”的作用下重组到一起。

“浆糊”在哪里

基因工程的目的，不仅仅是把 DNA 按照人们的意愿切割下来，更重要的

是把切割下来的基因导入受体细胞，粘在受体细胞 DNA 分子的特定位置上。那么，“浆糊”在哪儿呢？

自 20 世纪 60 年代起，遗传学家就考虑到这个问题，既然有 DNA 内切酶，为什么不可能存在 DNA 连接酶呢？1967 年，在美国有三位科学家阿尔伯、内森斯和史密斯不谋而合地从代号为 Ta 的噬菌体感染的大肠杆菌里分离和提取到连接 DNA 分子的“浆糊”——连接酶。这种“浆糊”竟神奇地使 DNA 分子相邻的两端或是被“剪刀”断开的 DNA 片段重新连接起来。

有了“剪刀”和“浆糊”，科学家就可以按照设计蓝图，随心所欲地拼接 DNA。

由于阿尔伯、内森斯和史密斯三人在限制酶研究方面所作出的重大贡献，他们三人共同获得了 1978 年诺贝尔医学生理学奖。

有人把基因工程比作现代造物主。因为经其改造和创造的新生物正在一批一批从实验室走向大自然。对于这个现象，人们喜忧参半。喜的是，人类终于可以用这一尖端技术为人类造福；忧的是，万一被居心叵测的人用来作恶，后果将不堪设想。

但不管怎么说，基因工程的特殊优越性已经为全世界人民所看好。