DNA解码生命——上海科普大讲坛第十三讲

文字实录 张艳

DNA解码生命
——上海科普大讲坛第十三讲

文字实录 张艳

时间：2011年8月20日

地址：上海科技馆2号楼报告厅

DNA，脱氧核糖核酸，一个大家都曾听闻而又神秘的名词，从1953年沃森和克里克向世人宣布发现生命意义的这一刻开始，DNA分子美丽的双螺旋曲线成为了开启科学新纪元的钥匙。仅仅相隔半个多世纪，DNA早已不是少数科学家感兴趣的少数分子，而成为人们生活层面的核心科技。DNA是怎样的一种故事竟掌握着生命的密码，它就在我们每个人的体内，而我们对它的了解又有多少呢？带着你的已知，向你的未知，让我们在本次的大讲堂中走进DNA。

本次上海科普大讲坛邀请了三位专门研究DNA的科学家从微生物、植物、动物三大领域带领我们走进DNA的世界，共同了解DNA是如何解码生命，创造奇迹的。

DNA之魅

讲述人：邓子新 中国科学院院士、第三世界科学院院士、教育部微生物代谢重点实验室主任、微生物学家

DNA是生命之水

人类经历四次工业革命，从蒸汽机的时代，之后进入电子时代，随之进入了信息时代，第四次工业革命是沃森和克里克发现DNA双螺旋结构为标志的，把我们带进了研究生命的现象和本质的时代。接下来的阶段里生命科学不断发生由量到质的变化，比如发现DNA聚合酶、氨基酸密码子、限制性内切酶、研制出单克隆抗体，1982年FDA批准第一个基因工程药物重组人胰岛素，1983年发明PCR技术，90年代启动人类基因组计划，随之出现克隆羊，到这个世纪初期人类基因组测序完成，真正使得我们今天进入高速发展的生命科学世纪。

其中发展历程阶段重点是通过小鼠实验如何证明DNA不是蛋白质，是遗传因子，所以这个实验证明了DNA是致病的重要因子，不是蛋白质，也就是物质的基础。随后证明基因是一个个小片断或者大片断DNA构成的，编码了生物体千年文化的遗传现象，储存了现在生物群无穷无尽的遗传信息资源。

作为一个人来讲，个别的基因编码了我们的性格、说、笑、眉毛、眼睛，无数基因的组成了生命遗传物资信息的组合，构成了基因组，都是DNA在决定的，这个世界有人、大猩猩、熊猫、非常小的病毒、细菌、真菌，今天这个色彩斑斓的世界无一不和DNA有关。

DNA是祸福之源

DNA是祸福之源，跟我们生活息息相关的流行性疾病，比如非典、禽流感、甲流，早期的肺结核，这些疾病早已成为威胁人类健康的最大威胁之一，这些疾病通过微生物介道，可通过空气传播、血液传播、水、食品传播。更不能小看这些微生物，诸如艾滋病病毒、狂犬病、肺结核细菌、还有蛔虫病、SARS、禽流感、H1N1等等，这样的病毒威胁着社会公共安全，这与这些微生物的防控是息息相关的，比如狂犬病是死亡率最高的病毒性传染病，它的发病率在我国位居世界第二。有些疾病会引起植物的病害，有1700多种植物由于微生物产生的农业病害，像水稻、小麦、玉米、棉花，还有一些像蔬菜、水果、烟草、人参等许许多多的植物病害，影响了农业生产，也直接或者间接的影响了我们的生活健康。

除了微生物，本质都是DNA所造成的侵害。同时DNA还有人为的恐怖，比如说克隆人，克隆其他有害动物、农作物或微生物。基因武器通常是利用人类不同的人种，或种族之间的差异，人类跟大猩猩、熊猫、猪相比，90%以上的基因都是一样的，有时可能是百分之一点多的差异造成种族之间的差异，这如受到攻击，可能就使人类面临某种基因武器的威胁，基因武器是杀人不见血，如果不得以控制，某些方面比核武器有过之而无不及。而且基因武器生产规模小，但快速高产，没有辐射，也没有烟火，很难检测，成本很低，杀伤力强，无特殊伤口，难以及时抢救，没有特殊标记，也难以隔离。只有少数研制者知道遗传密码，所以防控是非常困难的。这种情况下，科学和社会面临另外的一个任务是发展以毒攻毒的反基因武器，发现和保护我们的种族特异性和易感性基因研究，是任重道远的。

DNA不光有自然、社会、人为的威胁，同时它也是财富，比如豆科植物，花生、大豆、木薯，可以形成很大的瘤子，这瘤子可固定空气中游离的氮气，像工厂里面生产出来的硫酸铵，只有氨态的氮才能被植物吸收，根瘤菌固定了自然界生物固氮总量的一半以上，这是为人类造福的生物。另外还有转基因的产品，通过转基因可以产生保鲜期长的番茄、抗除草剂的大豆，可以产生抗虫棉，主要是B1毒素死棉铃虫，还可以产生抗虫的玉米，抗除草剂的油菜，抗病毒的木瓜。还可以通过凝乳酶把奶制品凝聚起来，同时通过动物生长激素的转移，转移到牛、羊身上去。这些都是转基因的动物和植物产品，在好的方面要加以利用。

转基因产品在不断的产生，例如针对非洲国家缺乏维生素A黄金水稻，培育抗虫生长慢的草皮，赋予植物某些功能，人吃了这种植物就可以不用再注射抗体了，不需要注射疫苗了，同时利用现在的基因技术，还可以改变物种，赋予新的形状，用于器官移植。寻找单基因、多基因病，为一些遗传病找到治疗方法，可以改变或增加我们的寿命，在微生物药物方面也是如此，仅药物单项品种有100多个，全球市值超过300亿，所以市场经济价值非常巨大，现在生活技术与人的生活质量有很大关系，这些都是DNA技术带入我们的生活，使得我们的生活更加美满。

趋利避害是解码DNA的天职

今天这个社会面临很多危害，有些是自然的损害，有些是人为造成，像疾病的危害、粮食的短缺、环境的污染、人口的膨胀、生态平衡遭到破坏、能源危机、资源匮乏，以及生物物种的消亡，繁花似锦的世界中危机时时可以看到。我国每年有7亿吨秸秆，其中2亿吨被就地焚烧，每年有2亿多万吨林地废弃物没有被利用，这些生物质的资源是生命科学要解决的环境资源问题。今天发展生物炼制以及细胞技术，是要把这些可再生的秸秆甚至垃圾，通过细胞工厂产生各种能源生物、材料生物、化学品，像燃料、电、热、产品等等，变废为宝。此外，我们需要趋利避害，环境当中有很多有毒有害的微生物，像二噁英、多氯联苯、多溴联苯醚。焚烧垃圾会产生很多有毒有害的物质，相对应的可以用微生物降解环境污染物，使得我们的环境得到净化。

生物学家和工程师联合起来对生物体进行重新布线和编程，数年以后我们可以生产更廉价的药物，为汽车提供绿色能源，为治疗癌症等医学难题提供新手段，最终改变我们的生活。二十一世纪是生命科学的世纪，不理解生命科学就无法理解这个世纪，不掌握生命科学就无法把握挑战和机遇，以DNA为源头的生命科学正迅速改变着我们的生活，扬长避短、趋利避害是科学和社会的共同责任，使得生物更多的成为我们的朋友，是敌人的我们要抑制它，这是我们科学和社会共同的责任。