前景

科學(xué)界預(yù)言，21世紀是一個基因工程世紀。基因工程是在分子水平對生物遺傳作人為干預(yù)，要認識它，我們先從生物工程談起：生物工程又稱生物技術(shù)，是一門應(yīng)用現(xiàn)代生命科學(xué)原理和信息及化工等技術(shù)，利用活細胞或其產(chǎn)生的酶來對廉價原材料進行不同程度的加工，提供大量有用產(chǎn)品的綜合性工程技術(shù)。

生物工程的基礎(chǔ)是現(xiàn)代生命科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和信息科學(xué)。生物工程的主要產(chǎn)品是為社會提供大量優(yōu)質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)品，例如生化藥物、化工原料、能源、生物防治劑以及食品和飲料，還可以為人類提供治理環(huán)境、提取金屬、臨床診斷、基因治療和改良農(nóng)作物品種等社會服務(wù)。

生物工程主要有基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程等5個部分。其中基因工程就是人們對生物基因進行改造，利用生物生產(chǎn)人們想要的特殊產(chǎn)品。隨著DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機制的秘密一點一點呈現(xiàn)在人們眼前，生物學(xué)家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。

美國的吉爾伯特是堿基排列分析法的創(chuàng)始人，他率先支持人類基因組工程 如果將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，不就可以按照人類的愿望，設(shè)計出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型嗎？這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同，它很像技術(shù)科學(xué)的工程設(shè)計，即按照人類的需要把這種生物的這個“基因”與那種生物的那個“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就被稱為“基因工程”，或者稱之為“遺傳工程”。 人類基因組研究是一項生命科學(xué)的基礎(chǔ)性研究。有科學(xué)家把基因組圖譜看成是指路圖，或化學(xué)中的元素周期表；也有科學(xué)家把基因組圖譜比作字典，但不論是從哪個角度去闡釋，破解人類自身基因密碼，以促進人類健康、預(yù)防疾病、延長壽命，其應(yīng)用前景都是極其美好的。人類10萬個基因的信息以及相應(yīng)的染色體位置被破譯后，破譯人類和動植物的基因密碼，為攻克疾病和提高農(nóng)作物產(chǎn)量開拓了廣闊的前景。將成為醫(yī)學(xué)和生物制藥產(chǎn)業(yè)知識和技術(shù)創(chuàng)新的源泉。美國的貝克維茲正在觀察器皿中的菌落，他曾對人類基因組工程提出警告。

科學(xué)研究證明，一些困擾人類健康的主要疾病，例如心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌癥等都與基因有關(guān)。依據(jù)已經(jīng)破譯的基因序列和功能，找出這些基因并針對相應(yīng)的病變區(qū)位進行藥物篩選，甚至基于已有的基因知識來設(shè)計新藥，就能“有的放矢”地修補或替換這些病變的基因，從而根治頑癥。基因藥物將成為21世紀醫(yī)藥中的耀眼明星。基因研究不僅能夠為篩選和研制新藥提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為利用基因進行檢測、預(yù)防和治療疾病提供了可能。比如，有同樣生活習慣和生活環(huán)境的人，由于具有不同基因序列，對同一種病的易感性就大不一樣。明顯的例子有，同為吸煙人群，有人就易患肺癌，有人則不然。醫(yī)生會根據(jù)各人不同的基因序列給予因人而異的指導(dǎo)，使其養(yǎng)成科學(xué)合理的生活習慣，最大可能地預(yù)防疾病。

人類基因工程

信息技術(shù)的發(fā)展改變了人類的生活方式，而基因工程的突破將幫助人類延年益壽。目前，一些國家人口的平均壽命已突破80歲，中國也突破了70歲。有科學(xué)家預(yù)言，隨著癌癥、心腦血管疾病等頑癥的有效攻克，在2020至2030年間，可能出現(xiàn)人口平均壽命突破100歲的國家。到2050年，人類的平均壽命將達到90至95歲。

人類將挑戰(zhàn)生命科學(xué)的極限。1953年2月的一天，英國科學(xué)家弗朗西斯·克里克宣布：我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了生命的秘密。他發(fā)現(xiàn)DNA是一種存在于細胞核中的雙螺旋分子，決定了生物的遺傳。有趣的是，這位科學(xué)家是在劍橋的一家酒吧宣布了這一重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的。破譯人類和動植物的基因密碼，為攻克疾病和提高農(nóng)作物產(chǎn)量開拓了廣闊的前景。1987年，美國科學(xué)家提出了“人類基因組計劃”，目標是確定人類的全部遺傳信息，確定人的基因在23對染色體上的具體位置，查清每個基因核苷酸的順序，建立人類基因庫。1999年，人的第22對染色體的基因密碼被破譯，“人類基因組計劃”邁出了成功的一步?？梢灶A(yù)見，在今后的四分之一世紀里，科學(xué)家們就可能揭示人類大約5000種基因遺傳病的致病基因，從而為癌癥、糖尿病、心臟病、血友病等致命疾病找到基因療法。

繼2000年6月26日科學(xué)家公布人類基因組"工作框架圖"之后，中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司2001年2月12日聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。這次公布的人類基因組圖譜是在原"工作框架圖"的基礎(chǔ)上，經(jīng)過整理、分類和排列后得到的，它更加準確、清晰、完整。人類基因組蘊涵有人類生、老、病、死的絕大多數(shù)遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研制和新療法的探索帶來一場革命。人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果的公布將對生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展起到重要的推動作用。隨著人類基因組研究工作的進一步深入，生命科學(xué)和生物技術(shù)將隨著新的世紀進入新的紀元。

基因工程在20世紀取得了很大的進展，這至少有兩個有力的證明。一是轉(zhuǎn)基因動植物，一是克隆技術(shù)。轉(zhuǎn)基因動植物由于植入了新的基因，使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀，這引起了一場農(nóng)業(yè)革命。如今，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這只叫“多利”母綿羊是第一只通過無性繁殖產(chǎn)生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細胞核的那只母羊的遺傳基因。“克隆”一時間成為人們注目的焦點。盡管有著倫理和社會方面的憂慮，但生物技術(shù)的巨大進步使人類對未來的想象有了更廣闊的空間。

基因工程歷史大事記

1866年，奧地利遺傳學(xué)家孟德爾神父根據(jù)豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)生物的遺傳基因規(guī)律，提出遺傳因子概念，并總結(jié)出孟德爾遺傳定律。

1868年，瑞士生物學(xué)家弗里德里希發(fā)現(xiàn)細胞核內(nèi)存有酸性和蛋白質(zhì)兩個部分。酸性部分就是后來的所謂的DNA；

1882年，德國胚胎學(xué)家瓦爾特弗萊明在研究蠑螈細胞時發(fā)現(xiàn)細胞核內(nèi)的包含有大量的分裂的線狀物體，也就是后來的染色體；

1909年 丹麥植物學(xué)家和遺傳學(xué)家約翰遜首次提出“基因”這一名詞，用以表達孟德爾的遺傳因子概念

載體。

1944年 3位美國科學(xué)家分離出細菌的DNA（脫氧核糖核酸），并發(fā)現(xiàn)DNA是攜帶生命遺傳物質(zhì)的分子。

1953年，美國生化學(xué)家華森和英國物理學(xué)家克里克宣布他們發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠下了基因工程的基礎(chǔ)；

1969年 科學(xué)家成功分離出第一個基因。

1980年 科學(xué)家首次培育出世界第一個轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因小鼠。

1983年 科學(xué)家首次培育出世界第一個轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因煙草。

1988年 K.Mullis發(fā)明了PCR技術(shù)。

1990年10月 被譽為生命科學(xué)“阿波羅登月計劃”的國際人類基因組計劃啟動。

1994年中科院曾邦哲提出轉(zhuǎn)基因禽類金蛋計劃和“輸卵管生物反應(yīng)器（oviduct bioreactor）”以及“系統(tǒng)遺傳學(xué)（system genetics）”等概念、原理、名詞和方法等。

1996年，第一只克隆羊誕生；

1998年 一批科學(xué)家在美國羅克威爾組建塞萊拉遺傳公司，與國際人類基因組計劃展開競爭。

1998年12月 一種小線蟲完整基因組序列的測定工作宣告完成，這是科學(xué)家第一次繪出多細胞動物的基因組圖譜。

1999年9月 中國獲準加入人類基因組計劃，負責測定人類基因組全部序列的1%。中國是繼美、英、日、德、法之后第6個國際人類基因組計劃參與國，也是參與這一計劃的惟一發(fā)展中國家。

1999年12月1日 國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組宣布，完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列的測定。

2000年4月6日 美國塞萊拉公司宣布破譯出一名實驗者的完整遺傳密碼，但遭到不少科學(xué)家的質(zhì)疑。

2000年4月底 中國科學(xué)家按照國際人類基因組計劃的部署，完成了1%人類基因組的工作框架圖。

2000年5月8日 德、日等國科學(xué)家宣布，已基本完成了人體第21對染色體的測序工作。

2000年6月26日 科學(xué)家公布人類基因組工作草圖，標志著人類在解讀自身“生命之書”的路上邁出了重要一步。

2000年12月14日 美英等國科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。

2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。

科學(xué)家首次公布人類基因組草圖“基因信息”。