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基因工程創(chuàng)造的最奇異生物范例

所屬分類:農(nóng)業(yè)論文 閱讀次 時(shí)間:2021-01-20 12:40

本文摘要:在黑暗中發(fā)光的動(dòng)物? 這聽起來像科幻小說,但它們已經(jīng)存在多年了。 能產(chǎn)生蝎子毒的卷心菜? 也已經(jīng)完成了。 還有能夠抗癌治病的藥用雞蛋 這些奇異的生物之所以存在,是因?yàn)樗鼈兊腄NA已經(jīng)被改變,并與其他DNA結(jié)合,創(chuàng)造出一套全新的基因。 下面讓我們來看看現(xiàn)

  在黑暗中發(fā)光的動(dòng)物? 這聽起來像科幻小說,但它們已經(jīng)存在多年了‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 能產(chǎn)生蝎子毒的卷心菜? 也已經(jīng)完成了‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 還有能夠抗癌治病的藥用雞蛋……

  這些奇異的生物之所以存在,是因?yàn)樗鼈兊腄NA已經(jīng)被改變,并與其他DNA結(jié)合,創(chuàng)造出一套全新的基因‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 下面讓我們來看看現(xiàn)代基因工程已經(jīng)創(chuàng)造的最奇異的植物和動(dòng)物:

生物工程學(xué)報(bào)

  在黑暗中發(fā)光的熒光貓

  早在2007年,韓國(guó)科學(xué)家改變了一只貓的DNA,使其在黑暗中發(fā)光,然后從中提取DNA克隆出其他貓——創(chuàng)造了一組毛茸茸的熒光貓。 老鼠在黑暗中看見熒光貓就會(huì)立刻被驚呆而束手就擒。 科學(xué)家是這樣做的:他們從土耳其安哥拉母貓身上提取皮膚細(xì)胞,再用基因指令將熒光蛋白插入細(xì)胞核; 然后將基因改變的細(xì)胞核放入卵子中進(jìn)行克隆,克隆的胚胎被植入捐獻(xiàn)者的貓?bào)w內(nèi),使貓成為自己克隆的代孕母親。

  科學(xué)家表示,用熒光蛋白改造動(dòng)物的能力將使它們能夠人工制造出帶有人類遺傳疾病的動(dòng)物,可廣泛應(yīng)用于對(duì)人類疾病的病因、發(fā)病機(jī)制、防治技術(shù)和防治藥物研究中。 據(jù)最近一期《自然·方法學(xué)》雜志報(bào)道:美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心的研究人員將能對(duì)抗艾滋病病毒(HIV)的恒河猴基因和在紫外線照射下會(huì)發(fā)綠色熒光的水母基因注射到未受精的貓科動(dòng)物卵子中。 該水母基因主要用于追蹤限制因子,發(fā)出綠色熒光即表示體內(nèi)存在該蛋白。 科學(xué)家們通過試管受精技術(shù)讓這些卵子受精,隨后將其移植入代孕雌貓?bào)w內(nèi)。 經(jīng)過22次嘗試,科學(xué)家們制造出了5只熒光貓,其中3只存活了下來。

  綠色熒光經(jīng)常在遺傳工程中作為標(biāo)記細(xì)胞的工具。 如果貓不發(fā)光,科學(xué)家就無法確認(rèn)抗艾滋病毒基因是否進(jìn)入了貓?bào)w內(nèi)的細(xì)胞。 最新研究結(jié)果證明,這3只熒光貓都能對(duì)抗貓類免疫缺陷病毒(FIV)。

  專家認(rèn)為:貓科動(dòng)物能夠感染的FIV病毒,其侵入免疫細(xì)胞的機(jī)理和艾滋病病毒侵入人體免疫細(xì)胞相同。 因此人們期望通過研究FIV,找到抵抗HIV的手段。 為開發(fā)人類用的艾滋病疫苗,研究者多以猴子作實(shí)驗(yàn)對(duì)象。 而如果用貓做實(shí)驗(yàn),不僅花費(fèi)更便宜,而且比用猴子更容易操作。 此次科學(xué)家把能抗擊FIV病毒的猴子基因,轉(zhuǎn)移給了貓,讓貓?bào)w內(nèi)也自然生成了抗FIV的蛋白質(zhì)。 這樣,科學(xué)家就可以從研究天然抗艾滋病的猴子,轉(zhuǎn)向天然抗艾的熒光貓。 這對(duì)相關(guān)研究自然是一大便利。

  產(chǎn)能高效的無污染環(huán)保豬

  與其它飼養(yǎng)動(dòng)物不同,圈養(yǎng)生豬的飼料需要含量較多的磷,因?yàn)榱自谏i數(shù)月生長(zhǎng)中骨骼、牙齒和細(xì)胞壁的形成以及各種細(xì)胞和器官功能中起著關(guān)鍵作用。 但是生豬體內(nèi)很缺乏植酸酶,因此飼養(yǎng)生豬的飼料及其植物中自然產(chǎn)生的磷在沒有植酸酶的情況下是不可消化的。 所以相當(dāng)數(shù)量的磷元素會(huì)從豬的糞便中排出。 反過來,這些廢物會(huì)進(jìn)入湖泊、河流和海洋,導(dǎo)致藻類大量繁殖,耗盡水中的氧氣,殺死大量水生物。 以往,大多數(shù)農(nóng)民曾給豬的飼料中添加植酸酶作為補(bǔ)充。 但是攝入的植酸酶并不像豬體內(nèi)產(chǎn)生的植酸酶那樣能有效分解磷,其環(huán)境污染依然存在。

  最近加拿大圭爾夫大學(xué)的研究人員花了十多年時(shí)間尋找自然界中負(fù)責(zé)分解磷的酶,最終在細(xì)菌的基因組中找到了它E-大腸桿菌。 為了確保這種改變?cè)诓溉閯?dòng)物身上有效,研究小組將E-大腸桿菌與帶有小鼠基因啟動(dòng)因子復(fù)制成的特定片段基因注入顯微受精的豬胚胎。 試驗(yàn)表明,這種分解磷元素的細(xì)菌酶不僅被整合到豬的基因組中,它還可以被基因工程豬的后代遺傳。 圭爾夫大學(xué)微生物學(xué)家、該項(xiàng)目的首席研究員塞西爾·福斯伯格說:“我們培育的環(huán)保豬現(xiàn)在已經(jīng)是第八代了,而且這種分解磷元素的細(xì)菌酶已經(jīng)傳播到了環(huán)保豬的所有世代。 ”

  加拿大國(guó)家科技項(xiàng)目發(fā)言人利斯說:環(huán)保豬最近被批準(zhǔn)在加拿大進(jìn)行有限生產(chǎn),因?yàn)樗粌H解決了環(huán)境問題,其尿液和糞便中的磷含量減少了65%,幫助農(nóng)民遵守了國(guó)家“零排放”規(guī)定; 同時(shí)也解決了養(yǎng)豬過程中的社會(huì)挑戰(zhàn),一是飼養(yǎng)環(huán)保豬將不再需要添加植酸酶,二是減少了豬排泄物的處理費(fèi)用,減輕了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)。 ”

  能自生蝎毒防治病蟲害的卷心菜

  卷心菜是人們?nèi)粘o嬍车淖钪饕卟酥? 但是,卷心菜在栽培生長(zhǎng)過程中深受毛蟲、小菜蛾幼蟲等損害,必須施用大量殺蟲劑; 而卷心菜中殘留的殺蟲劑又會(huì)對(duì)人體造成潛在的健康危害。 北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蛋白質(zhì)工程和植物基因工程國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研人員利用基因工程新技術(shù),已經(jīng)開發(fā)出能自體產(chǎn)生蝎子毒素防治病蟲害的轉(zhuǎn)基因卷心菜。

  蝎毒是蝎子捕食和自衛(wèi)的最重要工具之一。 其毒素AaIT的有效成分是一組由30—80個(gè)氨基酸組成的具有神經(jīng)毒性的蛋白質(zhì); 科研人員將AaIT編碼序列合成到卷心菜基因中,從而使卷心菜具有顯著的抗蟲活性。 這種會(huì)自身產(chǎn)生蝎子毒素的轉(zhuǎn)基因卷心菜,在栽培生長(zhǎng)過程中能夠防止毛蟲、小菜蛾幼蟲等損害,因而限制了殺蟲劑的使用; 而且,其毒素經(jīng)過了改良,所以對(duì)人類無害。

  能生產(chǎn)鋼絲的蜘蛛羊

  結(jié)實(shí)、柔韌的蜘蛛絲是自然界中最有價(jià)值的材料之一,如果我們能夠?qū)⑵渖虡I(yè)化生產(chǎn),它可以被用來制造一系列產(chǎn)品——從生物鋼絲韌帶到降落傘繩。 幾年前,加拿大Nexia生物技術(shù)公司宣布他們找到了答案:一只山羊在其羊奶中產(chǎn)生蜘蛛絲蛋白。

  據(jù)報(bào)道,金球蜘蛛分沁的蜘蛛絲是地球上最堅(jiān)固、最不可穿透的物質(zhì)之一,而且它非常輕。 但問題是,金球蜘蛛并非是生產(chǎn)這種絲的有效工廠——它們太小了。 生產(chǎn)一件罕見的11×4金球絲織物,它需要一百萬只蜘蛛,70名工人,以及連續(xù)四年的絲綢收集。 這種生產(chǎn)水平是不現(xiàn)實(shí)的。 Nexia公司的研究人員將金球蜘蛛的絲蛋白遺傳基因插入到山羊的基因中; 然后將轉(zhuǎn)基因細(xì)胞與山羊卵結(jié)合生成胚胎,胚胎有著合成其DNA的基因; 當(dāng)母羊開始分泌乳汁時(shí)絲蛋白就產(chǎn)生了。

  與Nexia公司合作的美國(guó)懷俄明大學(xué)分子生物學(xué)家蘭迪·劉易斯博士說:“蜘蛛羊是一種獨(dú)一無二的轉(zhuǎn)基因山羊,因?yàn)楫?dāng)母羊開始分泌乳汁時(shí)蛛絲蛋白就產(chǎn)生了。 現(xiàn)在懷俄明大學(xué)經(jīng)營(yíng)的農(nóng)場(chǎng)有大約有近百只蜘蛛羊,正在發(fā)展成為世界最特異絲綢的生產(chǎn)基地。 ”劉易斯博士指出:由蜘蛛羊生產(chǎn)的這種特殊的金球蜘蛛絲蛋白是第一種轉(zhuǎn)基因材料,可以用來制造比鋼還優(yōu)異的生物鋼紡織材料。 這簡(jiǎn)直是一場(chǎng)革命。

  生物工程評(píng)職知識(shí):生物工程專業(yè)晉升職稱需要的業(yè)績(jī)成果

  能夠抗癌治病的藥用雞蛋

  曾以培養(yǎng)克隆羊多利而聞名于世的英國(guó)羅斯林研究所不久前培育出一種轉(zhuǎn)基因母雞,這種母雞下的蛋含有能夠抗癌和防治其他疾病的蛋白質(zhì)。

  據(jù)美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院通訊》報(bào)道,羅斯林研究所的研究人員首先選定了兩種蛋白質(zhì),一種是能用于治療皮膚癌的抗體miR24,它對(duì)關(guān)節(jié)炎也有療效; 另一種是人體干擾素b-1a,它屬于免疫系統(tǒng)蛋白,能夠攻擊腫瘤和病毒,阻止病毒在細(xì)胞中復(fù)制‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 隨后,研究人員培育出攜帶能合成上述兩種蛋白質(zhì)的人類基因的病毒,并將病毒感染小雞早期胚胎。 這些病毒能將人類基因植入新下雞蛋的DNA中; 然后再孵化這些雞蛋,并找出精液中攜帶人類基因的公雞。 這些公雞與母雞交配后,繁育出下一代小雞。 依此類推,通過多次繁殖,最后培育出的轉(zhuǎn)基因母雞下的雞蛋蛋清中就攜帶了類似于治療皮膚癌和其他疾病的藥物的復(fù)雜藥物蛋白質(zhì)。

  “考慮到抗生素愈演愈烈的耐藥性危機(jī),通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的副產(chǎn)品增強(qiáng)人體免疫系統(tǒng)治療疾病是一種新興的替代方案。 ”英國(guó)生物技術(shù)及生物科學(xué)研究理事會(huì)科學(xué)政策主管塞里·林·亞當(dāng)斯博士表示,“我們很期待全力發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。 該技術(shù)未來不僅能用于人類制藥,在科研和動(dòng)物醫(yī)療領(lǐng)域也能大展身手。 ”

  作者:王志成

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