你听说过价值6000美元的1千克羊奶吗?听说过身价30万美元的绵羊吗?听说过每年产奶价值数十亿美元的奶牛吗?这并不是天方夜谭,而是通过科学技术可以实现的事。那么,身价百倍的奥秘何在呢?这就在于,它们是转基因动物。
所谓转基因动物就是以实验方法导入外源基因,在染色体组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。如将牛奶成分中特有的基因转移到白鼠体内,这些外来基因在白鼠体内重组后,白鼠分泌的乳汁便含有牛奶成分。这种通过人工方法获得外来基因的白鼠,称为转基因鼠。1981年,科学家第一次成功地将外源基因导入动物胚胎,开始了转基因动物技术呼风唤雨的时代。1982年获得了转基因小鼠。通过转入大鼠的生长激素基因,小鼠体重为正常个体的二倍,因而被称为“超级小鼠”。此后,科学家相继培育成功了转基因兔、绵羊、猪、鱼、昆虫、牛、鸡、山羊、大鼠等转基因动物。
转基因动物技术的核心,是把遗传的功能单位——基因转移到动物体内,使它成为动物体内的一部分。被转移的基因可以来自同种或异种动物,也可以来自植物或微生物。这样一来,就打破了物种之间的界线,也可以说动物能与植物、微生物杂交了。不过目前的杂交还是初级的,只限于主管一两个性状的一两个基因。随着科学技术的发展,一次可以转移的遗传信息将越来越多,那时就可以实现真正意义上的动植物之间的杂交。从科学上讲,这将是一个重大的突破。
目前,已经出现了多种生产转基因动物的方法,但真正成熟并可以稳定生产转基因动物的方法只有两种,即显微注射DNA的方法和精子介导的基因转移法。
显微注射DNA的方法是对单细胞的胚胎进行基因操作,涉及相当复杂的操作步骤:首先要准确掌握母畜的性周期,在此基础上加以人工调节,使母畜在预先确定的时间排卵,确保获得大量刚刚受精的单细胞胚胎;然后是用手术或非手术的方法收集单细胞胚胎,经短暂的离心处理后,放在显微镜下用口径1微米的玻璃微管向细胞核注射500~600个拷贝基因。最后把经过DNA注射的胚胎移植到另外一头处于相同性周期的母畜的体内。经过这样的处理,在母畜的后代中就会出现1%~3%的转基因动物。效率虽然不高,但转基因动物的特性相当稳定。全世界已在各种动物身上进行了上万次的试验,都能生产出转基因动物。
精子介导的基因转移是把精子作适当处理后,使其具有携带外源基因的能力。然后,用携带有外源基因的精子给发情母畜授精。在母畜所生的后代中,就有一定比例的动物是整合了外源基因的转基因动物。同显微注射方法相比,精子介导的基因转移有两个优点:首先是它的成本很低,只有显微注射法成本的1/10.其次,由于它不涉及对动物进行手术处理,因此,可以用牛群或羊群进行试验,以保证每次试验都能够获得成功。
转基因动物的研究自20世纪90年代以来发展得越来越快,转基因动物技术的应用具有重要的意义:①生产出品种优良的家畜家禽,如长得快的、繁殖力高的、能抗病的等;②利用动物体作为反应器,生产珍贵的蛋白质,如一些只能从人体内提取的蛋白质;③利用动物作研究模型,比如,想要知道高血压症是由什么原因造成,可以生产一些高血压小鼠,让医生在小鼠身上试用各种疗法;(4)生产玩赏动物,如同猫一样大的小马,如同老鼠一样大的兔子,以及各种不同毛色和花纹的观赏动物。
在转基因动物方面,中国也取得了许多可喜的成果,目前已获得了转基因鱼、兔、鸡等多种转基因动物。1998年2月,中国科学家又获得了乳汁中含有蛋白凝血因子X的转基因山羊。
由于转基因动物体系打破了自然繁殖中的种间隔离,使基因能在种系关系很远的机体间流动,它将对整个生命科学产生全局性的影响。因此,转基因动物技术在第一次国际基因定位会议上被公认是遗传学中继连锁分析、体细胞遗传和基因克隆之后的第四代技术,被列为生物学发展史上最重大的科技发现。
转基因动物除了可用于育种的目的外,还可以建立人体疾病的模型,模拟人类疾病发病的原因和进程,作为疾病诊断、治疗和药物筛选的有效工具。此外,也可用于研究基因在生长、发育中的生物学功能。