21 世紀(jì)的生物工程

文/顏士州

以前，生物工程只是科幻小說作家大腦中的一幅虛構(gòu)圖像——改變生物體，生產(chǎn)出世界上從未有過的植物、動物和微生物。在科學(xué)發(fā)達(dá)的今天，生物工程取得了令人難以置信的重大突破；重組DNA 或RNA 技術(shù)、細(xì)胞融合及單克隆抗體制備技術(shù)等新方法的涌現(xiàn)，使人類能夠在分子和細(xì)胞水平上對生物體進(jìn)行操作，提高了生物代謝過程的效率、速度和產(chǎn)量。

生物工程因涉及“某些生命過程”而引起科學(xué)家的極大興趣，從而被人們認(rèn)為是未來十大趨勢之一。

由“拔蘿卜”引出的……

《拔蘿卜》的故事你大概不會陌生吧！

地里長了一個(gè)大蘿卜，爺爺拔不動，奶奶幫忙拔，還是拔不動，小孫子還有小狗、小貓一起幫忙拔，這才拔了出來。

當(dāng)你讀了這個(gè)故事，你肯定不會認(rèn)為世上真有這么大的蘿卜。

時(shí)過境遷，居然能使這一童話變成現(xiàn)實(shí)。如今，我們走進(jìn)超市，你看到的蘿卜的確大得出奇，但蘿卜的暴長，并不是由于2l 世紀(jì)的土壤發(fā)生了變化，而是科學(xué)家運(yùn)用生物工程技術(shù)將一種生長激素植入蘿卜，這才使得蘿卜比起它的前輩不知要“強(qiáng)壯”多少倍。

科學(xué)家絕不會僅僅限于對蘿卜的改造。既然對蘿卜能植入生長激素，那么其他農(nóng)作物也會享受“同等待遇”。所以，你在超市里會看到特大的土豆、紅薯、地瓜等瓜果蔬菜。

生物工程技術(shù)以植物為材料從事改良，可培養(yǎng)出植物的各種器官，倘若從事頂芽培育，還可以培育出一批稀奇古怪的新品種植物呢！如甘藍(lán)與白菜或油菜交配后，由受精胚人工培育而成“白藍(lán)葉”，利用胚培育技術(shù)培育出“千寶菜”……

在許多植物工廠中，科學(xué)家利用電腦自動控制一定的溫度、光照和培養(yǎng)液，一排排的植物組織放在營養(yǎng)槽中培育，這樣就可生產(chǎn)出有用成分。如高麗參中的成分“人參皂苷”，紫色草中的紫色素，紅藤草中的色素蒽醌，以及紅花中的紅花素等眾多成分均可在植物工廠中進(jìn)行集約化生產(chǎn)取得。

生物工程還將利用基因重組技術(shù)改變植物生長特性。如在喇叭花的細(xì)胞中移植人的脫氧核糖核酸，植物不僅增加了抗除莠劑的免疫力，還能預(yù)防植物病害或凍死。這樣，即使在寒冬臘月之際，我們也能看到喇叭花的笑臉了。

生物工程技術(shù)給人類創(chuàng)造了一個(gè)嶄新的植物大世界，在這個(gè)“大世界”里將增添數(shù)以萬計(jì)的新“家族”。

無需“十年樹木”

“十年樹木，百年樹人”這句話意在借植樹難而喻培養(yǎng)人才更難。此言就哲理而論，無可挑剔。若對樹木本身的生長規(guī)律來說，一棵樹長大成材都要很多年，所謂“十年樹木”大概是古人言簡意賅吧！

由于現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，木材消耗量急劇增加，森林面積縮小。面對這一嚴(yán)峻形勢，環(huán)境保護(hù)科學(xué)家曾多次疾呼：不要亂砍亂伐樹木了！但是，即使不“亂砍亂伐”，正常地砍伐也已難以供應(yīng)！

如今的科學(xué)家用直接移植基因的方法縮短樹木的生長期。先從樹木的活組織中把脫氧核糖核酸分離出來，提取出基因，注入大腸桿菌的脫氧核糖核酸中，然后放在器皿中培育，讓它繁殖出大量的原始脫氧核糖核酸，把這種新的基因植入一小塊樹木組織中，并施以生長激素，不久就會長出許多嫩芽來。另一種方法是把新的基因植入樹木的單細(xì)胞中，使細(xì)胞分裂成數(shù)千個(gè)胚胎，每個(gè)胚胎都含有新的基因。這樣，培育出來的樹種高大、粗壯、無節(jié)，而且這種樹種能適應(yīng)貧瘠的土壤和極端的氣候。

2l 世紀(jì)末的樹木，高得叫你抬頭掉帽子，粗得一個(gè)大人都抱不住，最為令人稱奇的是：應(yīng)用基因無性繁殖技術(shù)，使樹木生長期由二三十年縮短到八年左右。看來，“十年樹木”這一經(jīng)百年錘煉的成語，隨著2l 世紀(jì)的步履該改寫了。

未來的樹木家族中的成員競相生長，以粗壯為美，但也并非清一色的“高個(gè)子”。有些樹木，根據(jù)特殊的需要，還將以“短”補(bǔ)“長”呢！諸如蘋果、櫻桃、梨、桃等果樹就是例子?？茖W(xué)家運(yùn)用遺傳工程技術(shù)，把一種矮化劑植入這些樹中，使之成為樹木家族中的“矮人國”，這樣做的目的，為的是提高短果枝比率和果實(shí)著色程度。在不影響果實(shí)形質(zhì)及商品性能的基礎(chǔ)上，還可早產(chǎn)豐收。

食品選擇的時(shí)代

隨著人們生活水平的提高，世界各國肉類消耗量不斷增加，科學(xué)家將瞄準(zhǔn)這一市場，用脫脂大豆蛋白經(jīng)過精巧地加工，制成具有類似豬、牛等肉味的食品。這種人造肉的問世，不僅造價(jià)低廉，而且剔除了豬肉、牛肉中對人體不適的成分。

目前，利用生物工程批量生產(chǎn)蛋白質(zhì)的技術(shù)已經(jīng)成熟；但蛋白質(zhì)本來存在于生物體內(nèi)，有一個(gè)穩(wěn)定性問題。如今，應(yīng)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將改變天然蛋白質(zhì)的氨基酸基因的一部分，制造穩(wěn)定而又活性高的蛋白質(zhì)和人工合成全部蛋白質(zhì)。

未來的食品，除了提供營養(yǎng)成分外，其滋味又可滿足進(jìn)食者的食欲。由于添加在食品中的新型糖類及新型蔬菜相繼問世，賽果糖、異麥芽糖、半乳寡糖及巴拉丁糖均不易造成齲齒，這些糖類皆可視為具有生理性功能。在這些新產(chǎn)品的背后，生物工程技術(shù)將大顯身手，制造出許多聞所未聞、稀奇古怪又使人一飽口福的食品來。另外，由于消費(fèi)者的愛好趨向多樣化，利用現(xiàn)狀糊精制成的粉末狀酒精飲料、消除口臭的口香糖等，均是前所未見的新式食品。

隨著食物趨于多樣化，劃時(shí)代的新食品將陸續(xù)登場。一個(gè)食品任你選擇的時(shí)代已經(jīng)來臨！

運(yùn)用生物工程技術(shù)可以有效解決現(xiàn)在世界上最棘手的能源問題。不僅如此，運(yùn)用生物工程技術(shù)，還可解決水源污染的問題及制造生物芯片等，生物工程將越來越受到人們重視。