我们掌握了遗传的秘密,就可以在必备的条件下,用人工方法将甲生物的基因与乙生物的基因重新组成一体,从而达到创造新生命的目的。DNA重组,也叫基因工程,是在分子水平上进行的,通过4个步骤的操作就可以完成。
(1)制备所需要的基因。我们称之为“目的基因”,它含有全套的遗传信息。DNA分子包含的基因很多,但在细胞内的含量很少,要制备起来并不是件容易的事。生物学家经过了无数次的摸索与尝试,找到了一些行之有效的方法,如超速离心法、噬菌体摄取法、反录酶法、分子杂交法、霰弹枪法、合成法等。根据制备的基因的不同,采用不同的方法,就可以得到预想的目的基因。
(2)体外重组DNA。先选好适合运送目的基因的车子——载体,然后,在生物体外使目的基因的片断与载体的DNA结合起来,形成杂合子,这有点类似把东西绑到小车上。为此,要用限制内切酶在特定的切点上,把载体的DNA分子切开,再用DNA连接酶把目的基因与载体DNA切断处连接起来,形成一个完整的DNA杂合子。
(3)基因转移。将DNA杂合子,向已经选定的生物受体细胞(或叫宿主细胞、寄主细胞)中转移,让重组的DNA杂合子在受体细胞中自主复制、转录、翻译得以表达。
(4)筛选。引入受体细胞中的DNA杂合子,属于外源性DNA分子,不一定受欢迎,并且受排挤的占多数,只有少数分子才可能立稳脚跟,落地开花。这就需要筛选,把受排挤的DNA老老实实取回来,只留下那些成功的,把所携带的遗传信息表达出来(指导蛋白质的合成),受体细胞就有了新的遗传性状。这就达到了遗传工程的预期目的——改变生物的遗传特性或者制造出某种新的生命类型。
1977年美国加州的科学家,将生长激素释放抑制因子的基因转入大肠杆菌,在大肠杆菌培养液中,生产出了这种由14种氨基酸组成的多肽激素。仅仅用了9升培养液,就提取到了5毫克激素。这相当于从50万只羊的下丘脑中,所能提取到的激素量的总和。
1979年,美国又利用细菌生产人的胰岛素,以满足医治糖尿病的需要。他们用基因工程把人的胰岛素导入大肠杆菌,用几公斤培养大肠杆菌的发酵液,就生产出了3~4克胰岛素,相当于过去从100公斤家畜的胰脏中提取的数量,而且生产过程简单,容易操作,从中可见基因工程的妙处。
DNA在体外重组的技术难度较大,不易掌握,而细胞融合的方法能使遗传基因重组和变异,也能创造新种,所以已被广泛采用。