現代生物技術

現代生物技術和古代利用微生物的釀造技術和近代的發酵技術有發展中的聯繫，但又有質的區別。古老的釀造技術和近代的發酵技術只是利用現有的生物或生物機能為人類服務，而現代的生物技術則是按照人們的意願和需要創造全新的生物類型和生物機能，或者改造現有的生物類型和生物機能，包括改造人類自身，從而造福於人類。現代生物技術生物工程，是人類在建立實用生物技術中從必然王國走走向自由王國、從等待大自然的恩賜轉向主動向大自然索取的質的飛躍。

現代生物技術是在分子生物學發展基礎上成長起來的。1953年，美國科學家沃森和英國科學家克里克用X－衍射法搞清了遺傳的物質基礎核酸的結構，從而使揭開生命秘密的探索從細胞水平進入了分子水平，對於生物規律的研究也從定性走向了定量。在現代物理學和化學的影響和滲透下，一門新的科學分子生物學誕生了。在以後的十多年內，分子生物學發展迅速，取得許多重要成果，特別是科學家們破譯了生命遺傳密碼，並在1966年編製了一本地球生物通用的遺傳密碼"辭典"。遺傳密碼辭典將分子生物學的研究迅速推進到實用階段。1970年，科拉納等科學家完成了對酵母丙氨酸轉移RNA的基因的人工全合成。1971年美國保羅·伯格用一種限制性內切酶，打開一種環狀DNA分子，第一次把兩種不同DNA聯結在一起。1973年，以美國科學家科恩為首的研究小組，應用前人大量的研究成果，在斯坦福大學用大腸桿菌進行了現代生物技術中最有代表性的技術――基因工程的第一個成功的實驗。他們在試管中將大腸桿菌里的兩種不同質粒（抗四環素和抗鏈黴素）重組到一起，然後將此質粒引進到大腸桿菌中去，結果發現它在那裡複製並表現出雙親質粒的遺傳信息。1974年，他們又將非洲爪蛙的一種基因與一種大腸桿菌的質粒組合在一起，並引入到另一種大腸桿菌中去。結果，非洲爪蛙的基因居然在大腸桿菌中得到了表達（“表達”是指該基因在大腸桿菌內能合成生長激素抑制因子），並能隨著大腸桿菌的繁衍一代一代地傳下去。

科學家們從科恩的實驗中看出了基因工程的突出特點：（1）能打破物種之間的界限。在傳統遺傳育種的概念中，親緣關係遠一點的物種，要想雜交成功幾乎是不可能的，更不用說動物與植物之間、細菌與動物之間、細菌與植物之間的雜交了。但基因工程技術卻可越過交配屏障，使這一切有了實現的可能。（2）可以根據人們的意願、目的，定向地改造生物遺傳特性，甚至創造出地球上還不存在的新的生命物種。同時，這種技術對人類自身的進化過程也可能產生影響。（3）由於這種技術是直接在遺傳物質核酸上動手術，因而創造新的生物類型的速度可以大大加快。這些特點，引起了世界科學家的極大關注，短短几年內，基因工程研究便在許多國家發展起來，並取得一批成果，基因工程已成為20世紀最重要的技術成就之一。

現代生物技術是一個複雜的技術群。基因工程僅是現代生物技術中具有代表性的一種，它的特徵是在分子水平上創造或改造生物類型和生物機能。此外，在染色體、細胞、組織、器官乃至生物個體水平上也可進行創造或改造生物類型和生物機能的工程，例如染色體工程、細胞工程、組織培養和器官培養、數量遺傳工程等，這些，也屬於現代生物技術的範疇。而為這些工程服務的一些新工藝體系，如現代發酵工程、酶工程、生物反應器工程等，同樣被納入了現代生物技術的系統。

現代生物技術以分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫學、遺傳學、生理學、系統生物學等學科為支撐，結合了化學、化工、計算機、微電子等學科，從而形成了一門多學科互相滲透的綜合性學科。就其應用領域，可分為農業生物技術、醫學生物技術、植物生物技術、動物生物技術、食品生物技術、環境生物技術等。