科技探索之路 基因工程的诞生和发展

1944年,艾弗里(O. Avery,1877-1955)等人通过肺炎链球菌的转化实验,不仅证明了遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。

1958年,梅塞尔森(M. Meselson,1930-)和斯塔尔(F. W. StahI,1929-)用实验证明了DNA的半保留复制。随后不久,克里克提出中心法则。

1961年,尼伦伯格(M. W. Nirenberg,1927一2010)和马太(J. H. Matthaei,1929-)破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年,64个密码子均被成功破译。

1970年,科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶(简称限制酶)。

1950年,埃德曼律(P. V. Edman,1916-1977)发明了一种测定氨基酸序列的方法。2年后,桑格(F. Sanger,1918-2013)首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定。

1953年,沃森(J. D. Watson,1928-)和克里克(F. Crick,1916-2004)建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说。

1967年,科学家发现,在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力,并可以在细菌细胞间转移。

20世纪70年代初,多种限制酶、DNA连接酶和说转录酶被相继发现。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。

上述仅是按照时间顺序简要提及基因工程相关基础理论的突破和技术的创新。有些你已经学习过,更多的将在本章中展开科学提供对自然界的说明,技术将科学原理应用于认识自然、造福人类的实践,工程则综合运用多种技术来生产人类所需要的产品。科学、技术、工程和社会的互动,不断调整着人类与自然界的关系,推动着文明的进步。

1972年,伯格(P. Berg,1926-)首先在体外进行了DNA改造的趼究,成功地构建了第一个体外重组DNA分子。

1977年,桑格等科学家发明了DNA序列分析的方法,为基因序列图的绘制提供了可能。此后,DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便。

1982年,第一个基因工程药物——重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。

1973年,科学家证明质粒可以作为基因工程的载体,构建重组DNA,导入受体细胞,使外源基因在原核细胞中成功表达,并实现物种间的基因交流。至此,基因工程正式问世。

1984年,我国科学家朱作言(1941-)领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。

1983年,科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后,基因工程进入了迅速发展的阶段。

1988年,穆里斯(K. Mullis,1444-2019)等人发明RCR,为获取目的基因提供了有效手段。

1990年,人类基因组计划启动。2003年,该计划的测序任务顺利完成。

2013年,华人科学家张锋(1982-)及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术—CRISPR(成簇规律间隔短回文重复)技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。

21世纪以来,科学家发明了多种高通量测序技术,可以实现低成本测定大量核酸序列,加速了人们对基因组序列的了解。