第六章 生 化 技 术
第一节20世纪基因科学发展历程
仅仅一个世纪的发展，基因科学就已成为可动摇人类生存基础的一场革命，其巨大的创
造力和破坏力使人们深切感受到其两面性。不论基因科学的研究将朝哪方向发展，人类历史
都将因基因学而走向新的转折点，即出现一个重新认识自我的开端。
今天，在基因组项目的高技术殿堂，人们能看到许多吸引人的又令人震惊的专业成果，例
如：人作为机器的仆人看着机器人和分析器怎样将人的遗传特征解密，少数几位在基因研究
的最前沿从事科学劳动的专家，每天读着成千上万个遗传物质的“字母”；用钢做的机械
臂去抓做实验用的薄片或霉菌，为培养箱里的细菌和病毒提供培养基；用微型吸管滴出微量
带有人体不可见的遗传物质碎片的溶液；特殊的凝胶在电场里将染色体组分离；扫描仪和电
脑夜以继日地分析利用已获得的数据。
这些基因组织的化学组成部分用一大串字母来表示，也可以用一个字母简称。人类染色体组
的排列顺序填满了大约一万册(每册都有300页)书。因此人的秘密也就不存在了。
20世纪30年代以来，生物学研究发生了戏剧性变化。分子生物学异军突起，遗传学家们发明
了一系列来自微生物世界的“ 家畜”，这里的微生物特指单细胞真菌、细菌和病毒。这些
简单的微生物将使人们能在分子一级研究基因和遗传学。
揭示DNA的奥秘
物理学家们在寻找新的有吸引力的课题，这也给生命研究带来一股清风。物理学家德尔布吕
克(1906～1981年)曾做过核裂变的发现者哈恩的助手。30年代初期，他在探访柏林威廉皇帝
研究所遗传学部时，遇到两位研究射线量与果蝇突变频繁程度之间的关
联的同事。他们三人在一起长期讨论还一直相当抽象的孟德尔要素的本质。1935年，他们共
同发表了他们的研究成果，书名叫《绿册子》，因为它的封面是绿色的。其中内容包括在当
时还从未听说的一些想法，例如，突变可能是一个分子的变化，基因也不再是什么神秘的东
西了，而是一种物质的固定的单元，即遗传物质，加拿大细菌学家艾弗里(1877～1955年)19
44年将其确认为脱氧核糖核酸(DNA)。
只由4个不同部分组成的DNA将怎样承担生命和遗传的复杂任务呢？德国生物化学家沙加夫从
纳粹德国移居到了美国，后来此人成为基因科学最猛烈的批评者之一。1950年，他为问题的
解决做出了关键性的贡献：他发现4个组成部分的每两个部分始终是等量的，每一个A就有一
个T，每一个C就有一个G。DNA的“基础”显然是以双数存在的。
奥地利物理学家薛定谔以他的《关于波动力学的论文集》获得1933年诺贝尔物理学奖，他就
属于早期半路出家杀入生物学界的其他学科专家。1944年，薛定谔的一本小册子《什么是生
命?》引起了很大的轰动。他在书中从纯理论方面提出一种遗传密码。英国科学家克里克和
威尔金斯(二人都生于1916年)认真阅读了薛定谔的《什么是生命?》，后来做出20世纪最重
大的发现。
年轻的女物理化学家富兰克林(1921～1958年)，在伦敦国王学院的威尔金斯实验室，借助于
伦琴射线进行DNA结构分析。克里克在剑桥同很有天才的美国生物学家沃森(1928年生)开展
合作。在他们第一次会面后不久，两人就决心单独研究DNA的结构——这真是一个大胆的计
划。但是，他们的计划也有明显的缺点，没有从化学方面对该
分子进行更多的研究。利用已掌握的沙加夫的理论和富兰克林的研究成果，克里克和沃森开
始着手这方面的工作：他们以极大的热情攒出一个高约两米的双螺旋模型，以此从化学方面
来解释孟德尔的理论。生物学研究再一次经历认识上的飞跃。
但是，在发现了DNA结构不久，人们也已经清楚地认识到基因的采集和翻译的过程不能无控
制地进行。法国人弗朗索瓦·雅各布(生于1920年)和雅克·莫诺(1910～1976年)1961年指出
：DNA的分子“开关”支配着基因在一个复杂的结构中，保持活跃或不活跃的状态。这是一
个跟发现双螺旋有相似意义的突破。这一突破在20世纪最后四分之一时间内再次引发一场科
学革命：基因技术。自20世纪70年代初以来，生物学家已经能从所有生物那里提取DNA切片
。生物学最终从一门想要理解生命的分析科学，突变成一门能改变生命并创造新的生物的合
成科学。
基因技术：进退两难的境地和两面性的特征
医学界在几方面从基因研究中获利，例如，研制新的疫苗。诺贝尔医学奖大部分都授予了分
子生物学家、生物化学家和基因研究人员，而几乎没给过医学专家，这不无道理。作为医学
进步的推动力量，生物学界也因此没有像物理学界那样，自广岛原子弹爆炸以来长期受到
批评。但近来警惕遗传学家的行为的声音越来越受到重视。
采用基因技术修改的植物，例如抗昆虫玉米；转基因动物，像巨型老鼠或诸如多莉这样被克
隆的生物的出现，证明能以此种方式挽救某些生物的消失。像热带雨林这样的生态系统在今
天除了它对全球气候的意义外，还是潜在的可利用基因的巨大蓄水池。
《科学美国人》杂志已经预言基因研究的时代即将到来。今天，人们借助于所谓的DNA切片
已能同时研究上百个遗传基质。美国惠普公司研制了一台仪器，只用10个这样的切片就能采
集整个人的遗传物质。
基因的研究达到了这样一个发展高度，几年后，随着对人类遗传物质分析的结束，人们开始
集中所有的手段对人的其他部分遗传物质的优缺点进行有系统的研究。
20世纪初，当优生学家要求根除“劣等”遗传基因时，法国儿科医生、遗传学家让·弗朗索
瓦·马泰就已警告防止“通过减少病人的方式来根除一种疾病的可能”。不久前在美国发现
了矮小人种最常见特征的基因，侏儒们做出了惊恐的反应： “他们要根除我们。”
现在，人们都希望下一代身体健康，这有可能形成一种朝“强迫要求一个健康孩子”方向发
展的自身动力。这不是有恶意的研究者的计划或出于一些公司对利润的追求，更多的是迫于
公众的压力。“健康”的概念扩展到其他领域已为期不远了。再说今后一两代人不仅身体健
康，而且连后代的相貌差不多都可以准确地预告也没多大害处。
1978年7月25日，人类历史上第一个试管婴儿路易斯·布朗的诞生，标志着生物学的发展进
入一个新的阶段。它给那些为自己不能生育而苦恼的父母们带去了福音。通过移植他人捐献
的精子和卵子，不孕妇女也能怀上自己的孩子。
但是，生物学的发展也有其消极的一面：它容易为种族主义提供新的遗传学方面的依据
。例如，一些基因研究者指出，在旅居德国的土耳其人中间存在某种能导致癌症的突变，
而在本地的德国人身上却很少出现这些突变。不难想像心怀不轨的人在获得此认识后会作何
感想。
对新的遗传学持批评态度的人总喜欢描绘出一幅可怕的景象：没完没了的测试、操纵和克隆
，毫无感情的士兵，基因很完美的工厂工人……遗传密码使基因研究人员能进入人们
的内心深处，并给他们提供了操纵生命的工具。然而他们是否能使遗传学朝好的研究方向发
展还完全不能预料。
法国人弗朗西斯·雅可布在回顾20世纪遗传学的发展时写道：“老鼠、苍蝇和人，我们是核
酸和回忆、欲望和蛋白质的可疑的大杂烩。在即将结束的20世纪，我们在核酸和蛋白质方面
进行了深入的研究。在新的21世纪，我们将把主要精力集中到对回忆和欲望的研究上。”