1980年斯坦福大学的斯坦雷 · 科恩（Stanley Coben）博士和加州大学旧金山分校的赫伯特博耶（Herbert Boyer）博士根据美国联邦最高法院一次破天荒的决定，取得一项异乎寻常的专利。这项专利涉及到“制备生物学方面功能分子的重组体的流程。”1973年科恩和博耶就已经把异体基因引入细菌体内，并产生一个新的和独特的生命形态，人类有史以来第一次两种互不相干的基因物质（另一种是病毒）在实验室获得组合。事实上，这是第一个成功的重组DNA或“基因拼接”试验。科恩把这种新的细菌叫做“DNA重组体”，在此之前只在神话中听说有长着狮子蛇和山羊脑袋的三头怪兽。

今天，这些重组体可不再是神话了。不管生物化学上多么有价值的物质，它们的设计者已经能够在一些像酿造啤酒用的闪光的发酵罐里通过机械搅拌使重组体十亿倍的繁殖，得以生产：干扰素，胰岛素和人类生长激素。在短短过去的几年里，这种基因重组技术已被看成迄今人类发展的最有效的工具之一。

过去，生物工程的革命无疑是借助像电泳仪那样的精细的仪器的精致的实验室发酵罐的帮助实现的；而最近是借助于所谓的“基因机器”，这些机器能够按程序控制，从化学角度组合定制基因的片断。但是往日的进步主要依赖于研究人员破译密码和利用这些知识进行方案设计和精细实验方面智能的创造性。

以往关键的发现是弄清楚了脱氧核糖核酸这个生命基本分子的结构。几乎所有的生命细胞都包括称之为染色体的类螺旋结构，染色体不仅支配着每种生物体的复制——它的功能，形态和组织，而且可以代代相传。不同种类的生物体具有不同的染色体数目：人类46，谷物20和金鱼94。沿着染色体的纽带是遗传密码的许多单元，即基因。这些基因就是由DNA构成的。

1953年詹姆斯 · 华生（James Watson）和法兰西斯· 克利克（Francis Crick）发现DNA结构很像带有两个扶手的螺旋形梯子——有名的双螺旋，并且仅由数对一个叠一个重复排列的几种碱基组成；旋梯的扶手是由交替的糖和磷酸苷单元组成。那些梯阶是由四种碱基组建的：腺嘌呤（A），胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。每一个梯阶由一对碱基组成，但是仅仅按着一定的生物序组合：A对着T，G对着C。

正如英语是由26个字母组成和二进位制的计算机语言一样，遗传语言或密码也有四个字母——四种碱基。这些字母沿着螺旋线所构成的特殊序列相当于把功能和遗传特性编成密码。每个基因就是DNA旋梯上的特殊部位，担负着指令细胞去完成一个特殊的使命，它差不多由几千个这样的字母组成。

这个简单的系统具有巨大的传输信息的能力，因为任何一种碱基（字母）排列顺序都是可能的。人的一个单细胞的DNA能包容相当于600，000页纸（每页500个词）的信息量。最终研究人员根据已经确定的三个碱基组就可以确定组成蛋白质片断的20种氨基酸中的一种，从而破译了密码。例如三个碱基组AAA标志着赖氨酸。

有关遗传学知识的极大的扩展和它所带来的新的能力并未因恐惧和怀疑而裹足不前。对大多数外行和科学家来说，博耶和科恩提出的重组体过去视之为真正的怪物，而今天又成为一个危险品。某些团体的负责人打算取缔DNA重组的研究。似乎这种研究已超出久已形成的一个严格信念：要是让历史上那种可怕的“Frankenstein*恶魔”再世，它一定会跑到大街上去胡作非为。另一些人怀疑，这些新的具有不期望性质的微生物有机体将会带来不可控制的传染病灾难。

1975年有关生物学家在加州阿西洛玛尔（Asilomar）召开了一次有关DNA重组研究的会议。他们确定了一套自觉规定而必须遵守的实验限制，1976年这些限制为国家健康研究所采纳而变成了共同的方针。从那时起，许多精心的研究已表明，那些睡梦中胡编的有关DNA重组技术可怕性的剧本是非常荒唐的。尽管在某些方面尚有疑惑，但是1980年国家健康研究所放松了对DNA重组研究的限制。

早期的争论并没有阻碍基因组合革命性的进步，事实上按照麻省理工学院科学史教授查理· 魏纳（Charles Weiner）的观点，有关DNA重组合的安全性的争论以史无前例的速度加快了这一领域的进步，而不是减慢了它。现在DNA重组已是整个生物学一个简单的工具。

为了了解有关这个工具是如何使用的，我访问了麻省新建的剑桥生物基因实验室。这是1978年在一个财团资助下为访问学者和科学家创办的，它的负责人是瓦尔特 ·吉尔波特（Walter Gilbert）。1980年由于完成了先驱性基因重组工作使他荣获诺贝尔化学奖金。在麻省理工学院修建的一大排建筑物里有一座新的楼房，那里摆设着闪光的玻璃器皿、离心分离机、自动通话机、分析仪器，轻轻发出音响的长颈瓶振荡器和发酵罐。但是似乎更多的空间用作会议室和讲学厅，在那里严肃地讨论着这个领域的有关问题和孕育着新的学术思想。

1980年1月生物基因实验室宣布了利用细菌制得人类干扰素的第一批复制体，通过基因组合使细菌发生了遗传学的变化，从此其他公司也学会了复制的技艺。生物遗传学的现代目标包括用预防液防御口蹄疫疾病，用细菌转化生物质；生产饲料填加剂，肝炎疫苗和生长激素。细菌对生产某些这类制剂获得了巨大的成就，尤其是在人类激素制造方面。例如，脑垂体腺天然产生的人的生长激素可用来治疗儿童时期的矮小症。但是一个孩子一年的需求量相当50头牲畜的脑垂体磨成的粉，费用可谓昂贵。根据现在的一个试验计划，孩子们开始用实验室通过细菌大批制备的人体生长激素进行治疗。

用细菌来合成干扰素具有更大的意义。这种物质是抗病毒时制剂和人体抵抗传染病的有生命的部分。最近几年，由于干扰素呈现出对某些种类的癌症的抵抗击能力（证据尚未最终确定），医学研究人员感到十分兴奋。但是人的干扰素仅能从人的血和其他细胞组织提取，但采用的方法是冗长而令人生厌，花费昂贵和产量极微。一天的注射费用高达150美元。美国癌病学会费资6百万美元制备了足够的干扰素对300多名病人进行极限性实验治疗。现在采用的办法就是用细菌来生产干扰素，这样临床治疗变得十分便宜。

但是，细菌怎么能生产出本来应从人体细胞提取的复杂蛋白质呢？在生物基因实验室，著名的科学家比耳· 凯利（Bill Kelly）博士以细菌生产干扰素为例解释了基本的基因组合过程。他认为，应当指明的是在干扰素的遗传链上到底什么部位是有用的，当然那些特别有用的部位未必是生物基因工程所需要的，也许生物基因工程真正使用的是另外一个部位。凯利博士站在木板墙的前面，从一套多色毛毡尖笔盒里至少拿出六支，在墙上很快地用图形和符号画出基因组合的程序略图。这种非常简单的形式给出了利用DNA重组的基本技术。

首先，这种技术从制造干扰素的人体细胞开始。凯利博士说，从已知有代谢活性的一种器官里取出一些细胞、然后用一种称之为抑制酶的物质从大量的细胞中用化学法提取DNA。像我们熟知的内核酸酶一样，这种抑制酶能够在特定部位切断DNA的链。

下一步是从细菌做起。但是，那不是通常使用的大肠杆菌，而是一种无害的品种，它息事安宁地栖居在每个健康人的内脏里。这种细菌具有单个，相当简单的染色体，即DNA的一个环。但是还包括一个或更多个比较小的DNA的环，它们被称作质粒。用化学方法（如用洗涤剂）把细菌破碎后，用离心分离法把质粒分离出来，然后也用抑制酶将其切断。现在，一个瓶子里装的是人体细胞DNA的片断，另一个里面是开环的质粒。当梅两者混合时，利用合适的试剂和酶使来自人体细胞的DNA的碎片与细菌的DNA质粒连起来，并重新组成一个环，即重组体。

最后，将重组的质粒与一份新的细菌，既可以是大肠杆菌，也可以是其他细菌混合。在存在钙离子时，DNA质粒可以沉积在新细菌的表面。在那里细菌吸收了重组的质粒，卓有成效地变成一种新的独特的包含人类基因的桥连的有机体。

生物基因实验室一个课题经理维洛尼科· 焦尔敦（VeronicaJordan）说强调我们一次就经营几百万细胞是重要的。因为留给某些人的印象是从字面理解好像我们是在显微镜下用剪子和镊子从细菌上剪下来一部分。

最后一步是最困难的，要求鉴定和隔离细菌的克隆，它应包含能控制干扰素生产的特殊的DNA序列。这些方法是错综复杂而又十分精巧。研究人员使用了放射性同位素标记的细菌，这样凭借它们的辐射活性和利用曝光光刻薄膜能显示出它们存在的象征，即揭示了新品种重组体的图像。

现在，在一个发酵罐里能开办新些精细的新的干扰素工厂，在那里将生产出像美好的生物工程世界所需要那么多的干扰素，或者总有一天曾经靠人的细胞制得的任何其他蛋白质也会从这个工厂里生产出来。

然而，应当提防过分地沉浸在异常的欢乐之中。副总裁马克· 斯卡莱特斯基（Mark Skaletsky）告诉我，“现在许多人有一种错觉，似乎今天在生物工程中正在发展的大多数产品和流程将成为明天商业上实实在在的事情、实际它们还不能商业化。许多事情至少还要干3 ~ 10年。在植物遗传学方面的发展甚至需要花费更多的时间。”

像人们期望已久的某些先天性新陈代谢失调病人的基因治疗还从未试验过。尽管许多专家坚信人类的基因疗法在十年之内将会用于临床，但是至今还没有证明被移植的基因能像预计那样工作。

最后，还有许多未揭示的秘密有待我们的科学探索。就生物工程而言，它是安全的，明智的和道德的吗？……现在还没有一个品种有机会击设计它自己的未来。人类将会悔出我们今天难以想象的决定性选择。赋予这些选择的判断力还不那么容易树立起来。因此我们将需要，并且现在就需要一种新的时代精神。

[Popular Science，1982年5月]

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* 英国作家Mary Wollstonecraft Shelley于1818年所著小说中的生理学研究者，作创造一个怪物而自己被它毁灭。——译者注。