国人目前对转基因技术依然抱着怀疑的态度,那他们到底在害怕什么呢?
说到转基因,我们就得明白什么是基因。可以这么说,现代生物学的基础正是建立在基因结构的解析之上的,进而开创了新的研究方向——分子生物学。分子生物学和现代医学密不可分,生物学技术发展促使现代医学向更高阶段大步迈进。就拿我们所熟知的疫苗来说,制备疫苗的过程就涉及到基因、细胞、蛋白、分子等等生物学概念。而转基因技术也只是分子生物学的一个发展方向,依然可以造福人类。所以希望大家不要谈“转基因”而色变。
受精卵的卵裂
生物学的发展阶段有哪些?生物学的研究大致经历了三个阶段:
1.描述性生物学阶段
标志性事件是在1830年,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出的《细胞学说》和1859年英国生物学家达尔文出版《物种起源》。
2.实验生物学阶段
这一时期的代表人物是孟德尔,他的豌豆实验研究将近10年,1900年代发现了基因的分离与自由组合定律从而奠定了遗传学的基础,但那时还不知道遗传物质是DNA。
3.分子生物学阶段
首先是美国生物学家艾弗里1944年首次证明遗传物质是DNA,期间厄尔对DNA 的X射线衍射图做了大量的工作,随后1953年沃森和克里克合作根据衍射图推导发现了DNA 的双螺旋结构。随后发现的中心法则也促使分子生物学迈进了现代生物学阶段。
DNA 双螺旋结构
生物学的发展不是一蹴而就的,是需要积累大量的基础工作发展起来的。还记得初中生物课本上的原话,开篇第一句就是21世纪是生命科学的世纪。现在看来时间可能还不止一个世纪。
基因是什么?转基因技术到底做什么的?
简单的来说,基因是一段双链的核苷酸序列,每三个碱基决定一个氨基酸的种类,DNA 上存在4种基本的碱基,A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤),其中存在于RNA 上的碱基则T被U(尿嘧啶)所代替。碱基之间以A和T,C和G配对,交错排列在双螺旋的结构之下,构成稳定的DNA序列。自然界某些生物还存在一些稀有碱基,这里就不一一展开了。
目前所有的真核生物遗传密码都存在于自身细胞内的染色体上,也即基因。基因是存在于染色体上的,染色体是高度浓缩的长链DNA。人类体内的细胞基因组一共有23对染色体,包含了31.6亿个DNA碱基对,其中决定性别的是X和Y 染色体,而Y 染色体是男人独有的,所以说生男生女的决定权其实掌握在男人手中。
生物的基因多种多样,其功能也是非常丰富,除了维持自身的生命活动之外,可能还有某种特殊的功能。比如固氮菌,一种厌氧微生物细菌,可以特异的将空气中的氮气转变为氮肥,供植物生长。植物的光合作用,也是植物的叶绿体基因决定的,可以吸收光能将空气中的二氧化碳固定成能量,并释放氧气,维持整个生物圈的大气循环。那么这些优良的基因可否进行物种间的转移呢。比如把固氮菌的固氮功能转移到农作物体内,这样农民种植这样的转基因植株可以不用再施肥了,这样不仅省力省事,还可以避免环境遭受肥料的污染。当然这个技术目前还没有被开发出来,科学家们还在努力中。其实自然界每时每刻都在发生物种间的基因交流,近期的研究发现菟丝子植物可以将体内的遗传物质通过和寄主的接触而传递到寄主体内。
转基因技术就是将物种间优良的基因进行人工定向转化。
具体的操作方式如下图所示。下图中转基因番茄口感更好,更抗病,还可以少施肥等等。
转基因的风险在哪?
转基因的风险其实不在于转基因植物能产生有毒的蛋白,人体吃了会生病之类的。道理我就不再赘述了。转基因的最大风险在于不受控制的在自然界环境中进行扩散。著名的抗虫基因Bt,转入棉花就是抗虫棉花,转入玉米就是抗虫玉米。还有抗草甘膦基因,使得转基因农作物可以抗喷施在杂草上的草甘膦农药。目前有很多抗Bt的害虫被自然选择出来了,还有抗草甘膦的杂草也是疯长。前者是自然选择的压迫,迫使害虫进行基因的进化,后者可能的原因是通过基因交流,杂草获得了抗草甘膦的基因。长久这样下去会导致自然界出现超级害虫,超级杂草。近期在东非爆发经过伊朗、巴基斯坦、印度、缅甸至云南传播肆虐的超级蝗虫也很有可能与此有关。
当然转基因肯定可以带来巨大的好处,它带给人们更高产更优质的农产品,降低农业的种植成本,几乎解决了近代人们吃不饱肚子的问题。
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