遗传工程的明星：噬菌体与大肠杆菌

世纪之交总是多事之秋。 19世纪末、20世纪初出现了经典物理学理论的危机，和以普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论为代表的新物理学革命。这次科学风暴扫除了旧时代思想的阴云，迎来了新世纪文明的曙光，深刻地影响了本世纪学术界和社会公众的思维方法和行为规范。时值20世纪90年代的今天，一场新技术革命的浪潮正波澜壮阔地在全球范围内展开，校园里在谈新浪潮，街道边有人在说高技术。究竟是什么样的高技术如此让人着迷呢？关于高技术的说法有好多种，包括的门类也有差异，但有两项则是公认的，势必领导下一代产业的技术：微电子技术和生物工程技术。生物工程技术是指那些运用生物学原理和方法结合现代工艺进行产品开发与生产的技术。它包括4个主要领域：遗传工程，细胞工程，酶工程和发酵工程。而其中的核心则是遗传工程。什么是遗传工程呢？就是将其他生物的遗传物质引入某种生物细胞，不同程度地与细胞中原有遗传物质整合在一起，它们共同作用，从而使细胞产生出新的性状的技术，它也被称为基因重组技术。
     为什么说在这项技术中，噬菌体和大肠杆菌是明星呢？请看看遗传工程的历史，便不难理解这一点了。1977年，美国科学家将动物的一种激素——生长素释放抑制因子的基因转入了一种从动物肠道里分离出的杆菌——大肠杆菌的细胞里，并使大肠杆菌生产出了这种激素。这种激素可用来治疗肢端肥大症和高血糖症。这种激素在正常情况下分布在动物的下丘脑，以往要生产5毫克这种激素，需用50万只绵羊的脑子，可见这种药是价值连城的，人们几乎用不起它。而用遗传工程方法生产同样的激素，只要用9升细菌培养液就可生产出5毫克产品。同年5月，美国加州大学把老鼠的胰岛素基因转入大肠杆菌中，结果使大肠杆菌产生了老鼠的胰岛素。这就是遗传工程，用细菌生产动物的激素，这样做既简便，又经济，而完成这一重大使命的细菌就是我们的明星之一——大肠杆菌。大肠杆菌一般生活在人和哺乳动物的肠道里，一般不致病，是身体正常菌群的成员之一。在体外也很容易存活，在一般的培养基上就能很好地生长。遗传工程学家之所以选中了它，除了其生物学特性外，容易获得、容易培养也是重要的原因。
     我们要谈的另一个明星——噬菌体在遗传工程中扮演什么角色呢？噬菌体是专门在细菌中生活的一种病毒，有一类噬菌体侵入细菌体后，快速增殖，并裂解细菌，这种噬菌体叫做烈性噬菌体；另一类噬菌体感染细菌后，不但不使细菌破坏，而且能随着细菌细胞一块继续分裂，这种噬菌体叫做温和噬菌体。噬菌体还有一个特点就是具有专一性，一种噬菌体只在一种细菌中生活，而不能在另一种细菌中生活，人噬菌体是一种大肠杆菌的温和噬菌体，它是遗传工程中极好的载体分子，就是担当把动物的基因搬运进大肠杆菌细胞的搬运工角色。如果没有它，遗传工程就无法正常运转了。可见遗传工程是前景光明、用途非常广泛的新技术，而这项技术主要是依靠微生物的作用而发展起来的。微生物在生命科学中的重要地位在此又得到一次证明。除了大肠杆菌和噬菌体，已有不少其他微生物随后进入了遗传工程领域，例如，枯草杆菌、酵母菌、玉米黑粉菌等。微生物还将在遗传工程中发挥更大的作用。