1975年柯恒(S. Cohen)和博伊尔(H. Boyer)将核酸分子嵌接至质体(plasmid),并纳入大肠菌细胞内,成为一个新的且具遗传能力的组合体(recombinant),而且能在大肠菌细胞内继续增殖,并有转录作用(transcription)和转译作用(translation)形成蛋白质,此贡献即为遗传工程(genetic engineering)的开始。
基因选殖和遗传工程技术中需要许多酶才能进行,其中最重要的酶是限制内核酸酶(restriction endonuclease),阿柏(W. Arber),史密斯(H. Smith)和南施丝(D. Nathans)因为研究限制酶成功,获得1978年诺贝尔生物医学奖。
1996年魏尔曼(I. Wilmut)与坎贝尔(K. Campbell)于苏格兰罗斯林研究所(Roslin Institute)复制出一只小羊桃丽(Dolly)。桃丽不是来自精子与卵子的结合,而是来自一只六岁大绵羊的乳腺细胞的遗传基因。其过程系将一只六岁大绵羊的乳腺细胞取出,再将细胞中的细胞核抽取出来,将第二只羊卵子中的细胞核抽离,再将第一只羊的细胞核融入卵子细胞中,用电击的方式使卵子分裂,再将卵子殖入第三只羊的子宫中发育,最后诞生出来的羊与第一只提供乳腺细胞的羊一模一样12。
1988年美国国家卫生总署(The National Institute of Health,简称NIH)宣布积极投入人类基因组计划(Human Genome Project,简称HGP),并任命发现DNA双螺旋结构的华生博士担任主持人。图解人类染色体中所有基因的相对位置,并且解读这些基因上的DNA遗传讯息序列。预估人类基因组染色体中的碱基(A.T.G.C)约有三十亿对,解开每一对基因码(碱基)之成本为一美元,所以需三十亿美元的经费,以十五年得时间完成。
由于世界各国纷纷成立成立研究人类基因组专责机构,民间组织,尤其是美国瑟雷拉基因组公司总裁凡特(J.C. Venter)等积极投入,使得HGP计划成为一世界级的研究计划,台湾亦负责第四号染色体部分的DNA序列,使得此一计划提前于2000年6月26日,由美国总统柯林顿与英国首相布莱尔,在电视上向全世界宣布,人类基因图谱与基因定序(Human Genome Mapping and Gene Sequencing)已达重要里程碑。
此一计划完成,被誉为比美人类登陆月球,在人类科学发展具有非常的意义。
成人的人体约有60兆细胞,每一细胞中有23对染色体,DNA则位于染色体中,DNA是双螺旋结构,有如一条很长的扭曲梯子,梯子的两侧扶手是糖与磷酸组成,而梯子的踏板则是由碱基所构成。碱基有四种,称为腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、与胞嘧啶(C)。其中A一定是与T结合,G一定是与C结合,梯子的踏板就是由这样结合的碱基对所组成。这四种碱基排列方式,称为基因密码,由于DNA遗传密码的讯息传递,才能使每一种生物表现它的特征,DNA遗传密码依其排列顺序,以三个为一组,每一组可以控制一种胺基酸的产生,由胺基酸排列顺序组成各种蛋白质,蛋白质可推动生命体的酵素反应,人体约有三至四万种遗传基因,使得有人的皮肤是黑色的,有人是黄色的。人类基因组计划即是将30亿对碱基排列顺序弄清楚,以进一步发现3至4万个基因的秘密13。
三、基因科技的影响
人类基因组计划(HGP)将人体DNA中30亿对碱基解读后,除了科学上得以进一步的探索未知以外,对人类的生活到底会产生如何的影响?本节将从医学、农业与经济三方面的影响分别说明:
1.对医学的影响
(a)基因诊断
人类生命从精子与卵子结合后成功的孕育开始,该生命受到精子的基因与卵子基因各一半的影响,但到底是那一半,则无法预测。目前只要在怀孕三个月左右,抽取羊水或极微量的检体细胞进行DNA分析,即可得知胎儿的基因。目前对于许多先天性的遗传疾病,已可经由基因诊断而确定,如地中海型贫血,镰刀形红血球疾病,苯酮尿症,戴萨克斯症等14。
由于除了同卵双胞胎外,每个人的DNA皆是独一无二的,DNA作为鉴定亲子关系以及作为证据,亦被广泛的使用15。随着HGP的解读,以及技术的进步,人体三至四万对基因可逐步了解其位置,及其完整功能。则未来的父母可以选择他们所想要的理想小孩。医师可将精子与卵子进行体外受精,大约可形成十几个胚胎,从每一个胚胎中抽取微量的检体,即可知各个胚胎的基因,从基因分析中可判断该胚胎未来的所有可能,包括长相、个性、智力,各种特别的天赋,可能得到的疾病,体能,甚至寿命。父母即可坐在计算机前,面对一幅幅他们未来可能小孩的相片,逐一挑选,被选中之胚胎再殖入母亲的子宫中发育成长。
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