基因工程——利与弊的博弈

基因工程——利与弊的博弈

PB09203002 刘天宇凝聚态专业

摘要：基因工程以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。目前，基因工程产品已经取得了广泛的应用，对与现代社会具有一定的积极意义。然而，在这项新兴技术的推广过程中逐渐暴露了一些问题。本文调查了目前基因工程的主要应用前景，以及存在的风险和隐患，并对此做了总结和展望，提出了合理利用基因工程的一点建议。

关键词：基因工程转基因基因治疗伦理

1.引言

基因工程作为一门新兴的生命科学分支，在近50年以来已经取得了丰硕的研究成果，它伴随着分子生物学方法而生，并以此为主要手段，采用生物体外合成DNA再导入的活体细胞的方法改变生物的性状。广义的基因工程包括传统遗传操作中的杂交技术、现代遗传操作中的基因工程和细胞工程。基因工程在蓬勃发展的同时不仅给我们带来诸多利益也不可避免地带来些许弊端。

2.基因工程技术

基因工程技术实施的前提是获得我们所需要的能表现出优良性状的DNA片段，这样的片段大部分来自于已有的生物体，也有一些是科学家在实验室中合成的。对于源于生物细胞的DNA片段的提取需要用到一种特异性酶，称为限制性核苷酸内切酶，简称限制性内切酶。它能将所需要的DNA片段从细胞的DNA序列上剪裁下来备用。

为了将已经剪裁下来的DNA片段运输到受体细胞中去还需要运载体质粒，质粒同样要用限制性内切酶处理，这样使得质粒的切口刚好可以和剪切下来的DNA 片段吻合，这时利用另一种称为结合酶的酶，将连接处缝合使得质粒成为DNA片段的载体。

将载有此特定外源基因的质粒注入受

体细胞，质粒携带的DNA片段将在细胞中繁殖。这样产生的细胞具有外源DNA 所包含的遗传信息，从而有目的地改变细胞的遗传结构。

3.基因工程的应用前景

基于上面所述技术的基因工程已经在

环保、农业、畜牧业、制药和医疗方面取得了重大进展，并有丰富的应用。

基因工程被广泛应用于废水污染的处

理[1]。目前基于微生物处理废水的技术已经日渐成熟，在日本每年有94%的废水采用微生物降解的方法处理，在美国这个数字为68%，而这种微生物是一种通过DNA重组方法合成的在混合物中占优的菌种。科学家还发现一种能降解石油组份的质粒，人们研究这些质粒的分子特性、遗传结构、降解途径和进化关系等理论问题，同时，试图通过质粒转移和重组DNA技术，把不同的降解基因转移到同一菌株中，创造出具有非凡降解能力的“超级微生物”，以用于环境污染物的降解。今年来世界各地出现了原油泄漏污染海水的恶性事件，诸如美国墨西哥湾漏油事件、中国渤海钻井平台泄露等。可以料想，这种技术一旦成熟投入使用，那么可以迅速清除泄露的原油，挽救许多生命，降低对环境的影响。

基因育种是基因工程最初并且最重要

的应用。将能表现优良性状——抗旱、抗冻、抗虫、高产——的基因通过基因重组的方法移植到待种植作物中，使得本来不具有这些性状的农作物表现出这些优良性状，从而提高产量和效益。美国和比利时研究人员为玉米植株导入一种来自苏云杆菌的基因[2]，这种功能基因能制造出使玉米螟致死，而对人畜无害的物质。试验表明，玉米螟吃了这种

转基因玉米的叶子后都死掉了，而对人无健康上的危害。而且，采用基因工程育种比采用杂交的方法育种更有效率：不需要多代育种、不需要筛选优良性状、不受环境诱导等等。最重要的是，想要通过杂交育种，亲本中必须要具备能表现优良性状的基因，比如只有两株不具有抗冻基因的亲本杂交不能

产生表现抗冻性状的子一代。而基因工程技术打破了物种间的限制，使得改造性状更加便捷。

基因工程在制药和医疗方面也有突出

的应用。目前，许多药品的生产是从生物组织中提取的，材料来源限制产量。例如，胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg 胰腺只能提取4～5g的胰岛素，其价格往往十分昂贵[3]。而微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本，这能从根本上解决药材稀缺，从而大大降低老百姓看病的费用。研究表明，人类的疾病如癌症等都是由细胞内的基因——原癌基因、抑癌基因——决定，利用基因工程技术对有潜在风险的治病基因加以改造，可以避免重大疾病的发生，对人类自身有重大意义。

4.基因工程的弊端

尽管基因工程技术为人类社会带来了

福音，但也自其诞生以来也饱受质疑，特别是饱受伦理上的质疑，使得大多数从事基因工程研究的科学家都不敢越雷池一步。

首先，基因工程技术改善了原有物种的性状，而这种改变往往是在短期内完成，一旦这些被改良的物种脱离实验室，进行大面积种植，很有可能使得其他物种不适应这种改变，这是因为自然界的物种进化都是在相当长的时间内完成的。显然，土地的承载能力总是有限的，一种植物吸取了大部分的营养，其他物种就会因为营养不足而减少甚至灭绝，这将严重破坏生物多样性[4]，使得生物圈变得脆弱，容易崩溃。

其次，目前科学尚不能对转基因的产物做出全面和定量的描述。只知道转基因的有益之处，却不完全了解其是否有害。一旦大量的种植转基因作物可能会带来意想不到的副作用，这样可能得不偿失。特别是为人进行基因的改造，在改造致病基因的同时可能还会诱发正常基因的病变，而这种损伤都是分子尺度的损伤，是不可逆的。

最后，基因工程面临着伦理上的拷问。种族歧视者可能针对基因对某些特定的人种采用生物武器[4]。保险公司可能以治病基因为理由而不给含有治病基因的人上保险。到最后，种族歧视将不再是现在的“肤色歧视”而是上升到“基因歧视”的层面，这对社会的和谐发展是不利的。

5.对策与建议

同所有的科学手段一样，基因工程同样也是一柄双刃剑，恰当的使用会带来诸多利益，而不当的使用就使其成为悬在头顶的达摩克利斯之剑，危险异常。对于如何使用是合理的，目前尚无定论，作者认为要想合理使用，应该做到如下几点：

①在实验室中对改良基因的作物小规模培养，特别是要杜绝这些作物向外界的传播，防止其破坏已有的自然环境。

②作物培养的时间要足够长，繁殖的子代的代数要足够多，以便观察改良是否有副作用。尽管这么做拉长了育种的周期，看似已和杂交育种没有差别，但是需知，改良农作物只是基因工程应用的一个方面，如前文所言，它可以改善环境、制药等等。一旦确定了没有危害就可以大量投入工业生产，利益丰厚。相反，一旦产生了危害往往是不可逆的。所以长时间的观察是必须的。

③完善食品安全制度，控制市场上的转基因产品，严格把关，严格检验后方可上市。

④在相关法律法规不健全的时候要慎重使用基因治疗，应该将其限制在实验室阶段，拒绝临床使用。

⑤对不同基因的位点，特别是致病基因的位点应该严格保密。防止种族主义者针对致病基因发展生物武器。

⑥保护好现有物种的基因，防止遗传多样性被破坏。既然人类已经有了提取特定基因的能力，就应该把现有的生物的基因保存下