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陈晓亚:如何理解基因技术的发展 精选

已有 8486 次阅读 2013-7-12 11:42 |系统分类:科研笔记| 技术, 如何


水稻基因组。图the-scientist.com

提要:生物技术的发展已经改变着社会很多方面,创造新的产业、新的就业机会,甚至对我们的思想产生很多影响。正像当初进化论刚提出来,大多数人觉得不可接受,但正是科学的事业推动着我们的社会发展。

我们知道,在1953年生命科学或者整个科学界有一个重大的发现,就是DNA双螺旋结构,我们中学课本就学过。这个发现揭示了DNA是由两股链组成,而且是相互匹配的,任何生物都是这样的,不管是高等的还是低等的。

发现DNA双螺旋以后即进入分子生物学时代。通过一系列的发现,科学家总结了生命科学的基本规律,就是所谓的中心法则,从DNA到RNA再到蛋白质(尽管现在有所修饰,就好象牛顿定律,它也会有一些修饰、有些发展,但是这个基本法则是存在的)。蛋白质是一个非常重要的物质,它可以是催化各种反应,人体各种各样的反应主要是由蛋白质催化的。同时蛋白质也是一种主要的组成成份,比如肌肉甚至头发都是蛋白质组成的。所以,从基因到RNA到蛋白质,真正起作用的是蛋白质,所有的蛋白质都来自于基因。

由此派生出了几个重大的技术进步。一是后来发展的DNA重组(最早是由大肠杆菌开始的),很多工具酶可以把DNA劈开,还有一些酶可以把DNA连在一起。这样,基因重组奠定了现代生物学技术的一个重要的、根本的方面。这个技术导致了很多生物技术的发展,很多重组的药物,比如重组的干扰素都是通过这个办法产生的,它们对人类的健康和生活产生重大的影响。

大肠杆菌主要长在动物和人身上,长在植物上的叫农杆菌。后来发现有一部分农杆菌可以把DNA加到植物体的基因组上,这就是转基因技术的发展。

我们知道生物体,包括人,是由大量的基因组成的,这些基因排列在染色体上,我们现在有技术,知道它是双螺旋了,我们就想检测出来这些基因怎么排,这样就产生了基因组测序。

基因组技术还推动了一些相关领域的发展和相关组学(蛋白质组学、代谢组学)的发展。人们不再是一个一个看蛋白质,而是整体来看。同样,很多代谢物比如葡萄糖,不能光看一个葡萄糖的含量,我们还要看其他的代谢化合物。这些组学的发展催生了现代系统学的发展,就是把这些东西整合起来,用系统学的观点、系统论的方法来看生物体。

与此同时,还产生了合成生物学,也是现在比较新兴的领域,可以合成新的生命。因为我们既然知道了从DNA到RNA到蛋白质,我们可以合成DNA。

这是我讲的一些主要的技术,主要是围绕着基因技术方面的发展。这些技术的发展,对整个社会、经济、人类的思想都产生了重大的影响。首先,在生物医药方面的影响,在对人体健康的影响。

另外是对动植物育种的影响。转基因可以成为育种技术的一部分,就是我们可以通过人工的方法加一些有用的基因,使它的品种产生优良形状,催生了转基因动植物育种。

还有就是对环境的影响,现在工业的发展,包括现代农业的发展,不可避免地对环境产生影响。生物修复技术可以选取合适的生物,最好是通过转基因的方法产生一些特别有用的生物,可以把一些污染物清除掉。

生物能源也是一个新型的能源,虽然我们并不觉得可以完全替代二次能源,我们的生物能源还不能作为汽车的主要燃料,但这是一个主要的发展方向,而且生物能源可以产生各种各样的产品,比如化工品可以替代化石能源。因为我们可以通过微生物来生产各种各样的化工品,简单来说生物能源就是从物质纤维产生,因为植物大多数产生的是细胞壁,是纤维素,可能是生物量的90%。从物质纤维素到酒精到其他有用的化合物,这也是生物技术大有作为的方面。

同时,生物技术还在不断地发展,新的技术不断地产生。我们知道不久前产生的RNA干扰,刻意使某些基因沉默,让它不表达了,如果我们能够非常有导向地把这些干扰信号输送到特定的细胞或者特定的组织里,它的应用前景还是非常广阔的,也是属于基因治疗的一部分。

以前我们还不能够很好控制它的位置,基因组编辑技术可以对一些特定的蛋白,或者是特定的RNA,对特定的部位进行修饰,去改造一两个核苷酸,使得我们的技术更有方向性、更有预测性,这已经有了很好的苗头。

生物技术的发展已经改变着社会很多的方面,创造新的产业、新的就业机会,而且对我们的生活产生方方面面的影响,甚至对我们的思想产生很多影响。正像当初进化论刚提出来,大多数人觉得不可接受的,现在还仍有争议,但正是科学的事业推动着我们的社会发展。

(据陈晓亚在7月11日中国科协“科学家与媒体面对面”的讲话整理,文字有删改。)

附:陈晓亚,2005年当选为中国科学院院士;现任中科院上海生命科学研究院院长、植物分子遗传国家重点实验室主任、中国植物生理学会常务副理事长、国际棉花基因组协调委员会(ICGI)委员等职。 长期从事植物次生代谢和棉纤维发育研究,早期曾从事植物分类学研究。




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