2013年8月26日 星期一

基因重組技術可用來繪製染色體的基因圖譜 Recombinant DNA Techniques Can Be Used for Mapping Genes on Chromosomes

探索生命《生物學》103
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1.        新的DNA重組技術,不僅能使宿主細胞成為生產醫藥的化學工廠,也能用鑑定真核細胞的基因序列與基因活性。事實上,DNA重組技術的其中一個用途就是,精準地定位(定序)基因
2.        從細胞離析出來的訊息RNAmRNA),在含有輻射性的同位素32P的介質中,生產並拷貝許多反轉錄DNAcDNA
3.        染色體雙的股螺旋DNA分割而成的單股DNA,與放射性的反轉錄、單股DNA混合後,按照鹼基配對恢復為雙股螺旋DNA;此時,輻射性的DNA便成為定位特定基因的探針,精準地定位出該基因的位置。
4.        徐弘毅注:基因工程研究人員,用特定種類的mRNA製作輻射性的反轉錄DNA,再將具有輻射性的反轉錄DNA嵌入染色體中,旦一發現DNA的某一個位置的基因有輻射性,就可以確定那裡的基因是生產特定種類的mRNA的基因。(完)
5.        人類的46個染色體中,有超過2000個基因與DNA辨識區域已經定序出來了,其中包括導致囊狀纖維化症 cystic fibrosis、肌肉萎縮症muscular dystrophy、亨丁頓跳舞症 Huntington's disease、鐮刀型貧血症sicklecell anemia與某些癌症的致病基因。
6.        現在,基因重組技術結合其他相關技術進行「人類基因體計畫Human Genome Project」,繪製人類染色體的基因圖譜;
7.        這個大計劃的第一步是,定序出每條染色體上的基因,然後辨識已被定序的基因的核甘酸序列,最終的目標是找出人類基因體的所有核甘酸序列。
8.        近期的統計推測,人類的基因數大約在5萬到10萬之間,DNA上大約有30億對鹼基,這是一個龐大的計畫,執行此計畫的花費十分可觀,每年大約花費150萬美元,「人類基因體計畫Human Genome Project」的總經費為30億美元。
9.        對「人類基因體計畫」投入這麼龐大的經費是否值得的爭論相當多,特別是其他的計畫所需的經費將因此而被排擠,並且其他基因工程計畫的人才也都將轉而投入這個大計劃,所有人力物力都在解決染色體的基因序列,而其中有90%~99%DNA從未被轉譯。
10.     為什麼要繪製人類基因體的圖譜?這樣昂貴的代價值得嗎?基因圖譜的繪製與基因定序確實在診斷基因疾病方面有效,並且我們有可能因此治好基因導致的身體缺陷。基因定序能提供許多關於「基因運作」、「不同基因之間的交互作用」與「調控基因的機制」等資訊。
11.     此外,不同物種之間的基因序列比較結果,能夠幫助我們瞭解生物的演化過程。舉例來說,人類與猿猴的DNA序列十分相似,由此推測,4百到6百年前這段時間,我們人類從猿猴分化而來。
12.     徐弘毅:人類基因計畫最大的價值,不是基因圖譜潛在的經濟價值,而是人類全力以赴探索未知的領域這件事,培養所有研究者冒險進取的拓荒者精神
13.     並且,當全世界頂尖科學家一起克服個人與現實的種種困難,尋找答案的過程,能夠學習到團隊精神、四海一家;科學界無私地將研究成果奉獻給所有需要基因圖譜知識的陌生人,確實做到愛人如己;最後科學界必須訂出應用基因圖譜的規範,避免知識被濫用,確保生態的永續發展,這是法治訓練的基礎。(完)

DNA重組技術廣泛用於農業上 Recombinant DNA Technology Has Various Agricultural Applications
14.     有些DNA重組技術已經能夠用於農業。可以減低植物霜害死亡率的基因改造細菌,已經有限度地商業化了。
15.     研究人員已經能夠將除草、防蟲和抗病基因殖入許多種植物體,現在,這些轉殖技術還有新的應用:研究人員將蛋白質基因,例如人類白蛋白human albumin干擾素interferon,殖入農作物,例如蕃茄、煙草,讓這些植物能夠合成人類需要的蛋白質。
16.     當科技愈來愈進步,用來製造商品的農作物品種也愈來愈多,或許有一天,人類可用農作物生產油品。
17.     展望未來,有些研究人員認為,可用基因重組技術,將固氮基因殖入農作用中,這樣就不需要施用氮肥了,然而,如果許多植物都基因改造成可從空氣中吸取氮氣當肥料,也會有很多風險,因此短時間內不會這樣做。
18.     徐弘毅注:如果植物都能夠直接攝取空氣中的氮氣當氮肥,會有什麼後果?
一、植物自行吸收氮肥,將使得植物長得太茂盛,可能會造成綠癌,破壞自然生態。
二、大氣中的氮氣比例下降,那麼其他氣體比例就會相對地上升;如果比例上升的是二氧化碳,大氣中的二氧化碳過多,會造成溫室效應問題;
如果上升的是氧氣,大氣中的氧氣太多,容易發生大火而難以熄滅,例如森林大火、油井大火;
如果氮氣比例下降,造成地表下儲存的沼氣加速溢出,空氣中甲烷等氣體過多,那對動物界來說不但是空氣品質下降,也十分容易引起火災。(完)
19.     基因重組技術,能將基因轉殖到家畜身上。研究人員可用病毒或基因顯微注射改變細菌的基因,帶有外來基因的成長激素,就是用這個方法添加到豬或牛身上,使改造後的品種長得更大隻卻含有較少的脂肪,
20.     然而,這些改變會造成生物體內某些器官負擔過重,這也是基因重組技術有待更完整瞭解之處。
21.     徐弘毅:地球上的自然生物是經過長久「物競天擇,適者生存」之後的優勝者,因此,這些生物的器官與肌肉骨骼比例,在目前地球環境下是最完美的、最有生存競爭力的。
當人類為了自己的需要改造家畜基因,只提高家畜的肌肉比例,不管其他部分,一定會發生家畜原本的內臟器官無法負荷的狀況,因為家畜原本的內臟器官,是依據牠們原本的肌肉骨骼與生存環境而設定的。

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology

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