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1700227413 基因魔剪:改造生命的新技术 [:1700226916]
1700227414 基因魔剪:改造生命的新技术 青蛙变白了
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1700227416 来到广岛大学,山本教授把我们带到了一间屋子里。这间被称作“蛙房”的实验室位于广岛大学的综合研究实验楼。明亮的日光灯发出刺目的白光,照射着摆放于柜子上的数个水槽。
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1700227418 水槽中,游动着数只奇异的青蛙。青蛙的背部呈现略偏黄的奶油色,真是名副其实的“白蛙”,而它们位于身体上方的两只眼珠则是如同红宝石一般的鲜红色。在我们碰到水槽外壁时,这些青蛙大概是感觉到了声音和振动,齐刷刷受惊般地游了过来,用鼻尖砰砰地不断撞击起槽壁。八字撇开的双腿,还有那懵懂的表情,真是有些可爱。这种白色的青蛙叫作非洲爪蟾(Xenopus laevis),正是基因组编辑技术使其变成了白色。
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1700227423 ■通过基因组编辑诞生的白色非洲爪蟾
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1700227425 另一个水槽中饲养着变色之前的原色非洲爪蟾。它们的大小、形状以及外表看起来都与白蛙一模一样,唯独背部的颜色完全不同——绿色的底色上分布着不规则的黑斑,有点像绿色迷彩。它的眼睛是黑色的,只要安静地趴在堆满落叶的池塘底部,就很难被发现。
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1700227427 山本教授解释道,这些白蛙的体内会生成黑色素的基因已在基因组编辑的作用下失效。该基因名为酪氨酸酶(Tyrosinase,同时也是该基因所生成的酶的名称),是生成黑色素必需的基因。酪氨酸酶一旦遭到破坏,青蛙就无法生成黑色素,从而变成白色。然而,精准地单单只破坏目标基因,这在以往是相当困难的事情。若采用传统的改变基因的技术,需要经过成千上万次尝试,然后从中挑选出恰巧只被破坏了酪氨酸酶的个体。
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1700227429 这个过程将耗费研究者难以想象的时间与精力,没有人会真的这么做,所以事实上就等于不可能完成的任务。自然界中也会有极其小的概率诞生白色个体从而成为新闻,但现实中从未有人看到过白色的青蛙。由此可见,这是多么罕见的现象。
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1700227431 然而,基因组编辑将不可能变成了可能。
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1700227433 让操作熟练的学生对10个蛙卵进行基因组编辑操作,基本上就能诞生10只白色的青蛙。瞄准单一基因进行改动,由此成为可能。目前,山本教授等人正以青蛙是否变白为指标,对基因组编辑技术进行改良。白蛙已经成为生命科学领域的最新技术——基因组编辑的划时代性的体现。
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1700227435 在广岛大学,山本教授率领的研究组从很早开始就一直在进行基因组编辑的研究,是该领域的先行者。
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1700227437 山本教授是在2008年初次听闻基因组编辑技术的。从国外的论文上见识到基因组编辑这一技术后,山本教授便立刻被其潜力所吸引,同时也意识到日本在该领域已远远落于人后,不禁有几分焦急。从此,山本教授自费组织研讨会等活动,致力于在日本普及该项技术。
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1700227439 “在日本,基因组编辑的普及程度和人们对它的了解还远远不够,和其他国家相比十分落后。虽然有很多人想要使用这项技术,但却不懂得该如何用,也缺乏教授使用这项技术的场所。立志于普及这项技术的几个志愿者团体,不约而同地向其他研究人员发出了邀请。研讨会和讲座大半是自发组织的,几乎全凭热爱驱动。”
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1700227441 对于基因组编辑在日本国内的发展史,山本教授从初期就了如指掌,他真是名副其实的先行者之一。对于基因组编辑的机制,山本教授结合其发展史,向我们娓娓道来。
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1700227446 基因魔剪:改造生命的新技术 [:1700226917]
1700227447 基因魔剪:改造生命的新技术 到底什么是“基因组”
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1700227449 虽然在第一章里已经介绍过了什么是基因组,不过还是让我们再对其进行一次回顾吧。
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1700227451 我们人类的身体大约由60兆个细胞构成,其中的每一个细胞都具备细胞核。而在这个细胞核里,容纳着46条染色体,其中有半数——也就是23条——继承自父亲,另外23条则继承自母亲。具体到每一条染色体,则呈现为双螺旋结构的“DNA”。DNA是脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)的缩写,它记录着人体的遗传信息。自从1953年DNA的双螺旋结构模型被确立之后,基因研究就进入了飞速发展的时期。
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1700227453 DNA由A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)这四种碱基排列而成。其中A与T配对,G与C配对,形成双链(double‐stranded)结构。同时,这些碱基的排列顺序所蕴藏的信息就是基因。据说,人类所拥有的基因数量在两万个左右。
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1700227455 而这些DNA所蕴藏的全部基因信息,统称为基因组(genome)。这个单词源自基因(gene)和染色体(chromosome)的组合。
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1700227457 那么,基因的作用是什么呢?基因是蛋白质的设计图。我们的身体有一大半由蛋白质构成,无论是人类还是其他哺乳动物,甚至植物,都可以说是依赖于蛋白质而存在的。食物的消化过程、细胞之中的各种化学反应,都必须有名为酶的蛋白质的参与才能完成。组成身体并执行运动机能的肌肉以及各种激素,大多数也是蛋白质。
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1700227459 因此可以说,基因全面掌控着生物的身体构造及其基本特征。只要对基因进行操作,就能改变生物的形态和特征。
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