飘飘37：浅论转基因的外围知识

铁鸟

        想要把转基因技术说明白，就需要先说一些基本的遗传知识。
        01. 作为高等生物，植物的遗传物质是由双链的脱氧核糖核酸（简称DNA）碱基对ATCG的各种排列方式代代相传的，每棵植物的每一个非生殖细胞里的DNA是相同的。最短基因有100多个碱基对，最长的有200多万个碱基对。对于某一个基因来说，DNA双链中只有一链是被表达的；另外一链，一来可以用来纠错，二来有时可以还有另外一个基因。
        02. 一个基因要被表达成蛋白质，先需要以DNA为样本，合成出一段单链有AUCG碱基的核糖核酸（简称RNA）这段RNA被剪辑后，会有一个叫做核糖体的细胞器跑来粘在这段现在被叫做信使RNA的分子上，从一个AUG的序列开始，每三个碱基对应一个氨基酸的开始把氨基酸连起来，形成一个蛋白质的初体，然后这个蛋白质的初体在细胞中被加工后，会被送到生物体需要的地方去。这个过程很快，偶尔也会犯错，但只要错误没有出在DNA里面，就不会被遗传，也不会有什么危险。出了错的蛋白质和用过的的信使RNA会被自然分解掉。
        03. 染色体是一个完整的DNA分子在某种特定蛋白的帮助下把自己按照一定规律卷起来的产物，基因在染色体上的相对位置和它们在整个DNA分子上的是有对应的，就是说，在染色体上靠的近的两个基因，如果把整个DNA拉开来，也是靠的相对近的。和人一样，大多数植物是双倍体，也就是说每种染色体会有两份，一份来自爸爸，一份来自妈妈。但也有一些例外，比如土豆是天然的4倍体，有一些很大的草莓是人为干预的4倍体或者更多倍体，这个干预是通过使用例如秋水仙素这类阻挠细胞正常有丝分裂中染色体复制以后的细胞分裂来完成的。香蕉和无籽西瓜都是三倍体，是用一个4倍体的妈妈和2倍的爸爸产出的。总体上来说，高等植物对于非2倍体的遗传物质耐受性比高等动物好，像郁金香这类的球茎花卉就是有一些染色体是两倍体，有一些染色体是3倍体在同一个植株里也可以正常生长。
        04. DNA的长度和基因的数量之间并没有必然的相关性，一个基因的DNA长度和最后生成的蛋白质大小也没有必然的相关性。以人的遗传物质为例，只有2%的DNA序列最后会对应成一个氨基酸，但并不是其余的DNA序列就没有意义了，它们当中含有很多确保基因在正确的时间表达出正确的量来。如果随便取一段人的DNA或者信使RNA进一个植物细胞的细胞质里，植物细胞会把这段DNA或者RNA切切碎，回收利用小分子。很多植物的DNA总量都比人多，比如小麦and洋葱and豌豆，也有很多植物检测出来的基因比人多，比如大米，基因数量是人的两倍左右。如果你面前有一个完整的豌豆的DNA序列，你伸手一抓，大多数时候都抓不到一个基因；就算抓到一个基因了，你手里的那几个ATCG大多数时候也不会对应一个氨基酸。不过如果你面前的DNA序列是大肠杆菌（一种细菌）的话，你抓到基因或者对应氨基酸的ATCG们的几率就会高不少。
        05. 细菌作为一个原核生物（没有真正细胞核）和一个真核生物（有真正细胞核）的植物，在遗传学上有不少不同。而因为最有名的两大转基因---BT抗虫和抗草甘膦的最初的基因序列都来自于细菌，了解细菌和植物遗传学上的不同就很重要了。首先，细菌没有染色体这个概念，因为它的遗传物质是首尾相连的一个圈。然后细菌的遗传物质上，没有一个叫做内含子和外显子的区别。内含子和外显子只存在于真核生物的DNA中，在从DNA转换为信使RNA时，内含子会被切掉。而细菌从DNA到RNA的过程中，尽管也有一些编辑，但没有这种大段大段的遗传物质被切掉的过程。很多真核生物的基因从DNA变成信使RNA时，切掉的内含子比最后被表达出来的外显子要长的多呢。那你可能会问，为什么进化上被认为是更高等的真核生物要在自己的基因里放这么多最后也不用表达的ACTG呢？因为这可以让真核生物承受更多的变异而不致死亡，这也是为什么真核生物能有多细胞高度功能分化，也能够比原核生物活得寿命长。变异从分子基础上来说，就是把原来的碱基的中的某一个碱基变成另外一个了，或者是改变了碱基的顺序。很多细菌除了自己主要的一个大圈的遗传信息外，还有一个或几个小圈的遗传信息，叫做质粒。一种叫做农杆菌Agrobacterium Tumefaciens的细菌能够感染树木等植物，让树长出一个类似肿瘤的大包出来，就是通过把自己的质粒传送到植物的细胞染色体上，这个质粒上含有让植物细胞不断分裂增生的遗传信息。农杆菌现在仍然是转基因育种的两大途径之一，以后会细讲。

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