基因工程：生命构造和性能的改造与应用

19 世纪60 年代，奥地利遗传学家孟德尔发现生物的遗传规律，提出“遗传因子”概念；瑞士生物学家弗里德里希·米歇尔发现细胞核内存在脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和蛋白质（protein）两个部分。1882 年，德国胚胎学家瓦尔特·弗莱明发现细胞核内包含有大量分裂的线状物体，也就是染色体；1909年，丹麦植物学家和遗传学家威廉·约翰逊（图1-1）首次提出“gene”这一名词，用以表达孟德尔的“遗传因子”概念。“gene”源自“pangene”（泛生子），指决定“单位性状”的遗传，是1889 年荷兰生物学家德·弗里斯从达尔文的泛生论（pangenesis）衍生出的词。中国现代遗传学奠基人谈家桢院士在美国留学期间，应邀为国内科学杂志撰文介绍现代遗传学时把“gene”的汉译名定为“基因”，并由此点亮了现代中国遗传学的未来。1944 年，研究人员正式确立了DNA 和基因之间的直接关系——基因是有遗传效应的DNA 片段，是控制生物性状的基本遗传单位。生物体的生、长、衰、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。基因支持着生命的基本构造和性能，储存着生命的种族、血型及孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。我们也可以这样说，基因是携带遗传信息的、可遗传的核酸片段或多肽分子，它们可以编码具有功能的核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）分子或多肽分子。

图1-1　孟德尔、威廉·约翰逊和谈家桢(www.xing528.com)

基因工程是在分子水平上对生物进行人工定向改造的一项遗传学技术，其本质就是DNA 的体外重组。基因工程的名称很多，常见的还有遗传工程、基因操作、重组DNA 技术以及基因克隆、分子克隆等。这些术语所代表的具体内容都是彼此相关的，在许多场合下被混合使用，很难做出严格的区分。不过它们之间还是存在一定的区别，从某种意义上讲，它们之间的差别只不过是各自考虑的角度和强调的侧重点不同。基因工程技术把不同生物来源的外源DNA 插入到载体分子上，所形成的杂种DNA 分子与神话传说中那种具有狮首、羊身、蛇尾的怪物颇为相似，故在早期常常称这种重组DNA 分子为嵌合体。构建这类嵌合体DNA 分子的中心环节，是在体外将不同来源的DNA 片段通过核酸内切酶和DNA 连接酶等的作用，重新组合成杂种的DNA 分子。因而，人们有时也简明扼要地将基因工程称为重组DNA 技术。