基因——讲述生命的故事

基因——讲述生命的故事

主讲者:陈鼎贤博士 报导:曾佩玲


 

揭开基因的面纱

“基因”一词源自希腊语,含“生”之意,是遗传的物质基础,它通过合成蛋白质展示自己所携带的遗传信 息,从而控制生物的性状表现。一般而言,人类大约有20,000至25,000个储存着所有生命密码的基因,但并非每个基因所携带的遗传基因信息都会被显露出来,故按其控制的性状又可被分为显性基因与隐性基因。

遗传学之父孟德尔(Gregor Johann Mendel) 首先确立了基因的分离定律和自由组合定律两个遗传学基本规律而为现代基因概念奠基。

未几,美国遗传学家摩尔根(Thomas Hunt Morgan) 及其门生以果蝇为研究对象作了大量研究,终于揭开一种或多种遗传特性与某一特定染色体的联系。据此结果,他们初步确认染色体也许是遗传性状传递机理的物质基础。他们发现呈直线排列的基因不仅能自我复制、决定生物的性状,还能发生突变并随染色体同源节段交换或重组。换言之,基因除了是决定性状的功能单位,同时也是突变①和交换单位。

自1940年起,学界开始沿着基因如何控制性状的方向发展,继而假定基因是透过合成基因控制酶来实现基因对 性状的控制。后来确实证实了这一点,并发现遗传物质是DNA。每个基因由成百上千个脱氧核苷酸组成,每个DNA分子可以包含几个至数千个能够复制、转录、呈现和调控的基因。此研究契机把当代生物科技发展推向前所未有的大突破,有者认为透过掌握上述特性,选择改造或修正动植物的某一遗传性状以应付需求,甚至有望寻得预防和治疗癌症等许多疾病的新方法。如此一来,转基因技术(Transgene technology) 便应运而生。

基因工程——转基因

基因工程是在上世纪70年代结合分子生物学和分子遗传学的发展基础上诞生的生物科技,是一项将经过人工分 离和修饰的基因转移到同类生物或另一种生物基因组的过程,从而达到改造生物的目的。目前已被部分国家广泛应用 于农业、畜牧业、医疗和环保领域。

农业:

打从人类懂得耕种以来就未曾放弃过改良农作物的品质。在过去的几千年里,农作物主要是透过随机和自然的方式来积累优良基因,直到创立遗传学后才开始采行人工杂交的方式育种。

如今,遗传学家可专研具有抗旱、抗寒、抗虫、抗病、鱼的抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等作物新品种,以缩短种植期、提高产量、节省种植成本。目前已知的转基因农产品计有抗乙肝番茄、含固氮基因的水稻(将固氮菌的固氮基因转移到水稻植株细胞中就会使水稻具备固氮功能)。

畜牧业:


转基因动物是通过基因工程技术将预设的外源基因导入精子、卵细胞或受精,透过多产基因、高泌乳量基因等基因转移培育生蛋多和泌乳量高的生物,例如阿根廷的转基因牛乳汁中就富含生长激素。

医疗领域:

目前已出现一些遗传工程药物取代常规药物,如治疗糖尿病的胰岛素,长期以来只能萃取自猪、牛等的胰脏, 且因产量低而使价格飙涨。根据研发,科学家已掌握到将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌以提高产量,进而降低价 格。

环保:

利用基因工程研发可同时分解有毒物质的新菌种。相较于需要一年以上才能消化海上的浮油,以及只能分解石 油中的其中一种烃类的自然菌种,超级细菌只需数小时就能完成分解石油中多种化合物的任务。

打开潘多拉的盒子

虽然转基因食品和传统食品在口感上没多大差距,但是由于转基因食品的高科技含量,仍有大部分人持观望态 度,认为外来基因会破坏食物中的营养结构,担心长期食用后会改变人们的遗传性状。此外,生态学家也对此忧心忡 忡,思考破坏环境生态的可能性。譬如转基因植物转变为杂草、因不同的病毒基因组和转基因作物的病毒外壳蛋白重 组,形成新病毒或产生新的作物害虫。

另一个引起欧洲诸国群起杯葛的原因涉及经济利益之争。美国是基因工程研究的最大投资者,出品最多转基因 食物,而且从事转基因技术开发的美国公司都会利用知识产权和专利保护法寻求巨额回报,或通过生物工程把种子改 造成无法像传统作物种子那样可被重复利用。尤有进者,经过改造的种子必须经过只为种子公司所掌握的某种化学催 化才能发芽成长。鉴于美国目前已控制了大部分的转基因食品市场,并据此操纵市场价格,因此有者认为藉由抵制转 基因产品来抵制垄断。

纵使如此,专家们指出,为了因应人口暴涨以及疾病防治的问题,转基因是未来农业发展的大趋势。而且让人稍 微安心的是,欧美诸国对食物的安全检测的规范和法令都非常严格,所有的转基因食品在推出市场之前必须经过数道 关卡,并保证在上市数年期间被重复证实与同一类型的传统食品的安全性达到一致才能继续获得售卖权。

〖注〗
①:基因突变通常发生在DNA分子上,基因在特定的条件下会变异,再以新的基因取代原有的基因,并在后代的表现中出现其祖先未曾有过的新性状。这种突变通常是为了因应适者生存的自然律,但偶尔也会发生致病突变。


陈鼎贤博士简介

◇ 南大生物系第二届毕业生。
◇ 1962至1964年:荣获美国东西文化交流奖学金,赴夏威夷大学攻读植物生物学,完成硕士学位。
◇ 1966至1970年:于美国伊利诺大学(University of Illinois) 取得生物学博士学位,后回国任新加坡南洋大学生物系高级讲师至1975年。
◇ 1975至1990年:担任马来西亚拉曼学院生物系高级讲师。
◇ 现任马来西亚中医学院及吉隆坡中医学院生化课程讲师。