轉基因技術是不是像拼圖一樣,可以隨意定製被轉基因物種的特徵?如果不行,為什麼?
其實第一句話這麼說也沒錯,不過首要前提是得克隆到這個基因(假如這個「特徵」是單基因控制的話,如果是多基因控制的性狀,就更難了,而很多重要性狀很可能都是多基因一起來調控的),而克隆基因可不是那麼簡單的工作,用傳統的方法(圖位克隆Map based cloning)動輒就是好多年。
克隆出來的基因呢,還得分是同源的還是異源的,同源的就比如把一個抗病野生水稻的抗病基因轉到一個不抗病的高產栽培水稻裡面。異源的就像轉BT水稻一樣,把一個細菌里的會對蟲子有毒性的蛋白轉到水稻裡面,使其具有抗病的性狀,其實這還是一種「曲線救國」的方法。。而且,轉到目標生物裡面,這個基因也未必就能發揮本身的作用(因為同一個基因在不同生物裡面的功能並不一定一樣),發揮作用了呢,也不一定就能很穩定的遺傳(生物的基因組有修復功能,很可能把外來的基因排斥掉。。)
總之,我覺得這個問題裡面,目前的技術還沒有到「隨意定製被轉基因特徵」的地步,因為很多特徵根本就還沒研究透,不過現在測序技術發展的太快了,相信以後克隆基因會變成一件很容易的事情,到那種時候,這個問題的陳述也許就可以成立了哈。
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補充點:
其實現在在科研領域,轉過的基因之多遠遠在大家的視野之外,因為能夠應用到生產的基因還是很少,且要通過很多的安全檢測。。
克隆基因得最後一步就是功能驗證,舉個例子,在水稻中克隆出一個能讓水稻長得更矮的基因,為了確定這個基因的功能,我們就要分別做兩個實驗:
1,超表達這個基因,比如水稻里本來只有一個這個基因,我們就在轉進去一個,讓其表達,看看高的水稻會不會變矮(通過對照實驗)。
2,把這個基因沉默,看看矮的水稻會不會變高。。
謝謝邀請。就拿水稻來說,基因組預測大概有2-3萬個基因,通過各種方法克隆的基因大約2000個個左右,而真正弄清楚基因的功能的就更少了,大部分都只是管中窺豹,略見一斑。你的這個拼圖的思想確實任重而道遠。
轉基因技術說的簡單些就是基因操作,按基因表達的語言創作一些語句,這裡所說的創作是因為供體DNA是來時生物自身,我們只是照搬(不過最近science也報到了人工合成的DNA序列在微生物中表達的例子,這裡就應該算作創造了,能不能發揮功能就是後話了)。你所說的這個隨意制定轉基因的特徵這是理想情況,但並不是說不可能,當然這也有個前提,就是具備足夠大的基因庫,從中篩選理想的表型。同樣以水稻為例,現在的栽培稻主要是亞洲栽培稻和非洲栽培稻,當然在美洲也有分布。亞洲栽培稻分又化為兩個亞種,秈亞種和粳亞種,之所以稱為是亞種,是因為他們之間存在生殖隔離,而且地理分布也不同,具體就不扯遠了,總的來說,水稻的基因庫還是很大的,十幾年前,國際水稻所統計過大概有10萬份的種質資源,現在應該更多了吧。樓上的大腸桿君也說了轉基因分內源和外源,這也是有原因的,主要是水稻抗蟲性狀的資源很少,基因庫裡面沒有相應的基因,只能從外源發掘。但是,其他的一些性狀像產量,育性,抗病,品質,甚至口味都有很好的資源,這些就是拼圖所要的小拼板。有人可能就會問了,既然都有了這些材料,直接像袁隆平那樣做雜交水稻不是更方便。說到底,雜交水稻是基因組水平的轉基因,只不過轉的不是單個基因,而是染色體和整個基因組。那樣的話,很多沒用的甚至有害的基因也跟著來了,反而事倍功半。而轉基因育種不僅準確,而且耗時短。舉個例子,就是水稻廣親和的利用,上面說到水稻秈粳的生殖隔離,但是在進化的過程中出現了一些突變的品種,既能夠和秈稻雜交,也可以跟粳稻雜交,稱為廣親和品種,至今也克隆了一些廣親和的基因。如果能夠直接將這些廣親和的基因導入現有的一些雜交稻中,利用秈粳的雜種優勢,可以大幅的提高產量。
這裡還要考慮另外一個的問題,就是遺傳背景的問題,特別是像產量這樣的數量性狀,可能在某些品種中,某個基因可以顯著提高產量,但是轉到其他品種就沒有效應了,究其原因還是我們對這個基因了解的太少了,最後還是要回到研究基因的功能上。就像我的導師常說的,要做就要頂天立地,頂天能夠弄清基本的生物學問題,立地要能夠實際的應用。
好像到最後還是沒能回答你的問題,學藝不精哈。
轉基因技術的定義是指將某些生物的基因轉移到其它物種中,改造生物的遺傳物質,使遺傳物質得到改造的生物在性狀、營養和消費品質等方面向人類需要的目標轉變。所以轉基因技術只能做到對已有的某物種基因組進行基因添加(廣義上的轉基因還包括刪除和修飾等),而且一次添加的基因數量也受技術限制。
我們知道,一個基因編碼一個蛋白。但是生物性狀通常並不是簡單的由一個基因或者一個蛋白控制的,往往涉及到幾個甚至幾百個基因,比如毛髮的顏色,長度,生長的快慢等都涉及多個基因。目前對於大多數的性狀,我們都還沒有找到相應的負責控制的基因。所以不管是理論上還是實際中,轉基因技術都還不能做到隨意制定被轉物種的特性。
目前的轉基因作物,多數是導入一個基因,只產生一種蛋白,這對於作物本身的幾萬種蛋白來講,是極小的一部分。
我們現在就像是學會了採石和搬運的技術,離造出金字塔都還遙遠得很,更別提摩天大樓了。
自然花費了幾萬億年進化而成的生物,能夠在基因的調控指揮下,適應複雜的環境,完成從孕育到死亡的複雜過程,其內在機理,現代科技僅僅探究了太少的一塊。
在沒有搞清楚基本機理的情況下,隨意「拼圖」,不知道出來什麼東西。應該是不行的吧,你總的按照規律搞吧,什麼東西不按照規律搞 不是亂套了&>?
可以的。
不過有幾點要求需要滿足
1,目前來說,想要轉入的基因應該是目前生物中存在的,就是說,世界上已有這個基因,而不是人類創造出來的,當然這個基因可以是被改造過的。
2,就是不同物種有密碼子偏好性,你想轉入的基因對於被轉入的物種來說某些密碼不一定能夠被識別,比方說,把某個植物的基因轉入到大腸菌里,大腸桿菌不一定能正確的翻譯這段基因的。
3,還有一點就是,真核表達原核表達問題,因為RNA剪輯方式不同,還有後期蛋白質摺疊方式的問題會導致轉入的蛋白不一定能夠正確摺疊,例子的話這個跟上一條有點類似。
4,還有一個最重要的問題就是,基因轉入以後插入到被轉入生物的基因組時會插入到哪裡,這個是未知的,當然這個是可以在後期的測序中能夠定位找到。如果它非常幸運的插入到了一段非功能基因序列,這樣並對該生物的其他基因的表達沒有太大的影響,就是最好的了。完全沒有影響是不可能的,雖然沒有插入到功能基因中,即使插入到其他基因的啟動子,增強子之類的調控區,也是會出現不可預見的結果。
可能還有其他的一些,目前我還沒想到具體的。
如果滿足了上面所有的條件,就是說這個已有的基因轉入以後,插入到了一個適當的位置,能夠正確的剪輯,翻譯摺疊。這個蛋白就能正常的表達發揮功能了。
當然,基因的前提是安全的,各種實驗支持論證的,正如目前排名第一的答案所說的超表達,沉默,以及定點突變,分段表達,各種方法把目的基因的功能研究透徹,才能進行實驗,轉入後必須有後期的各種檢測,並且培育多代以後還要檢驗性狀等等。發表點我的個人觀點,轉入一個基因,其實類似於像大海里扔入一顆石頭,初起波瀾,終歸平息。細胞進化了這麼多年,有一定的適應機制,不會多了一個基因而掛掉的。
不過就目前來說,轉入一兩個基因是可以發生可以預測的結果,但是如題主說的話,進行基因拼圖,還是非常困難的,目前的技術是達不到的,未來或許可以像拼圖一樣人造生命,但是還要很久很久,至於是否違反倫理這是以後的事情了。科技的前進就是為了服務人類,帶著人類進步。
可以隨意定製。
像拼圖。
或者說,像拼貼。剪下一塊,貼上去另一塊。
但並不那麼簡單。
基因就像一個程序代碼。
我們能識別出來其中的一部分。並且可以修改它。
比如說,我們修改了代表按鍵底色為藍色的代碼,讓它變成紅色。然後你的windows桌面按鈕變成了紅色。
然而也許這段代碼同時也是桌面底色的代碼的一部分。然後整個桌面都變紅了。
或者有一段代碼是我們認為有這種功能的,但是其實它有其他功能。有些基因也許像快捷方式,刪掉了,然後可能造成了點麻煩,但很快別人又直接找到程序讓它啟動了。
我們現在對於基因有了很多的理解,我們知道啟動語句,知道終止語句。知道很多不同序列的實際功能。
我們還可以把win10(人)中的比如說計算器(某個基因),從代碼中摘出來,替換win98(小鼠)的計算器(某個同功能的基因 )。然後我們就可以在win98上測試win10的計算器的功能。因為可能網管禁止你用win10做實驗。
然而,我們能夠讓win98 變成win10(98版)嘛?目前來說做不到了。
像一個3D印表機,我們現在可以把它的程序中控制Y軸運動的機能強制關掉。打出來的產品(生物)會變成一個片片。
但是我們目前無法做到像它自己列印時那樣,精準的不停控制基因的開放與關閉,按照一個精密的順序列印出一個物體。
以個人眼界中接觸的眾多的轉基因案例來看,由於各種原因的限制,成功的轉基因生物與轉之前的差別就好比你剪頭髮前和剪頭髮後的差別,或者整容前與整容後的差別。越是複雜的生物越是如此。很多理論上能預測的結果,做起實驗來周期不是一般的長,而成功率卻比較尷尬。往往這時候我就會感慨,生命結構組織之精妙!
在未來到時有可能,不過必須生活在一定環境中,但是,很多基因可以說是相輔相成的,大自然是在不斷抉擇的。
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