你是否相信仅3000个基因就能制造出一个健康完整的人类呢？

你是否相信仅3000个基因就能制造出一个健康完整的人类呢？

我们人类总是会认为，相比地球上其它活的物种而言我们处于最顶端，生命从单细胞生物开始进化了超过30亿年，直到如今地球上具有多种形态尺寸以及不同能力的植物和动物，此外，随着生态复杂性的增加，在生命的历史长河中，我们看到了智力、复杂的社会能力以及科技创新的不断发展。

从自然角度来讲，生命历史的进展是从简单到复杂，而且这也正反映在了基因数量的增多上，我们以卓越的智慧和全球的统治力为我们的发展带路，人类是最复杂的生物，其有着一套非常精细化的基因群体。大约在半个世纪前，有研究推测人类机体中的基因有数百万个，如今这些基因的数量下降到了2万个，如今我们都知道，比如说香蕉都有3万个基因，其基因数量大约是人类基因的1.5倍。随着研究者们深入研究，他们设计出了既能够计算有机体基因数量，又能够发现不必要的基因的特殊方法。

我们可以认为机体中所有的基因都是我们烹饪的食谱，其以dna碱基对的形式被书写（atcg），这些基因能够提供提供指令来指导机体合成组成机体的蛋白质并且行使着不同的功能；一个标准的基因需要大约1000个碱基字母，结合不同的环境，基因往往会负责其所扮演的不同角色，因此到底有多少基因能够构成一个完整的有机体呢？

当我们谈论到基因数量时，我们常常会表示我们能对病毒进行实际计数，但目前研究者对真核生物进行计数面临的一个挑战就是我们机体的基因或许并不是像鸭子一样连续地排成了一队。我们机体烹饪书中遗传食谱的排列方式往往会被打断，并且会混入30万个其它的字母，大约50%实际上都被描述为失活死亡的病毒，因此在真核生物中很难对具有关键功能基因进行计数。

相比较而言，对病毒和细菌基因进行计数就简单地多，这是因为基因的原料—核苷酸对于小型生物而言非常珍贵，因此小型生物在进化过程中会通过较强的选择剔除掉那些不必要的序列，实际上对于病毒而言最大的挑战就是如何最初发现它们，令人惊讶的是，所有主要病毒的发现，包括hiv等，都并不是通过测序实现的，而是通过一些古老的方法，比如说将其放大到可见程度或者观察期形态学特征，分子生物学技术的发展教会了研究者如何探索病毒世界的多样性，但其仅仅能够帮助我们对已知存在的病毒的基因进行计数。

越少越繁荣

在人类整个基因组中，需要维持健康生命/生活的基因数量实际上要远远少于当前所估计的2万个基因，近日就有研究进行研究发现，维持人类生命的必要基因的数量或许非常少。研究人员对数千名个体进行研究，寻找其基因组中天然发生的“敲除”现象，即寻找那些“不在场”的特殊基因，我们所有的基因都有着连个拷贝，其中一个来自上一辈，通常情况下如果当基因另一个拷贝失活时，另一个活性拷贝就会进行功能性的弥补，研究者很难发现携带两个基因拷贝都失活的个体，因为失活的基因在天然状态下非常罕见。

研究敲除基因的功能在实验室对大鼠进行研究就可以，研究者们会利用现代的遗传工程技术来对目的基因进行失活操作，或者移除该基因来观察该基因失活后机体的表现；但对人类的研究需要生活在21世纪医疗技术时代的人群，而且还需要找到适合进行遗传学和统计学研究分析的谱系群体，冰岛人就是一类非常有用的研究对象。

研究者通过研究发现，有700多个基因被敲除后并不会带来明显的健康影响，比如，研究者指出，名为prdm9的基因在小鼠的生育能力上扮演着重要作用，但如果在人类机体中被敲除后却不会引发任何疾病症状。基于对人类敲除研究进行推测性分析，研究这表示，实际上人类仅需要3000个基因就能够制造出一个健康完整的自己，这就类似于一种“巨大病毒”— 潘多拉病毒，2014年该病毒从3万年的西伯利亚冰川中复苏过来，其是目前研究者知道的最大的病毒，该病毒有2500个基因。

那么我们还需要什么基因呢？我们甚至并不知道四分之一的人类基因到底能干什么？到底其发挥着什么样的作用？

复杂源于简单

但是是否人类基因真正的数量时2万？3000个？或者是别的数量呢？问题的焦点就是当我们理解基因的复杂性时，大小或许真的并不重要了。数学家alan turing提出了一种多细胞发育的理论，他研究了简单的数学模型，名为反应-扩散过程，在这种过程中，少数的化学物质会发生扩散并且相互反应；随着简单规则指导机体反应的情况下，这些模型或许就能够产生一些非常复杂的拟序结构，因此植物和动物的生物学结构或许并不需要复杂的编程。

类似地，很显然人类大脑中有着100万亿个连接，这才是真正制造我们的本源所在，但我们或许并不可能对其进行单一性地遗传编程操作，近来一项在人工智能上的突破性研究就是基于大脑神经网络开展的，所谓人工智能就是拥有简单元件（和神经元类似）的大脑计算机模型，其能够通过与外界相互作用来建立一定的联系，而相关研究结果推测，在应用领域内，比如手写识别和医疗诊断中，google公司就会邀请公众来同人工智能计算机来打游戏以及观察梦境。

微生物已经超越了基础的世界

因此，很显然，单细胞并不需要非常复杂的数量来产生非常复杂的效应，那么人类机体基因的数量或许就和单细胞的微生物，比如病毒和细菌一样，具有相同的尺寸。非常微小的微生物都有着极其丰富、复杂的生命，当然近几年不断兴起的社会微生物学就是研究微生物世界极其复杂“社会关系”的一门学科。

过去10年里研究者通过研究发现，微生物会将其90%的生命以生物被膜的形式存在，这或许是一种最有效有力的一种生物学组织，的确许多生物被膜都同细胞间有着复杂的通讯机制，就像大脑组织一样，这或许能够启发科学家们开发一种新型模型来研究诸如偏头痛和癫痫症等脑部障碍。

生物被膜被认为是“微生物的城市”，如今社会微生物以及相关的医学研究近些年取得了快速的发展，比如囊性纤维化的疗法开发商，居住在“城市”中的微生物也会互相协作、发生竞争、自杀等等一系列活动，因此其或许会成为21世纪科学家们在进化生物学中从事的重点领域研究之一。

人类的生物学机制或许远比我们想象地要更加杰出，当然对微生物世界的研究或许也会变得非常有趣，而关于基因的数量似乎同生命的奥秘并没有什么关系。

细胞生物学的发展史?人类一个细胞里有多少基因？一个染色体上有多少基因？一个基因上有多少碱基对？

19世纪后期显微技术的改进，生物固定技术（如：Fleming 1882，1884；Canoy 1886）和染色技术的出现极大的方便了人们对细胞显微结构的认识，各种细胞器相继被发现，20世纪30年代电子显微镜技术的问世，是细胞形态的研究达到了空前的高潮。20世纪50年代分子生物学的兴起，推动细胞生物学的研究进入了分子水平。 1. 1831 英国人Robert Brown 发现植物细胞核。 2. 1832 比利时人C. J. Dumortier 观察了藻类的细胞分裂，并认为细胞来源于原来存在的细胞。 3. 1835 德国人H. von Molh 仔细观察了植物的细胞分裂，认为是植物的根和芽尖极易观察到的现象。 4. 1835 法国人F. Dujardin 观察动物活细胞时发现“肉样质”（Sarcode)。 5. 1839 捷克人J. E. Pukinye 用protoplasm这一术语描述细胞物质，“Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。 6. 1841 波兰人R. Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂（无丝分裂）。 7. 1846 德国人H. von Mohl研究了植物原生质，发表了“identifies protoplasm as the substance of cells”。 8. 1848 德国人W. Hofmeister 描绘了鸭跖草Tradescantia的花粉母细胞，明确的体现出染色体，但他没有认识到之一重要性，40年后德国人H. von Waldeyer因这一结构可被碱性染料着色而定名为Chromosome。 9. 1861 德国人M. Shultze 认为动物细胞内的肉样质和植物体内的原生质具有同样的意义。他给细胞的定义是：“the cell is an accumulation of living substance or protoplasm definitely delimited in space and possessing a cell membrane and nucleus。” 10. 1864 德国人Max Schultze 观察了植物的胞间连丝。 11. 1865 德国人J. von Suchs 发现叶绿体。 12. 1866 奥地利人G. Mendel 发表了对豌豆的杂交试验结果，提出遗传的分离规律和自由组合规律。 13. 1868 英国人T. H. Huxley 在爱丁堡作题为“生命的物质基础”（the physical basis of life）的演讲报告时首次把原生质的概念介绍给了英国公众。 14. 1869 瑞士人F. Miescher 从脓细胞中分离出核酸。 15. 1876 德国人O.Hertwig发现海胆的受精现象，其论文题目为“observe the fertilization of a sea urchin egg”。 16. 1879 德国人W. Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis 这一术语。后来德国人E. Strasburger(1876-80)在植物细胞中发现有丝分裂，认为有丝分裂的实质是核内丝状物（染色体)的形成及其向两个子细胞的平均分配，动植物的受精实质上是父本和母本配子核的融合，并于1984提出了Prophase和Metaphase的概念。 17. 1882 德国人E. Strasburger 提出细胞质（cytoplasm）和核质（nucleoplasm）的概念。 18. 1883 比利时人E. van Beneden 证明马蛔虫Ascaris megalocephala配子的染色体数目是体细胞的一半，并且在受精过程中卵子和精子贡献给合子的染色体数目相等。 19. 1883 比利时人E. van Beneden和德国人T. Boveri发现中心体。 20. 1884 德国人O.Hertwig和E. Strasburger提出细胞核控制遗传的论断。 21. 1886 德国人A. Weismann 提出种质论。 22. 1890 德国人Richard Altmann 描述了线粒体的染色方法，他推测线粒体就像细胞的内共生物，并认为线粒体与能量代谢有关。他还于1889年提出了核酸的概念。 23. 1892 德国人T. Boveri和O. Hertwig研究了减数分裂的本质，并描述了染色体联会现象。 24. 1898 意大利人C. Golgi 用银染法观察高尔基体。 25. 1900 孟德尔在34年前发表的遗传法则被重新发现。 26. 1905 美国人Clarence McClung shows that female mammals have 2 X chromosomes and that males have an X and a Y 27. 1908 美国人T. H. Morgan以Drosophila melanogaster为材料开始著名的遗传学实验，1910年提出遗传的染色体理论，1919年发表“遗传的本质”（Physical Basis of Heredity）。1926年发表“基因学说”（The Theory of the Gene） 28. 1910 德国人A. Kossel获得诺贝尔生理医学奖，他首先分离出腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。29. 1935 美国人W. M. Stanley 首次得到烟草花叶病毒的结晶体。 30. 1940 德国人G. A. Kausche和H. Ruska 发表了世界第一张叶绿体的电镜照片。 31. 1941 美国人G. W. Beadle和E. L. Tatum提出一个基因一个酶的概念。 32. 1944 美国人O. Avery，C. Macleod 和M. McCarthy等人通过微生物转化试验证明DNA是遗传物质。 33. 1945 美国的K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam发现小鼠成纤维细胞中的内质网。 34. 1949 加拿大人M. Bar发现巴氏小体。 35. 1951 美国人James Bonner发现线粒体与细胞呼吸有关。 36. 1953 美国人J. D. Watson 和英国人F. H. C. Crick提出DNA双螺旋模型。 37. 1955 比利时人C. de Duve发现溶酶体和过氧化物酶体。 38. 1955 美国人Vincent Du Vigneaud因人工合成多肽而获诺贝尔奖 39. 1956年，蒋有兴（美籍华人）利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的2n为46条，而不是48条。 40. 1957 J. D. Robertson[2]用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构。 41. 1961 英国人P. Mitchell 提出线粒体氧化磷酸化偶联的化学渗透学说，获1978年诺贝尔化学奖。 42. 1961-64 美国人M. W. Nirenberg破译DNA遗传密码。 43. 1968 瑞士人Werner Arber从细菌中发现DNA限制性内切酶。 44. 1970 美国人D. Baltimore、R. Dulbecco 和H. Temin由于发现在RNA肿瘤病毒中存在以RNA为模板，逆转录生成DNA的逆转录酶而获1975共享诺贝尔生理医学奖。 45. 1971 美国人Daniel Nathans 和Hamilton Smith发展了核酸酶切技术。 46. 1973 美国人S. Cohen和H. Boyer将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆菌中表达，从而揭开基因工程的序幕。 47. 1975 英国人F. Sanger设计出DNA测序的双脱氧法。于1980年获诺贝尔化学奖。此外Sanger还由于1953年测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。 48. 1982 美国人S. B. Prusiner发现蛋白质因子Prion，更新了医学感染的概念，于1997年获诺贝尔生理医学奖。 49. 1983 美国人K. B. Mullis发明PCR仪，1987年发表了 “Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction”，于1993年获诺贝尔化学奖。 50. 1984 德国人G. J. F. Kohler、阿根廷人C. Milstein[3]和丹麦科学家N. K. Jerne由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔生理医学奖。 51. 1989 美国人S. Altman和T. R. Cech由于发现某些RNA具有酶的功能（称为核酶)而共享诺贝尔化学奖。Bishop和Varmus由于发现正常细胞同样带有原癌基因而分享当年的诺贝尔生理医学奖。 52. 1997 多利羊在卢斯林研究所诞生，成为世纪末的重大新闻。多利是Ian Wilmut领导的研究小组克隆的（图1-3）。 53. 1998 美国人T. Wakayama和R. Yanagimachi成功地用冻干精子繁殖出小鼠。 54. 2000 世界首例克隆猪在苏格兰诞生，是由Alan Coleman领导的研究小组克隆的。 55. 2001 美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。 56. 2002 英国人Sydney Brenner、美国人H. Robert Horvitz和英国人John E. Sulston，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。 57. 2003 美国科学家Peter Agre和Roderick MacKinnon，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。
形成
从1839年M.J.施莱登和T.A.H.施万的细胞学说问世以来，确立了细胞（真核细胞）是多细胞生物结构和生命活动的基本单位。但是长期以来，细胞学的研究偏重在结构方面。此后，在相邻学科的进展的影响下逐渐地发展到其他方面。例如在遗传学的带动下发展起细胞遗传学，加深了对染色体的认识；在生物化学的影响之下发展起细胞生化，用生化手段了解细胞各组分的生化组成和功能活动；在物理学、化学的渗透下形成了细胞化学，研究细胞的化学成分及其定位，这些都为细胞生物学的形成和发展打下了基础。 20世纪50年代以来，关于细胞的超显微结构的研究，使人们对于光学显微镜下看不到的精细结构有了明确的认识。分子生物学、分子遗传学以原核生物为材料取得的成就，使人们了解到遗传密码、中心法则以及原核生物中基因表达的调节与控制等基本问题，这些都直接促进了细胞生物学的发展。但由于原核细胞不同于真核细胞，后者具有核膜，染色质除DNA外还含有组蛋白及非组蛋白，而且细胞质中的结构也比前者复杂得多。因此，还需要了解在原核生物得到的成就在多大程度上适用于真核细胞，研究遗传和发育在真核细胞中是如何操纵的。
未来
细胞生物学虽说是一个比较年轻的学科，从学术思想上却可以追溯到较早的年代。1883年德国胚胎学家W.鲁就阐述过关于遗传和发育的设想。他假定受精卵中包含着所有的遗传物质，后者在卵裂时不是平均地分配到子细胞中，这种不同质的分裂决定子细胞及其后代的命运。德国动物学家A.魏斯曼发展了这种想法，提出了种质学说，认为裂球的不均等分裂导致了细胞的分化。虽然这些见解都已证明是错误的，但是可以看出细胞生物学所要解决的问题在那时已被提出来了。以后E.B.威尔逊1927年在他的《细胞——在发育和遗传中》的巨著中明确指出：细胞是生命活动的基本单位，发育和遗传这些生命现象应当在细胞上研究。1934年，美国遗传学家和胚胎学家T.H.摩尔根在遗传学取得巨大成就之后，在企图融合发育与遗传的《胚胎学与遗传学》一书中写道：“可以设想，各原生质区域在开始时的差异会影响基因的活动，然后基因又反转过来影响原生质，后者就开始一系列新的、相应的反应。这样，我们可以勾画出胚胎各部分的逐步建立和分化。”但在摩尔根的年代，由于细胞学和其他相邻学科还未发生密切的联系，或者说其他学科尚未能在细胞水平上开展关于发育和遗传的研究，所以细胞生物学只能在50年代之后，各方面的条件逐渐成熟了，才得以蓬勃发展。

4个生命科学导论的问题，万分感谢

1,基因工程的应用

基因疗法

随着人类对基因研究的不断深入，发现许多疾病是由于基因结构与功能发生改变所引起的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因，而且还能掌握如何进行对基因诊断、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。
所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转如病患者的细胞中，以取代病变基因，从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目的。目前，已发现的遗传病有6500多种，其中由单基因缺陷引起的就有约3000多种。因此，遗传病是基因治疗的主要对象。
第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，两个4岁和9岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。
基因治疗的最新进展是即将用基因枪技术于基因治疗。其方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤获得成功的表达。这一成功预示着人们未来可能利用基因枪传送药物到人体内的特定部位，以取代传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。
目前，科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果现在的实验疗效得到进一步确证的话，就有可能将胎儿基因疗法扩大到其它遗传病，以防止出生患遗传病症的新生儿，从而从根本上提高后代的健康水平。

基因工程药物研究

基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。在这方面的研究具有十分诱人的前景。
基因工程药物研究的开发重点是从蛋白质类药物，如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等的分子蛋白质，转移到寻找较小分子蛋白质药物。这是因为蛋白质的分子一般都比较大，不容易穿过细胞膜，因而影响其药理作用的发挥，而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面对疾病的治疗思路也开阔了，从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
现在，还有一个需要引起大家注意的问题，就是许多过去被征服的传染病，由于细菌产生了耐药性，又卷土重来。其中最值得引起注意的是结核病。据世界卫生组织报道，现已出现全球肺结核病危机。本来即将被消灭的结核病又死灰复燃，而且出现了多种耐药结核病。据统计，全世界现有17.22亿人感染了结核病菌，每年有
900万新结核病人，约300万人死于结核病，相当于每10秒钟就有一人死于结核病。科学家还指出，在今后的一段时间里，会有数以百计的感染细菌性疾病的人将无药可治，同时病毒性疾病日益曾多，防不胜防。不过与此同时，科学家们也探索了对付的办法，他们在人体、昆虫和植物种子中找到一些小分子的抗微生物多肽，它们的分子量小于4000，仅有30多个氨基酸，具有强烈的广普杀伤病原微生物的活力，对细菌、病菌、真菌等病原微生物能产生较强的杀伤作用，有可能成为新一代的“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素外，这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。

加快农作物新品种的培育

科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个显著特点就是生物技术、农业、食品和医药行业将融合到一起。
本世纪五、六十年代，由于杂交品种推广、化肥使用量增加以及灌溉面积的扩大，农作物产量成倍提高，这就是大家所说的“绿色革命”。但一些研究人员认为，这些方法目前已很难再使农作物产量有进一步的大幅度提高。
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。
基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。
虽然第一批基因工程农作物品种5年前才开始上市，但今年美国种植的玉米、大豆和棉花中的一半将使用利用基因工程培育的种子。据估计，今后5年内，美国基因工程农产品和食品的市场规模将从今年的40亿美元扩大到200亿美元，20年后达到750亿美元。有的专家预计，“到下世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一点基因工程的成分。”
尽管还有不少人、特别是欧洲国家消费者对转基因农产品心存疑虑，但是专家们指出，利用基因工程改良农作物已势在必行。这首先是由于全球人口的压力不断增加。专家们估计，今后40年内，全球的人口将比目前增加一半，为此，粮食产量需增加75％。另外，人口的老龄化对医疗系统的压力不断增加，开发可以增强人体健康的食品十分必要。
加快农作物新品种的培育也是第三世界发展中国家发展生物技术的一个共同目标，我国的农业生物技术的研究与应用已经广泛开展，并已取得显著效益。

分子进化工程的研究

分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力，模拟自然中生物进化历程，以达到创造新基因、新蛋白质的目的。
这需要三个步骤，即扩增、突变、和选择。扩增是使所提取的遗传信息DNA片段分子获得大量的拷贝；突变是在基因水平上施加压力，使DNA片段上的碱基发生变异，这种变异为选择和进化提供原料；选择是在表型水平上通过适者生存，不适者淘汰的方式固定变异。这三个过程紧密相连缺一不可。
现在，科学家已应用此方法，通过试管里的定向进化，获得了能抑制凝血酶活性的DNA分子，这类DNA具有抗凝血作用，它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物，来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。

我国基因研究的成果

以破译人类基因组全部遗传信息为目的的科学研究，是当前国际生物医学界攻克的前沿课题之一。据介绍，这项研究中最受关注的是对人类疾病相关基因和具有重要生物学功能基因的克隆分离和鉴定，以此获得对相关疾病进行基因治疗的可能性和生产生物制品的权利。
人类基因项目是国家“863”高科技计划的重要组成部分。在医学上，人类基因与人类的疾病有相关性，一旦弄清某基因与某疾病的具体关系，人们就可以制造出该疾病的基因药物，对人类健康长寿产生巨大影响。据介绍，人类基因样本总数约10万条，现已找到并完成测序的约有8000条。
近些年我国对人类基因组研究十分关注，在国家自然科学基金、“863计划”以及地方政府等多渠道的经费资助下，已在北京、上海两地建立了具备先进科研条件的国家级基因研究中心。同时，科技人员紧跟世界新技术的发展，在基因工程研究的关键技术和成果产业化方面均有突破性的进展。我国人类基因组研究已走在世界先进行列，某些基因工程药物也开始进入应用阶段。
目前，我国在蛋白基因的突变研究、血液病的基因治疗、食管癌研究、分子进化理论、白血病相关基因的结构研究等项目的基础性研究上，有的成果已处于国际领先水平，有的已形成了自己的技术体系。而乙肝疫苗、重组α型干扰素、重组人红细胞生成素，以及转基因动物的药物生产器等十多个基因工程药物，均已进入了产业化阶段。

基因技术：进退两难的境地和两面性的特征

基因作物在舆论界引发争议不足为怪。但在同属发达世界的大西洋两岸，转基因技术的待遇迥然不同却是一种耐人寻味的现象。当美国40％的农田种植了经过基因改良的作物、消费者大都泰然自若地购买转基因食品时，此类食品在欧洲何以遭遇一浪高过一浪的喊打之声？
从直接社会背景看，目前欧洲流行“转基因恐惧症”情有可原。从1986年英国发现疯牛病，到今年比利时污染鸡查出致癌的二恶英和可口可乐在法国导致儿童溶血症，欧洲人对食品安全颇有些风声鹤唳，关于转基因食品可能危害人类健康的假设如条件反射一般让他们闻而生畏。
同时，欧洲较之美国在环境和生态保护问题上一贯采取更为敏感乃至激进的态度，这是转基因食品在欧美处境殊异的另一缘故。一方面，欧洲各国媒介的环保意识日益强烈，往往对可能危害环境和生态的问题穷追不舍甚至进行夸张的报道，这在很大程度上左右着公众对诸如转基因问题的态度。另一方面，以“绿党”为代表的“环保主义势力”近年来在欧洲政坛崛起，在政府和议会中的势力不断扩大，对决策过程施加着越来越大的影响。
但是，欧洲人对转基因技术之所以采取如此排斥的态度，似乎还有一个较为隐蔽却很重要的深层原因。实际上，在转基因问题上欧美之间既有价值观念之差，更是经济利益之争。与一般商品不同，转基因技术具有一种独特的垄断性。在技术上，美国的“生命科学”公司一般都通过生物工程使其产品具有自我保护功能。其中最突出的是“终止基因”，它可以使种子自我毁灭而不能象传统作物种子那样被再种植。另一种技术是使种子必须经过只为种子公司所掌握的某种“化学催化”方能发育和生长。在法律上，转基因作物种子一般是通过一种特殊的租赁制度提供的，消费者不得自行保留和再种植。美国是耗资巨大的基因工程研究最大的投资者，而从事转基因技术开发的美国公司都熟谙利用知识产权和专利保护法寻求巨额回报之道。美国目前被认为已控制了相当大份额的转基因产品市场，进而可以操纵市场价格。因此，抵制转基因技术实际上也就是抵制美国在这一领域的垄断。
生物技术在许多领域正在发挥越来越重要的作用：遗传工程产品在农业领域无孔不入，遗传工程作物开始在美国农业中占有重要位置；生物技术在医学领域取得显著进展，已有一些遗传工程药物取代了常规药物，医学界在几方面从基因研究中获利；克隆技术的进展为拯救濒危物种及探索多种人类疾病的治疗方法提供了前所未有的机会。目前研究人员正准备将生物技术推进到更富挑战性的领域。但近来警惕遗传学家的行为的声音越来越受到重视。
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。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地研究。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深入到人们的内心深处，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。

2,首先要取出多利亲娘的细胞核,再取出另一只母羊的卵细胞(去除细胞核的),把多利亲娘的细胞核放到取的卵细胞中,电击或其他处理使卵细胞处于激活状态,然后把卵细胞放入生出多利的母羊体内,等生出来就完成了.
证明动物细胞核有全能性.
克隆是英语单词clone的音译，clone源于希腊文klon，原意是指幼苗或嫩枝，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如杆插和嫁接。
如今，克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。
1997年 2月，绵羊“多利”诞生的消息披露，立即引起全世界的关注，这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊，意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞，产生出与这个动物完全相同的生命体，打破了千古不变的自然规律。

克隆一词是由clone音译而来，在音译名出现以前曾有一个意译名--无性繁殖系，指由单一细胞或共同祖先经有丝分裂得到的细胞群体或有机群体。

我们通过细胞培养可以得到一个细胞克隆。在微生物实验时，通过倒平皿，我们可以得到一个个的菌落，这些菌落其实就是细菌的克隆。可见克隆原来是个名词，指一群细胞或一群个体。随着分子生物学的发展，出现了核移植与基因工程之类的操作。核移植操作可以得到重建细胞，重建细胞可以繁殖成一个无性系；基因工程操作可以将某一被选定的基因拼接到质粒的复制子上，随着复制子的复制也能得到DNA分子的无性系。于是，有人就把这类操作称作克隆，即将clone一词由名词转化成动词，并将核移植称为 nuclear cloning（核克隆），通过基因工程得到DNA分子的无性系称为molecular cloning（分子克隆）。在这里克隆是一种实现无性繁殖（asexual reproduction）的操作，是一种显微操作或分子生物学操作，而不是一般意义上的无性繁殖（或无性繁殖操作）。这也许正是克隆一词能够存在而不被无性繁殖替代的原因。

多利羊又称克隆羊，其实是用核克隆技术产生的羊。有人说，只有多利羊才是真正的克隆羊，其他报导，如克隆猪、克隆牛等，由于它们是由胚胎细胞发育而成的，而胚胎细胞是有性繁殖产生的，所以，不是真正意义上的克隆。这是一种误解，是由于对有性过程在时间上把握不准所造成的。有性过程到受精卵、即合子形成时即告结束，合子分裂一旦开始即与有性过程无关了。如果说分裂后的胚胎细胞是有性繁殖产生的，那么，体细胞追究下去也是有性繁殖产生的。但事实上它们都是由合子经有丝分裂逐渐产生的。这就是说，有性繁殖实际上是经过一次有性过程和许多次无性过程，最后产生一个成活的后代而实现的。从胚胎中取出一个细胞使之发育成一个个体，这显然应属于无性繁殖。所以，从这个意义上讲，杜里舒是克隆技术（细胞克隆技术）的创始人，他的将两分裂球时期的细胞分开，使之发育成两个海胆的实验，是最早的克隆实验。而人类的同卵双生双胞胎，就是经天然细胞克隆化产生的。而克隆猪、克隆牛，如果是经核移植育成的，则不管供核细胞是来自早期胚胎细胞，还是已分化细胞，均属于真正意义上的克隆技术，而且是比杜里舒的水平高得多的克隆技术。

这里顺便提一下，因为中文词不能从词形上看出词性，所以，"细胞克隆"一词既可看成名词，又可看成动词。作为名词，细胞克隆指细胞的一个无性繁殖系。作为动词，它与核克隆、分子克隆对应，指用细胞去无性繁殖。为了与前者区别，作者建议该意思可用"细胞克隆化"或"细胞克隆技术"来表达。应用细胞克隆技术，可将细胞克隆成一个无性繁殖的细胞群体，如细胞培养中得到的克隆；也可使克隆后的细胞分化、发育成一个无性繁殖的个体，如杜里舒得到的海胆，某些研究者得到的克隆猪、克隆牛等。

多利羊与其它克隆动物的区别不在于是不是无性繁殖，而在于供核细胞的分化程度。早期胚胎细胞基本上是未分化细胞，即使是成形胚胎的已分化细胞，其细胞分化程度也远低于成年个体的已特化细胞。能将已特化细胞克隆成一个成活的个体，从理论上讲这是一次重大突破。这说明，已特化细胞的遗传结构即使发生了变化，这种变化也不是不可逆的，至少特化至乳腺上皮细胞时还是如此。至于神经细胞、脑细胞的特化是不是不可逆的，也可用核移植的方法检验。不过可以预料，克隆神经细胞，难度肯定要高于乳腺上皮细胞。

话说到这里你一定能理解，为什么说克隆不是复制的同义词了。提起复制，我们最熟悉的就是用复印机复印文件，通过复印得到的复制品与原件是完全一样的。DNA的复制结果就是如此，所以复制用于DNA的合成是一个非常确切的术语。而克隆则是一个过程，克隆产生的个体还需进行胚胎发育和胎后发育，克隆个体与原本之间有一段年龄差异。由于发育过程既受基因主宰又受环境调控，而克隆与其原本尽管基因相同，所处环境却绝不会相同，所以，克隆与其原本是不可能像复制品与原件那样完全一样的。再者，如果克隆个体是由核移植产生的，那么，由于重建细胞的细胞质并非来自原本，而我们知道细胞质中也有遗传物质，它们必然会对个体产生影响，所以，更不能把克隆个体看成是原本的复制品。

克隆个体可以看成是原本的再生，但不是原本的复活。因为：i.克隆个体和原本可以同时存在，ii.尽管从遗传结构上看克隆个体和原本是姐妹（兄弟）关系，但从年龄上看它们却是亲子关系。无性繁殖的生物仍然有"代"的概念，克隆个体也应有"代"的概念。而且，克隆个体的代间界限也是很容易划分的。由原本的体细胞产生的克隆个体是第1代，克隆个体成为成体后从其体细胞再克隆，即可得到第2代克隆个体。理论上讲，正如无性繁殖可以一代接一代地传下去一样，克隆个体的代数也是无止境的。只不过克隆不是自然进行的繁殖，而是人为操作，是否有必要一代代克隆下去值得怀疑。如果没有理论或实际上的意义，可能不会有人愿意做多代克隆的工作。
3,“人类基因组计划”及其意义

人类基因组计划的科学宗旨与“定时、定量、定质”的具体目标，是测定组成人类基因组的30亿个核昔酸的序列，从而奠定阐明人类基因组及所有基因的结构与功能，解读人类的全部遗传信息，奠定揭开人体奥秘的基础。由于生命物质的一致性与生物进化的连续性，以及“人类基因组计划”所建立的策略与技术的通用性，这就意味着奠定着揭开生命最终奥秘的基础。
人类基因组计划对生命科学研究与生物产业发展的导向性意义，我可以用规模化、序列化、信息化及产业化、医学化、人文化来归纳。
一、规模化
“基因组学”这一新的学科，是随着“人类基因组计划”的启动而诞生，随着人类基因组计划的进展而发展起来的。生物学家第一次从整个基因组的规模去认识、研究一个物种所有与多个物种(通过比较基因组学)的基因，而不是大家分头一个一个去发现、研究自己“喜欢”的基因。这是基因组学区别于基因学(genetics)与所有涉及基因的生物科学其他学科的主要区别之一。研究规模的改变带来了实验室及实验方式的改变，同时对领头科学家的素质，工作人员的团体精神，以及超大型实验室特有的“半科学、半企业”型 管理，都提出了新的要求。这是“人类基因组计划”只有6个正式成员国与16个中心的原因之一，也是对“人类基因组计划”的贡献份额已成为一个国家国力的综合反应及生命科学与生物产业标志的根据。

二、序列化
生物信息的序列化，是生命科学进入二十一世纪的划时代的里程碑，也是生命科学成熟的一个阶段性标志。只有数量化(定量)的学科才能称为科学。孟德尔的贡献主要是把“因子”与数量化带进了这一门原先就存在、并已有巨大成就的学科。
生物信息的序列化即生命科学以序列为基础。这是新时代的生命科学区别于以前的生物学的最主要的特点。随着人类基因组序列图的最终完成，SNP(单核苦酸多态性，即序列差异)的发现，以及比较基因组学，古代DNA，“食物基因组计划”、“病原与环境基因组计划”(主要是致命致病源以—与之有关的人类易感性有关序列)的推进，具有科学、经济、医学意义的主要物种的基因组序列图都将问世。我们从序列中得到的信息，已经比到现在为止的所有生物研究积累的信息还要多。生命科学第一次成为导向的，而不是再以假 说与概念为导向的科学。即使进化这一生命最实质的特征，以及进化的研究，也将这一因时间与过去了的环境而唯一不能在实验室重复的研究，都将因多种模式及其他生物的基因组序列为基础进行定量的研究。古代DNA的研究，将揭示生命进化的奥秘与古今生物的联系。这就帮助人们更好的认识人类在生物世界中的关系。

三、信息化
人类基因组计划的成功，是借助了生物信息学，也借助于把地球变小的网络。没有他们，国际人类基因组计划的协调与全世界的及时公布是不可能的。没有全部的软件与硬件，人类基因组计划一切都不可能。序列一经读出，它的质控、组装，以至于递交、分析都有赖于生物信息学，而现在开始，序列的意义完全决定于生物信息学。没有电子计算机的分析与正在爆炸的信息的比较，序列又有何用?可是信息化又改变了整个生命科学，改变了实验对象存在的方式。今天的生物学实验可能大部分工作是分析序列信息。
人类基因组计划之所以引人注目，本来就首先是人们对健康的需求。人类对健康的追求，是人类的最重要的活动之一。疾病问题自然影响健康的首要因子，是每一个人、每一对父母、每一个家庭、每一个国家政府所不得不考虑的问题。

四、医学化
人类基因组计划已经把它的成果医学化，已在医学方面为人类造福。人类基因组计划没有辜负民主众的支持与厚望。已建立的“工作框架图”所提供的序列，经生物信息的加工与其他技术的研究，已鉴定了近4万个基因；已克隆了几十种与疾病直接有关的“疾病等位基因”。四十余种基因产品，如人胰岛素、干扰素、生长激素等，已经投人工作生产。很多疾病的基因诊断技术已经建立，基因预测、基因预防、基因诊断、基因治疗将使整个医学改观。而DNA序列的差异，将有助于人类了解不同个体对疾病的抵抗力，因而根据每个人的“基因特点”对症下药。即二十一世纪的医学——“个体化医学”。那时，DNA序列分析有可能成为最快速、最准确、也最便宜的诊断手段。
疟疾、老年痴呆症等将在近期有新的突破。以“基因图”作为生活中饮食起居的“参考书”，使我们的生活方法与生活环境与我们的基因更为和谐，肯定会在一定程度上延长大家的寿命。人类都将因对我们自己基因的认识而受惠。

五、产业化
人类基因组计划将带动二十一世纪的生物产业的发展。规模化、序列化、信息学等特点，使它在一开始便与产业化的可能性联系起来。
生物产业与信息产业一同，将成为世界各国二十一世纪的国民经济的支柱产业。生物产业的特点是资源依赖性与资源信息化，因而使生物资源成为继国土(矿产等)资源之后可供再争夺再占有的战略资源。人类基因组计划所发展起的战略与技术使生物资源由原先的群体种质资源(野生与优质品种的种质)转变为序列化与信息性，技术带来的资源信息性又使它的保护更为困难。不认识到这一点就有可能使我们的生物资源流失， 生物产业失去源头与上游，建立的生物技术(如基因克隆、转基因、动物个体克隆等)成为无米之炊。我国生命科学界当前的迫切任务是在为人类基因组计划做出贡献的同事，适应的DNA序列为基础，以生物信息为导向的生命科学新时代的要求。

六、人文化
白宫庆祝“工作框架图”的背景图案奈人玩味：解读生命之书——人文的里程碑(A milestone for humanity)。
从前，当我们讨论“科学是双刃剑”时，我们关心的仅仅是人类的敌人可能也会挥起这柄剑，如希特勒，如山本五十六。现在，我们的问题一下子复杂起来了，这群人类公敌依然存在(如生物恐怖主义者)。可是更重要的是无法从现有的国际法、一国之法来判定非法的行为的问题。我们的法律一下子在这些新问题前变得无所适从，或无能为力。我们在道义(moral)或伦理(ethical)、个人生存心理、社会结构与行为等各方面都还要做好足够的准备。从人文角度来说，连人性与人文对人权、平等、社会结构在自然界中的位置都将重新讨论。

4,发展经济与保护环境的平衡点在哪里

当前，经济发展与环境保护的矛盾日益尖锐，迫切需要从理论上弄清楚二者之间的关系，以便在实践中正确地加以处理。如果不能对二者之间的关系作出明确回答，就会引发一系列问题。比如，一些地方政府片面认为发展就是经济增长，以至于经济增长速度一时上去了，却出现了较为严重的环境污染问题。又如，一些地方政府提出“生态优先，保护第一”的口号，那么究竟是发展第一、还是保护第一呢？政府说不清，企业说不清，公众更说不清。其直接后果，就是环保工作成为周期性工作，一段时间“靠边站”，一段时间“上前线”，要靠“集中整治”、“专项行动”来打“歼灭战”，在一定程度上陷入“滞后、事后、被动、补救”的境地。

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