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我们该怎样看待转基因赵学荣 甘肃农业大学 2011 级生物技术植物方向 730070摘要:
随着社会的进步, 科技的发展, 人民生活水平的提高, 越来越多的社会问题粉墨登场, 人口爆炸、 粮食危机、 资源匮乏、 能源危机、 环境污染等问题被人类所重视。
近年来, 各种问题进一步升温, 转基因技术当作重头戏被推上人类社会的舞台。
对于这门技术, 各种评论层出不穷, 有好的、 坏的、 事不关己的。
我们作为新一代的生物技术方面的继承者和接班人, 我们该如何看待转基因? 转基因技术该何去何从? 转基因技术到底是好是坏, 它怎样影响人类的生活? 对于这门新技术, 我们该让它朝那一个方向前进? 在本文中我们将会对以上这些问题逐一解决, 同时, 对某些问题进行深入的探讨。
当你读完这篇文章时, 你就会发现,转基因并不像有些人所说的那么可怕, 只要人们合理地应用它, 他将会给人类造福, 引领人类走入第四次技术革命。
关键字:
基因、 基因调控、 基因突变、 基因工程、 转基因技术、 转基因制品、 转基因的利弊引言:
生物技术-一门跨时代的关键技术, 一门能使人类整体走向高层次空间的技术。
它到底蕴含了什么力量, 使它具有如此威力, 使它站在了人类社会各种技术的最高层。
也许有人会对此持有反驳的观点, 但那只是些粗鄙的看法, 我相信在不远的未来, 时间会将这些看法冲洗的干净。
同时, 生物技术也将以全新的面貌公诸于世, 转基因技术也会变得无比耀眼!
一、
基因1、 基因的概念及其发展(1)、 基因的概念
基因作为遗传信息单位, 位于染色体上, 控制着生物性状发育, 同时, 它也以一个功能单位的形式而存在与染色体上, 是遗传的物质基础, 是 DNA(脱氧核糖核酸)
分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称, 是携带有遗传信息的DNA 序列, 也是具有遗传效应的 DNA 分子片段, 通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息, 从而控制生物个体的性状表现。
(2)、 基因的发展早在 17 世纪中叶, 伟大的遗传学家孟德尔就对基因产生了初步的认识, 他提出了控制性状的遗传因子, 并称豌豆中有好多的性状是由遗传因子控制的。
到了 1909 年, 丹麦遗传学者约翰生提出了基因这个名词, 取代了孟德尔的遗传因子, 随后摩尔根等人的证实了基因的存在, 至此, 基因作为一个新概念出现在了与生物相关的各门学科中。
(3)
基因的特点[1]基因具有下列共性:
①基因具有染色体的主要特性, 能自我复制, 具有相对的稳定性, 在减数分裂和有丝分裂中有规律地进行分配; ②基因在染色体上占有一定的位置(位点), 并且是交换的最小单位, 即在重组时不能再分割的单位;③基因是以一个整体进行突变的, 故它又是一个突变单位; ④基因是一个功能单位, 他控制着正在发育有机体的某一个或某性状, 如红花、 白花等。
2、 基因调控 自从上世纪遗传密码被破译后, 很多科学家进行了后续的研究, 他们研究后发现每种生物都含有整套的遗传密码, 但所有的遗传密码都不是同时应用的, 而是经过一系列的遗传控制和外界条件调控决定的。
不同的细胞选用整套遗传密码中自己所需的密码子加以转录和翻译。
为什么会有这种现象出现, 其主要原因是
有一个调控系统在起作用。
后来, 科学家们将这种控制特定基因产物合成的机制称作基因调控。
例如:
原核生物在长期进化过程中演变出对环境条件的高度适应性, 可迅速调节各种不同基因的表达, 以适应环境条件, 真核生物同样进行着各种基因的调控, 来适应变化的环境, 只是在调节方式上与原核生物存在差异。
总之, 某个基因一旦表达, 他就对外界会显示出它所具有的性能, 若不表达, 他将会潜伏于生物体内, 直至遇到特殊的环境条件才能特定的表达。
3、 基因突变 (1)
基因突变的概念[2] 基因突变是指染色体上某一位点内部发生了化学性质的改变, 与原来基因形成对性关系。
就好比镰刀形细胞贫血症的产生就是由于细胞内染色体上的基因定点突变造成的。
基因突变是摩尔根于 1910 年首先肯定的, 他在大量野生的红眼果蝇中发现了一只白眼突变。
此后大量研究证明, 基因突变并非罕见的现象,而是在动物、 植物以及细菌、 病毒中广泛存在的现象。
人类利用基因突变曾育成不少品种, 今后仍将继续使用。
不过自然突变出现的频率较低, 远不能满足育种工作的需要。
现在知道, , 基因突变即可自然产生, 也可在理化因素作用下人工诱发, 而且诱发突变出现的频率较高。
因此, 诱发突变已成为创造育种材料的一种重要手段。
(2)
基因突变的一般特征 基因在突变过程中往往是具有共同特征的, 一下对常见的特征一一进行罗列:[3]
①突变的重演性和可逆性, 同一突变可以在同种生物的不同个体间多次发生, 这称为突变的重演性。
基因突变像好多生物化学反应过程一样是可逆的, 即显性基因 A 可以突变成隐性基因 a; 而隐性基因 a 又可突变为显性基因 A, 前者通常称为
正突变, 后者通常称为反突变或回复突变。
②突变的多方向性和复等位基因, 基因突变的方向是不定向的, 可以多方向发生,在发生突变后, 可以变得比以前更好, 也可能产生一系列的问题, 但在总体上不管是哪种形式的突变, 发生的几率都很小很小。
复等位基因的产生与基因突变或多或少是有一定关系的, 我们把位于同一基因位点上各个等位基因在遗传学上称为复等位基因。
当然, 复等位基因并不存在与同一个个体(同源多倍体除外), 而是存在于统一生物类型的不同个体里。
由于复等位基因的出现, 增加了生物多样性, 为生物的适应性和育种工作提供了丰富的资源。
由于复等位基因的存在, 也是人们在分在水平上对基因内部结构的理解深入了一步。
③突变的有害性和有利性, 大多数基因的突变, 对生物生长和发育往往是有害的。因为现存的生物都是经过漫长的自然选择进化而来的, 他们的遗传物质及其控制下的代谢过程一般是最优的。
如果某一基因发生突变, 原有的协调关系将会变得不稳定或被削弱, 生物赖以生活的代谢关系就会被打乱, 从而引起程度不同的有害后果, 一般表现为生育反常, 极端的会导致生物个体死亡。
这是我们很不愿意看到的。
突变的有害性是相对的, 在一定的条件下突变的效应可以转化, 有害的可以转化成有利的。
这种突变形式被科学家运用于生产实践当中, 在某种程度上极大地促进了社会的发展和技术的进步。
④突变的平行性, 亲缘关系相近的物种因遗传基础比较近似, 往往发生相似的基因突变。
这种现象称为突变的平行性。
一、
基因工程 [3]基因工程又被称作遗传工程, 是将分子生物学和遗传学的理论和技术相结合,用来改造、 创建动物和植物新品种, 工业化生产生物产品, 诊断和治疗人类遗传
疾病的一个新领域。
基因工程一般可分为广义和狭义两种。
广义的基因工程包括细胞工程、 染色体工程、 细胞器工程等。
狭义的基因工程即通常所说的基因工程。
1、 基因工程概述基因工程是 20 世纪 70 年代初随着 DNA 重组技术的发展应用而生的一门新技术。
1971 年美国的史密斯等人利用从细菌中分离的一种限制性酶, 酶切病毒 DNA分子, 标志着基因工程或 DNA 重组技术时代的开始。
1973 年科恩等人进一步将酶切后的外源 DNA 片段与质粒 DNA 连接起来, 构成一个重组质粒, 并将这个重组质粒转入大肠杆菌细胞。
这些开创性的工作为基因工程建立了一套完整的方法和体系, 成为现代生物学发展史上的重要里程碑。
基因工程技术的建立, 使所有实验生物学领域产生了巨大的变革。
1982 年经美国食品及药物管理局批准, 采用基因工程方法在细菌中表达生产的人的胰岛素进入市场, 成为基因工程产品直接造福于人类的首例。
1985 年转基因植物获得成功。
1996 年克隆羊诞生。
现在, 人类已利用这一技术改造和创建新的生命形态,生产药品、 疫苗、 牛奶和食品, 诊断和治疗遗传疾病。
基因工程技术已经成为人类日常生活中不可缺少的一部分。
2、 基因工程基本技术(1)
从细胞或组织中分离 DNA。
(2)
利用能识别特异 DNA 序列的限制性内切酶酶切 DNA 分子, 制备 DNA 片段。
(3)
将酶切片段与载体 DNA 连接, 构建重组 DNA 分子能在细胞内复制, 其载体能在宿主细胞内自我复制。
(4)
将载体与 DNA 片段构成的重组 DNA 分子导入宿主细胞后, 该重组 DNA
分子能在细胞内复制, 产生多个完全相同的拷贝, 即克隆。
(5)
重组 DNA 能随宿主细胞的分裂而分配到子细胞, 使子代群体细胞均具有重组 DNA 分子的拷贝。
(6)
能从宿主细胞中回收、 纯化和分析克隆的重组 DNA 分子。
(7)
克隆的 DNA 能转录成 mRNA、 翻译成蛋白质。
能分离、 鉴定基因产物。三、 转基因技术 在过去的 20 年中, 基因工程的研究极为迅速, 在很多方面都取得了重大的成果, 他已广泛的应用于手工业、 农业、 工业、 畜牧业、 医学、 法学等领域, 为人类创造了 巨大的财富。
在取得的重大成果中, 转基因技术极其耀眼, 在当代,虽然有很多人对其存在质疑, 毫无疑问的是, 转基因技术并不因为人的质疑而衰落, 而是随着人类的质疑在不断的提高着自己的地位。
1、
转基因技术[4]转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中,从而达到改造生物的目的。
常用的方法包括显微注射、 基因枪、 电破法、 脂质体等。
转基因最初用于研究基因的功能, 即把外源基因导入受体生物体基因组内 (一般为模式生物, 如拟南芥或斑马鱼等), 观察生物体表现出的性状, 达到揭示基因功能的目的。
后来, 人们造出了基因改造食品, 转基因作物, 转基因生物产品,正是这些物品的产生, 使人们对于转基因产品产生了质疑, 从而迁怒至转基因技术, 以至于发展成为现在的这种情况。
从古至今, 一系列的真理在产生过程中都会经历漫长的争论过程。
相信在不久的将来, 转基因产品一定会被人类所认同,并且走上属于自己的宽敞大道。
2、 转基因制品
当我们逛超市或者逛商场的时候, 如果我们稍微注意一下, 我们就会发现,在各个超市里面的各个角落都由转基因产品的存在, 有的标示比较明显, 有的标示则很隐晦, 如果不仔细看的话, 你可能看不到相关的产品。
当然, 在意转基因的人绝不会错误地买转基因产品, 正是这样, 你就会看到在超市的食品栏这一块地方经常站着一些人在仔细地观察食品配料表。
当然, 这只是其中很少的一部分,大量的转基因产品被扣押在特定他的地点, 进行特殊的处理, 人们是通常见不到的。
3、
转基因的利弊谈转基因产品在近几年来已经大量的流入社会中, 以至于我们随处都能看到它的身影。
对于这种商品我们到底该怀着一种怎样的态度来对待它? 这是一个很复杂的问题, 也是一个存在与社会中的热点问题, 我在此只对我所了解的转基因的利弊来做一个粗略的称述。
随着社会的发展, 很多的问题逐一浮现, 粮食问题首当其冲, 而转基因技术在这一方面有很重大的作用。
虽然在利用它时, 可能会有一些潜在的风险, 但从长远来看, 它绝对是利大于弊的。
下面我们将对此进行简单的分析。
在现代社会中大多数人一谈到转基因, 首先就会想到转基因食品的安全性。这是值得我们重视的, 因为人类的生存在任何时候都是离不开食品的。
转基因食品到底会不会影响人的身体健康呢? 这个问题从开始的直至一直持续到现在仍然还没有解决。
就我个人在查阅文献时发现, 转基因食品在使用上还是比较安全的, 为什么呢? 首先, 我们从前面的论述中看出, 转基因其实就是将一些对人类有用的基因导入到某些物种中, 通过它的表达来影响被导入生物的性状表达, 从而产生对人类有用的物种。
在这个过程中, 有关专家对所转入的基因是进行严格
的筛选和评估的; 其次,我在前面也写到基因突变, 并且我们知道基因突变的频率是很小的。
换言之, 经过筛选后的基因发生突变的可能性是很小的, 当基因导入受体物种中时, 他的存在状况也就会随之而定, 不会在生物体内进行转化或者发生突变; 第三、 很多年前推出的转基因药物人们已经使用了很长时间, 有些到现在仍然是某些疾病的主治药物, 这是大家有目共睹的, 我在此也不多介绍; 第四,也就是很多学者现在对转基因产品反对的主要理由, 转基因的大量食用会导致基因污染, 破坏物种多样性, 甚至破坏人类赖以生存的环境。
确实, 这是现代转基因产品是否投入社会中的一大难题, 如果这个问题不解决, 转基因产品投入市场是存在很大风险的。(基因污染指对原生物种基因库非预期或不受控制的基因流动。
外源基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分, 在环境生物学中我们称为基因污染。
基因污染主要是由基因重组引起的。)
因此, 我们在转基因物种投入市场中时, 首先需针对基因污染这一点做出相关的防御措施。
当然, 转基因产品在有很多缺点的基础上仍然被人类所重视, 说明它是很有发展潜力的。
像抗虫棉的产生、 转基因大豆的大田生产、 各种抗病品种的诞生等一系列产品的问世就标志了转基因技术超然的地位,这是其他技术无法比拟的。
谈了这么多, 相信大家对生物技术(特别是转基因技术)
在本质上会有一些初步的了解, 若是还想深入了解, 可以找相关的文献、 论文等。
通过此文章, 我希望大家不要在社会的热点问题上人云亦云, 不懂装懂, 这对科学的进步影响是很大的, 我们应该以科学的态度去看待一个问题, 做出自己的判断。
参考文献:
[1]朱军主编. 遗传学. 第三版. 北京:
中国农业出版社, 2001[2]Fitch, W. M. and Margoliash, E . Constrcction Of Phylogenetic Trees, Science 1969 [3] 朱军主编. 遗传学. 第三版. 北京:
中国农业出版社, 2001 [4]赵亚华主编。
基础分子生物学教程. 第二版. 北京:
科学出版社
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