能不能借人之手操縱基因？

人是怎樣把基因傳遞給子女的？答案很清楚，是通過精細胞和卵細胞相互融合即受精作用，把基因傳遞給了下一代，這就是一種基因轉移現象。除了精細胞和卵細胞能通過受精作用轉移基因外，基因轉移還有其他途徑嗎？答案是肯定的，細菌病毒就能轉移基因。噬菌體是一種能「吃」大腸桿菌的病毒，它能將已經「吃掉」的有鞭毛大腸桿菌中的基因轉移到新的宿主中，使原本沒有鞭毛的新宿主大腸桿菌長出鞭毛。

基因轉移是一種極具吸引力的自然現象，能不能借人之手操縱基因呢？很多科學家雖早已進行探索，試圖從多個方面積極尋找轉移基因的條件，卻都以失敗而告終。直到1967年和1968年，科學家發現了「DNA連接酶」和「限制性核酸內切酶」，人為轉移基因才曙光初露。這兩種酶是能夠用來「拆卸」和「安裝」DNA的工具酶。所謂DNA連接酶就是能把DNA的片斷相互連接起來的蛋白質，而限制性核酸內切酶是一種能在DNA分子內部的一定區段把DNA切割開來的蛋白質。

細菌通過性菌毛相連接，傳遞DNA

有了這兩種酶後，渴望進行轉移基因的科學家，迫不及待地開始對DNA「動手術」了。其中最早公布結果的是美國斯坦福大學的伯格，他在1972年就依靠這兩種酶把兩種病毒「重新組裝」成了一種「重組病毒」。他所用的一種病毒是使猿猴生腫瘤的病毒，名叫SV40；另一種是「吃」大腸桿菌的病毒，名為λ噬菌體。當他把「重組病毒」的結果公之於世後，立即遭到質疑。科學家擔心，這種重組病毒一旦進入人的腸道，是否會引起人生腫瘤？伯格在質疑聲中無言以對，只能放棄。

不過，伯格的校友科恩卻在質疑聲中開始了自己的試驗。他的試驗材料是兩種大腸桿菌的質粒。一種名為R6-5，另一種名為PSC101，R6-5上有一個卡那黴素的抗性基因，而PSC101上存在著四環素的抗性基因。科恩用限制性核酸內切酶從R6-5上切下了卡那黴素抗性基因，利用DNA連接酶將它「重新組裝」在PSC101質粒上。當科恩得到的重組質粒進入大腸桿菌後，由於重組質粒擁有兩種抗生素的抗性基因，因此大腸桿菌在加有卡那黴素和四環素的培養基上照樣能順利地生長和傳代。這個實驗的成功大大鼓舞了科恩，他立即與美國的另一位科學家博耶聯手，用限制性核酸內切酶從非洲爪蟾的基因組中切下了rRNA（核糖體RNA）基因，同時用限制性核酸內切酶在細菌質粒上切了一個切口，然後用DNA連接酶使rRNA基因與細菌質粒組裝在一起，在生物體外得到了「重組質粒」。當他們把重組質粒與大腸桿菌放在一起培養時，重組質粒居然進入了大腸桿菌，大腸桿菌也因得到重組質粒而能產生非洲爪蟾的rRNA了。這是按照科恩與博耶事先設計的目的，人為地把動物的基因轉送到細菌中而取得成功的嘗試，自此為生命科學開啟了一個新的領域——「基因工程」。人類可以像工程領域中一樣，通過「規劃」和「設計」，使符合設計目的的基因（目的基因）在生物體外與基因的運載體（載體）重新組裝，重組DNA在進入生物體（受體）以後，目的基因在受體內正常地發揮作用，這一系列過程就是基因工程。

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