out of limb:转基因真相之十四：分子遗传学的“显微外科”

　　医学的显微外科，是在显微镜下缝合神经、缝合毛细血管。分子遗传学的“显微外科”是给细胞内的基因做“手术”，因而更加微观，微观到用显微镜也看不见，所以根本不用显微镜。    

　　动物的细胞、植物的细胞、细菌的细胞，虽然大小不同，但是结构相似。细菌是单细胞生物，一个细菌只有一个细胞，研究起来方便，所以，分子遗传学家对细菌细胞研究得非常透彻，那么我们就以细菌细胞为例来解读转基因吧。    

　　细菌细胞里有染色体，染色体上有DNA，染色体DNA是链状的，由许多个基因组成；细菌细胞里还有“质粒”，质粒也有DNA，却是环状的；细菌细胞里还有“核糖体”，核糖体是核糖核酸的载体，又是合成蛋白质的场所，核糖核酸在这里指挥蛋白质的合成。暂时按下“质粒”、“核糖体”不表。    

　　细菌细胞里还有多种酶，植物、动物体内的酶就更多了，我们对酶并不陌生。酶的实质是一种蛋白质，蛋白质由氨基酸组成，组成蛋白质的氨基酸的种类、数量不同，蛋白质也不同，蛋白质少说也有几十万种。酶也有很多种，“一个基因一个酶”，这句话是分子遗传学的定律，有多少个基因就有多少个酶。每一个基因都控制一个酶，并通过这个酶来表达性状。有的酶起催化作用，生物体内的一切生化反应、新陈代谢都是在酶的催化下进行的，每一种生化反应、新陈代谢都有对应的一种酶。有的酶具有分解作用，把大分子分解成小分子。有的酶具有剪切作用，把大分子剪切成小分子。    

　　具有剪切作用的酶，是病毒的克星。病毒有很多种。病毒也有DNA，被蛋白质包裹着。病毒不能独立生存，常侵入别的生物体，寄生在里面，在里面繁殖，导致病害，所以它叫病毒。病毒不仅侵害人、动物、植物，也侵害细菌。当病毒侵入细菌时，细菌里具有剪切作用的酶就剪切病毒的DNA。病毒的繁殖实质上是DNA的复制，整条的DNA才能复制，被剪切了就不能复制了，那么病毒也就不能繁殖了，细菌从而保护自己不得病。这种具有剪切作用的酶，剪切病毒DNA，限制病毒繁殖，所以分子遗传学家们就称其为“限制性内切酶”，简称“内切酶”。    

　　“内切酶”能剪切别的生物的DNA吗？也能！分子遗传学家们从各种细菌里分离出几百种“内切酶”，它们可以把任何生物的DNA剪切为一个个片段，或者说可以把任何生物的DNA上一个个基因都剪切下来。

　　每一种“内切酶”都有选择性，选择DNA上特定的核苷酸序列作为切口。甲DNA和乙DNA被同一种“内切酶”剪切，两个切口附近的核苷酸序列必然相同，那么两个切口就具有亲和性，就可以互接。利用这个原理，甲DNA的一个基因就可以连接到乙DNA的切口处。这便是转基因。还有一种酶，叫“连接酶”，可以使转基因在切口处连接得更牢固。    

　　“内切酶”相当于剪刀，“连接酶”相当于针线。这便是分子遗传学家的“显微外科”手术。    

　　做这样的手术，先要把基因一个个剪切下来，效率太低。还有效率更高的手术。这就要说说“核糖体”了。    

　　核糖体里面的各种核糖核酸，指挥各种蛋白质的合成。每一种核糖核酸，都是半个基因的转录，都是基因的“半身”。有一种酶，叫“逆转录酶”，可以逆向转录核糖核酸，从而复原基因的“半身”。还有一种酶，叫“聚合酶”，可以依据基因的“半身”合成另“半身”，并将两个“半身”聚合起来，复原完整的基因。“聚合酶”可以不停地工作，就像复印机一样，可以复印无数的基因。

　　转基因并非转一个成一个，成功的概率只有百分之一，甚至千分之一，同样的基因需要几百个、几千个地转入。如果一个个从染色体DNA上去剪，效率就太低了。如果利用“逆转录酶”逆转录一次，然后利用“聚合酶”这台复印机复印，效率就很高。

　　转基因到底是怎么转的呢？这就该说说质粒了。质粒很小，一个细菌的质粒能够进入另一个细菌内部。细菌的质粒也能够进入植物的细胞内部。质粒的DNA是环状的，染色体DNA是链状的，质粒的环状的DNA不会、也无法与链状的染色体DNA连在一起。那么，质粒就可以作为转基因的运载工具，把被转的基因连接在质粒的DNA上，让质粒进入别的细胞里，被转的基因就会连接在这个细胞里的DNA上。    

　　转基因并非转一个成一个，同样的基因需要几百个、几千个地转，到底哪些转入了，哪些没转入？这需要有标记，常用的标记是抗生素抗性基因。抗生素使用这么多年，许多细菌都产生了抗性，所谓抗性，就是细菌具有一种基因，这种基因控制一种酶，这种酶能分解抗生素，那么这种基因就叫抗生素抗性基因，而抗生素抗性基因就在质粒的DNA上，与被转的基因一起进入细胞内。    

　　细胞做了转基因手术后，还需要在培养基里培养成植株。到底细胞里有没有转基因呢？在培养基里加入抗生素，转基因成功的细胞含有抗生素抗性基因，可以生存；转基因未成功的细胞不含抗生素抗性基因，不能生存。至此，分子遗传学家的“显微外科”手术才算完成。