自豪的英文单词音标:基因工程的理论基础已经崩溃

基因工程的理论基础已经崩溃

支撑今日生物工程或者转基因技术产业的基础，是半个世纪前的分子生物学理论，代表性理论是1958年由弗朗西斯.克里克首先提出的“中心法则”，其核心为，（1）生物信息在生命体内单方向流动，从DNA—>RNA—>蛋白质；但是上世纪七十年代初就发现了逆转录酶，表明还有自RNA逆转录形成DNA的过程，中心法则被证伪；（2）一个基因决定一种蛋白质，或者一种性状。最近30年来，生命科学的发展已经证明：（1）生命体内生物信息的流动不是单方向的；（2）只有在极少数情况下，一个基因决定一种蛋白质，在绝大多数情况下，一个基因参与多种蛋白质的合成；一个蛋白质的合成也是需要多个基因参与。

在“生物工程”技术大发展的30年里，生命科学领域中也有日新月异的发现。仅下面谈及的几项重大发现；就已经全面颠覆了30年前的生命科学的前沿理论。

（1） 可变剪接 （Alternative Splicing）

转基因技术刚开始时，生物学家以为，真核生物 (如植物、动物、和人) 的基因编码规律，与原核生物(如细菌) 是一样的，即：一个基因只编码一个特定的蛋白质。但是，“可变剪接”原理表明：在真核生物中，一个基因可以编码多个不同的蛋白质。但是，一直到2000年以后，对于“可变剪接”现象在真核生物中的广泛性和普遍性才被充分确认；而此时转基因农产品如抗除草剂的大豆已经“育成”，其大规模商业化生产和出口的一切准备都已就绪，在随后极短的几年时间内，就形成了史无前例的生产能力和出口规模。

（2） 内含子 （Intron）不一定无功能

一个基因中包含内含子（Intron）和外显子（exon）。假设有一个完整信息为“inXXXXforXXmaXXXXXtion”的“基因”，其中能够编码蛋白质的序列为“information”，嵌在编码蛋白质信息的基因段之间的、非编码部分，“XXXX”或“XX”，是“内含子”，编码蛋白质部分的基因（in–for–ma－tion）叫做“外显子”。需要我们注意的是：基因组序列中90%以上的序列都是不编码基因“内含子”。

转基因专家曾经认为，内含子是基因的无用段、是“垃圾基因”。现在已没有人再这样看，因为部分内含子有重要功能。但是，时至今日大部分“内含子”的功能尚不清楚，即它们在生物的生长和发育中是否有作用、怎样发生作用，现在仍然不知道。在“转基因”的过程中忽略了内含子的作用，或者在不同程度上对内含子造成干扰、破坏，会引起什么后果？谁也不知道。

（3） 基因“有”次序 （Gene Order）

1985年之前，分子生物学家认为：基因是互为独立的一系列微单元。而更新了的基因学理论认为：基因次序并非随机的。对于“基因次序”内在联系的破坏，将是有后果的。“增加”一个基因，或“减掉”一个基因，或对某一个基因动手术，所引起的改变并不仅仅在于这一个基因本身。而现有的、功能非常有限的检测手段，仅仅是检测被“增加”进去的那一个基因本身，其他问题根本无法触及。

（4） 横向（水平）转基因 （Horizontal Gene Transfer）

在上世纪70年代和80年代，研究者普遍认为，通过“横向转基因”导致外源基因进入哺乳动物的消化道，是不会发生的。这一理解对当初评估转基因食物的“安全性”起了根本性的作用。而后来，当科学家开发了更为精密的检测技术后，才发现一个显著比例的DNA并没有被消化系统摧毁。转基因技术所采用的外源基因材料，甚至可能透过胎盘进入胚胎、转移进入成人的性细胞，由此影响到遗传。

横向转基因是生物工程技术的目标和结果。生物工程技术可以去除内含子，使横向转基因这个目标得以实现。正常植物基因中都有内含子（见上第2条），含有较长内含子的食物植物基因就不容易转移入肠道细菌中；即便偶然进入了，由于细菌没有一种除去除内含子段的功能，因而这个偶然进入的基因就不会被表达。然而，转基因作物大部分外源插入基因的编码段中是没有内含子的，有时为了使导入的外源基因在转基因植物或动物中高效表达，不仅要在编码区前使用强启动子，还要在编码区中加入内含子，这时内含子呈现这样的状态：XXXXXinformation——这会使转入细菌的外源基因更容易被表达。

于是，“横向转基因”便成了一个全新的问题，它的直接后果，就是无法预知的安全风险。

（5） 蛋白质错误折叠 （Protein Misfolding）

根据陈旧的遗传学理论，一旦氨基酸顺序确定了，蛋白质便总是会按正确的方式折叠。转基因作物的研发便是基于这样的原理。而更新了的遗传学理论指出：蛋白质折叠需要有蛋白伴侣（chaperone）来协助进行。千百万年以来，每一种植物的蛋白伴侣与它所折叠的特定的蛋白质一起，经历了漫长的进化而相互适应。当一种外源细菌基因被插入植物时，这一植物的蛋白伴侣就会遭遇完全陌生的异类蛋白，它们间将如何互动，是无法预料的。假如这种尴尬的遭遇使得蛋白质折叠发生错误，后果将是错综复杂的。疯牛病就与“蛋白质错误折叠”有关。

（6） 基因微阵列芯片测试 （Micro-array gene chip study）

基因微阵列芯片是一种相对新的技术，目前还没有被广泛应用。这项新技术应用于转基因作物的检测时发现，仅仅一个外源基因的插入，就可能导致5%受体基因改变它们本身的基因表达。]这种改变的结果，可以是农作物原有营养成分的丢失，也可以是意外毒素表达程度升高。所以，转基因作物的风险并不仅仅来自于所转的那个外源基因，问题比那一个基因更多，更大。

另外，新近发现的“第二套遗传密码”(即RNA系统，DNA-基因被称为第一套遗传密码)，更揭示了基因间相互联系的高度复杂性。而30年前生物工程技术——转基因技术发端之时，生物科学界对以上问题还一无所知。