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12个奇异的基因工程实例,这种突破常规的创新难道不违背常理吗?

来源:萌宠菠菠乐园 时间:2024-09-30 06:44

#基因工程#

会在黑暗中发光的动物?这听起来像是科幻小说,但它们已经存在多年了。会产生蝎子毒的卷心菜?已经完成了。哦,下次你需要疫苗时,医生可能会给你一根香蕉。

这些和许多其他转基因生物今天存在,因为它们的 DNA 已经被改变并与其他 DNA 结合以创造一组全新的基因。基因工程(也称为基因改造)涉及使用基于实验室的技术来改变生物体的 DNA 序列。这可能意味着改变单个碱基对(形成 DNA 阶梯的“梯级”)、删除 DNA 区域或添加新的 DNA 片段。这样做可以将所需特性从一种生物转移到另一种生物。正如国家人类基因组研究所在其网站上解释的那样,“在研究和工业中,基因工程已被应用于癌症治疗、酿造酵母、转基因植物和牲畜等的生产。”

有不同形式的基因改造。几个世纪以来,农民一直依赖传统的作物改良,根据他们希望看到的特性,选择性地培育和杂交植物和动物物种。基于实验室的基因工程于 20 世纪 70 年代发展起来,可将一种生物体所需的特征复制到另一种生物体中。基因组编辑(或 CRISPR)是一种更新的方法,更精确,旨在改变 DNA 序列以改变结果;这些可能旨在改变眼睛颜色等身体特征或降低疾病风险。来自国家人类基因组研究所:“这些技术就像剪刀一样,在特定位置切割 DNA。然后科学家可以移除、添加或替换被切割的 DNA。”

您可能没有意识到,但许多这些转基因生物已经成为您日常生活和日常饮食的一部分。2020年,美国92%的玉米、94%的大豆和96%的棉花都是转基因的。许多这些植物被用来制造其他产品所用的成分,这就是为什么据估计杂货店货架上 60% 到 70% 的加工食品含有转基因成分。

下面是一些已经存在的最奇怪的基因工程植物和动物——还有许多很快就会出现。幸运的是,这份名单上没有人类!

夜光动物

2007 年,韩国科学家改变了一只猫的 DNA,使其在黑暗中发光,然后提取该 DNA 并从中克隆了其他猫,创造了一组毛茸茸的荧光猫科动物。以下是他们的做法:研究人员从土耳其安哥拉母猫身上提取皮肤细胞,并使用病毒插入遗传指令以制造红色荧光蛋白。然后他们将基因改变的细胞核放入卵子中进行克隆,并将克隆的胚胎植入供体猫体内——让这些猫成为它们自己克隆体的代孕母亲。

台湾早期的研究创造了三只发出荧光绿光的猪。那是台湾大学动物科学与技术研究所助理教授吴新智,和照片中的一只猪。

创造一只兼作夜灯的宠物有什么意义?科学家表示,利用荧光蛋白对动物进行工程改造的能力将使他们能够人工培育出患有人类遗传病的动物。

环保猪

Enviropig或评论家称之为“Frankenswine”,是一种经过基因改造以更好地消化和处理磷的猪。猪粪中植酸盐(磷的一种形式)含量很高,因此当农民将粪便用作肥料时,化学物质会进入流域并导致藻类大量繁殖,从而耗尽水中的氧气并杀死海洋生物。

因此,科学家将大肠杆菌和小鼠 DNA 添加到猪胚胎中。这种改良使猪的磷产量减少了 70%,使猪更加环保。

抗污染植物

华盛顿大学的科学家正在对杨树进行工程改造,使其能够通过根部吸收地下水污染物来清理污染场地。然后植物将污染物分解成无害的副产品,这些副产品被吸收到它们的根、茎和叶中或释放到空气中。

在实验室测试中,转基因植物能够从液体溶液中去除多达 91% 的三氯乙烯——美国超级基金所在地最常见的地下水污染物。普通的杨树植物只能去除 3% 的污染物。

毒白菜

科学家们已经提取了蝎子尾巴中的毒基因,并寻找将其与卷心菜结合的方法。他们为什么要制造有毒的卷心菜?限制杀虫剂的使用,同时仍然防止毛虫破坏卷心菜作物。这些转基因卷心菜会产生蝎子毒,当毛虫咬叶子时会杀死它们——但这种毒素经过修饰,因此对人类无害。

织网山羊

坚固、柔韧的蜘蛛丝是自然界中最有价值的材料之一,如果我们能够以商业规模生产它,它可以用来制造一系列产品——从人造韧带到降落伞绳索。2000 年,Nexia Biotechnologies 宣布它找到了答案:一种在其牛奶中产生蜘蛛网蛋白的山羊。

研究人员将蜘蛛的牵引丝基因插入山羊的 DNA 中,这样山羊只能在它们的奶汁中制造丝蛋白。这种“丝乳”随后可用于制造一种名为 Biosteel 的网状材料。

速生鲑鱼

AquaBounty 的转基因鲑鱼的生长速度是传统品种的两倍。该公司表示,这种鱼与普通鲑鱼具有相同的味道、质地、颜色和气味,有助于解决过度捕捞问题。然而,关于这种鱼是否可以安全食用或对环境有益的争论仍在继续。

转基因大西洋鲑鱼添加了一种来自奇努克鲑鱼的生长激素,使这种鱼全年都能产生生长激素。科学家们能够通过使用一种来自鳗鱼样鱼的基因来保持荷尔蒙的活性,这种鱼叫做海鲇,它充当荷尔蒙的“开关”。

一些反对者担心,如果这种鱼曾经逃脱或被引入生态系统,它可能会在与本地物种的竞争中胜出并成为入侵者。

FDA于 2015 年批准在美国销售鲑鱼,标志着转基因动物首次获准在美国销售。

'Flavr Savr' 番茄

Flavr Savr 番茄是第一种获得人类消费许可的商业化种植的转基因食品。通过添加反义基因,总部位于加利福尼亚的 Calgene 公司希望减缓番茄的成熟过程以防止软化和腐烂,同时让番茄保持其天然风味和颜色。

FDA 于 1994 年批准了 Flavr Savr;然而,西红柿非常娇嫩,难以运输,到1997 年就已下架。除了生产和运输问题之外,据报道这些西红柿的味道也很淡:“Flavr Savr 西红柿的味道并不好,因为它们的品种繁多。几乎没有什么味道可以保存,”康奈尔大学园艺学教授克里斯特·沃特金斯 (Christ Watkins) 说。

香蕉疫苗

人们可能很快就会通过咬一口香蕉接种乙型肝炎和霍乱等疾病的疫苗。研究人员已成功改造香蕉、土豆、生菜、胡萝卜和烟草来生产疫苗,但他们表示香蕉是理想的生产和运载工具。

当一种变异的病毒被注射到香蕉树苗中时,病毒的遗传物质很快就会成为植物细胞的永久部分。随着植物的生长,它的细胞会产生病毒蛋白——但不会产生病毒的传染性部分。当人们吃一口富含病毒蛋白的转基因香蕉时,他们的免疫系统会产生抗体来对抗这种疾病——就像传统疫苗一样。

不太胀气的奶牛

奶牛在消化过程中会产生大量甲烷;它是由一种细菌产生的,这种细菌是牛的高纤维素饮食(包括草和干草)的副产品。甲烷是温室效应的主要贡献者,仅次于二氧化碳,因此科学家们一直致力于通过基因工程改造一头产生较少甲烷的奶牛。

阿尔伯塔大学的农业研究科学家已经确定了负责产生甲烷的细菌,并设计了一系列牛,其产生的甲烷比普通牛少 25%。

转基因树木

正在对树木进行基因改造,以使其生长更快、产出更好的木材,甚至可以检测生物攻击。转基因树木的支持者表示,生物技术可以帮助扭转森林砍伐的趋势,同时满足对木材和纸制品的需求。例如,澳大利亚的桉树已被改造以承受冰冻温度,而火炬松的木质素较少,而木质素是赋予树木刚性的物质。

然而,批评者认为,人们对人造树对其自然环境的影响知之甚少——它们可能会将基因传播到天然树木或增加野火风险,以及其他缺点。尽管如此,美国农业部还是在 2010 年 5 月批准生物技术公司 ArborGen 在南部七个州开始对 260,000 棵树进行田间试验。

药用鸡蛋

英国科学家培育出一种转基因母鸡,它们的蛋中能产生抗癌药物。这些动物的 DNA 中添加了人类基因,因此人类蛋白质会分泌到卵白中,同时还会分泌类似于用于治疗皮肤癌和其他疾病的药物的复杂药用蛋白质。

这些抗病鸡蛋到底含有什么?母鸡下的蛋含有 miR24,一种具有治疗恶性黑色素瘤和关节炎潜力的分子,以及人干扰素 b-1a,一种类似于现代治疗多发性硬化症的抗病毒药物。

超级碳捕捉植物

人类每年向大气中添加大约九十亿吨的碳,而植物和树木吸收其中的大约五十亿吨。剩余的碳有助于温室效应和全球变暖,但科学家们正在努力创造基因工程植物和树木,这些植物和树木经过优化以捕获这些多余的碳。

碳可以在植物的叶子、树枝、种子和花朵中储存数十年;然而,分配给植物根部的碳可以在那里度过几个世纪。因此,研究人员希望创造出具有大型根系的生物能源作物,可以在地下捕获和储存碳。科学家们目前正致力于对柳枝稷和芒草等多年生植物进行基因改造,因为它们具有广泛的根系。

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