看似高深实则简单的新玩意
如果想改造、复制生命,就得从基因动手脚,这就叫做“基因重组工程”。
一看到“基因重组工程”这样的字眼,大多数人总会觉得这个“工程”好像很玄、很深奥、很高科技的样子,好像比盖摩天大楼还麻烦。当然,接下来的态度就是敬而远之、退避三舍、没有兴趣,更别说有意愿去尝试多了解一点,有人甚至还认为自己没有能力、没有时间去“研究”这个“新玩意”。
其实,科学家在改造生命时,对于基因能做的动作就只这简简单单的四个动作:剪、粘、载、住。
什么是碱基?
换言之,科学家的“四招功夫”,就只是利用“剪刀”“粘胶”“载运工具”“宿主”来达成而已。能不能想象呢?如果你常用电脑写报告、作业,你一定会使用剪、贴、拖曳、储存的功能。科学家在重组基因时,所用的功夫就跟你使用电脑写报告时所用的功能一模一样。只要你把“基因”当作是你的“报告”,当你操作电脑时所做的剪、贴、拖曳、储存的动作,就是科学家在做基因改造的事。
剪刀——限制酶
事实上,“剪刀”就是细菌蛋白质所组成的限制酶,它原是细菌和骚扰它们的病毒之间长期斗争磨炼来的武器。这种酶会在入侵的病毒尚未取得主控权把细菌细胞摧毁之前,就把病毒的基因切割成碎片,以解除病毒的武装。
限制酶怎样扮演剪刀的角色呢?大部分的限制酶都会寻找DNA序列上的特殊部位下刀,这种特殊部位称之为回文结构。例如某基因的左股国间有一段由下往上为-GAATC-,而其对应右股之序列由上往下为-GAATC-。而当限制酶辨识到这样的结构,便会立刻毫不留情把DNA拆裂成两截,露出两边一样交错结构的尾巴。
限制酶既然这么厉害,那么它会不会把自己的DNA也给剪成碎片?当然不会,因为每一种生物都会发展出一种自我保护机制,会生产这种限制酶的细菌,它会自行在回文结构的某一个碱基上加装一个化学罩杯(学名为甲基化),不会伤害到自己。
目前已从各类细菌发现数千种限制酶,其中制成商品在市场上可以买到的,少说也有200种以上。
粘胶——连接酶
基因DNA被切开后,如何“连接”到另一个细胞上呢?这时候,科学家就需要使用连接酶了。顾名思义,连接酶是用来接合DNA用的,但是被接合的两条DNA必须具有对应互补的尾端(被同一限制酶切割后的DNA,就会留下可以对应互补的尾端),才能被连接酶连接。不过,这两条DNA片段不一定要来自于同一物种。
不同来源的DNA片段被连接酶拼凑起来后,这条DNA在细胞眼中看来就显得一如往常了。
载具
载具就是载运工具的意思,也就是把外来的基因先放入载具里,再让它运送到细菌细胞里。载具是“基因重组工程”必备的工具之一。一般在细菌基因改造时,经常使用的载具是一种称为“质体”的小型DNA环,也有人把质体戏称为细菌的“寄生虫”。实际上它是遗传物质,携有遗传密码,只是它跟细菌的染色体比较起来,显得非常小。质体不但会跟细菌的主染色体一起进行复制程序,并且像跟屁虫一样,跟随传递到细菌的子子孙孙们,同时,质体所带的基因也会表现出来。正是因为这样的特性,质体变成了生命科学家改造基因的便捷工具,只要利用体外加工的方式,透过前述的限制酶(剪刀)及连接酶(粘胶)的“功夫”,就能把要送入菌体的外来基因先巧妙地挟挂进质体(载具)内,再设法让它溜入细菌体(宿主)内,即可达到目的。
宿主
宿主的主要功能就是提供躯体,让改造的基因住进来,并且无怨无悔、任劳任怨地把基因的指令表现出来。这就像植物“接枝”的方式,将一个小段枝条,接到另一球植物支干上,并提供养分让接枝株生长。
答:指嘌呤和嘧啶的衍生物,是核酸、核苷、核苷酸的成分。