什麼是基因操縱?優點、缺點和倫理面
我們解釋什麼是基因操縱、它的優點、缺點和倫理面。另外,今天舉例。
基因操作添加、改變或刪除基因。
什麼是基因操縱?
基因操作或基因工程被稱為不同的科學技術和程序,使人類能夠修改或重組生物的DNA和其他核酸,以獲得滿足某些需求的生命形式。為此,需要從生物的遺傳密碼中添加、改變或刪除基因,也稱為基因編輯。
自文明開始以來,人類對生物遺傳內容的改變就一直在發生。透過馴化和選擇性雜交等過程,人類對不同品種的狗、牲畜或食用植物的命運進行了人工選擇。
然而,這些被認為是遺傳改變的間接形式,與實驗室中可用的那些非常不同,這要歸功於生物化學和遺傳學,它們對基因組的干預是直接的。
直接基因操作起源於 20 世紀,這要歸功於生物化學和遺傳學的進步,特別是 1968 年限制性內切酶(限制性內切酶)的發現,這是一種能夠識別遺傳和密碼特定片段的蛋白質
瑞士生物化學家沃納·阿伯(Werner Arber,1929-)的這一發現後來由美國人漢密爾頓·史密斯(Hamilton Smith,1931-)和丹尼爾·內森斯(Daniel Nathans,1928-1999)發展和完善。
正因為如此,1973年,美國生物化學家史丹利·N·科恩(Stanley N. Cohen)和赫伯特·W·博耶(Herbert W. Boyer)在個體基因操縱方面邁出了歷史性的第一步:他們將DNA分子切成碎片,重新組合,然後將其註射到大腸桿菌中。
如今有多種基因工程技術,例如 DNA 擴增、定序和重組、聚合酶鍊式反應 (PCR)、漿細胞作用、分子克隆或基因阻斷等。因此,有可能改變生物體深層生化功能中的特定片段或特定物質,能夠對其進行「編程」以執行任務或為其提供某些特徵。
顯然,這種類型的知識帶來了一個重要的倫理困境,因為引入基因組的改變會遺傳給生物的後代,因此在物種中持續存在。
例如,基因工程可以培育出對害蟲具有更強抵抗力的植物品種,或者可以用患有先天性疾病的小鼠進行醫學實驗,甚至可以治療疑難雜症;也為最終的細菌戰設計疾病。
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基因操縱的類型
當今基因操縱的主要形式如下:
DNA測序。它涉及對生物的 DNA分子應用不同的生化方法和技術,以確定組成該分子的核苷酸(腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)的特定序列,這是破解「自然編程」的關鍵生命中發生的生化過程。 DNA測序是一項艱鉅的任務,因為它涉及大量訊息,即使是微觀生物,但如今由於電腦化,它可以快速完成。
重組DNA。該技術包括透過體外方法生成人工 DNA 分子,然後將其註射到生物體中並評估其性能。這通常是透過從一種生物中提取某些資訊並將其整合到另一種生物中來實現的,並允許獲得特定的蛋白質(用於醫學或藥理學目的)、獲得疫苗或改善食物種類的經濟表現。
聚合酶鍊式反應 (PCR)。它也稱為 PCR(英文縮寫),是一種 1986 年開發的 DNA 擴增技術,包括從一系列稱為聚合酶的酶中獲取「模板」DNA 分子的大量副本。這種方法目前用於非常不同的領域,例如法醫調查中的 DNA 鑑定,或新疾病的病原體(病毒和細菌)的遺傳鑑定。
CRISPR。它的名字是英文(clustered Regular interspaced Short palindromic Repeats)的首字母縮寫詞,意為“成簇且規則間隔的短回文重複序列”,這就是所謂的細菌將感染它們的病毒DNA部分整合到其基因組中的能力。也就是說,它是原核生物免疫系統的一部分。但自 2013 年以來,這種機制已被用作基因操縱的一種手段,利用細菌「剪切」和「粘貼」自身 DNA 的方法,使用一種名為 Cas9 的酶來整合新訊息。
基因操縱的例子
基因操縱使我們能夠創造出更能抵抗時間流逝的食物。
當今基因工程應用的一些例子是:
基因治療。這種療法用於對抗遺傳性疾病,用健康的副本替換個體 DNA 中的缺陷片段,從而防止先天性疾病的發展。
人工獲得蛋白質。由於細菌和酵母(真菌)(例如釀酒酵母)的基因改變,製藥工業獲得了許多用於醫療用途的蛋白質和物質。這些生物經過基因“編程”,可以產生大量有機化合物,例如人類幾丁質酶或人類胰島素原。
獲得“改良”動物物種。為了對抗飢餓或只是最大限度地提高某些植物或動物食品的產量,牛、豬甚至食用魚的基因組已被改變,以使它們產更多的牛奶或只是生長得更快。
“基因改造”食品種子。與前一種類似,水果、蔬菜或蔬菜植物經過基因改造,以使它們更有利可圖並最大限度地提高產量:作物能夠更好地耐受乾旱,抵禦害蟲,產生更大的果實或更少的果實。
獲得重組疫苗。目前的許多疫苗,例如保護我們免受乙型肝炎感染的疫苗,都是透過基因操作技術獲得的,其中病原體的基因內容被改變以阻礙或阻止其繁殖,因此它們不會產生疾病,但可以允許免疫系統準備防禦未來真正的感染。這也使得分離出特定基因注入人體而獲得針對各種疾病的免疫力成為可能。
基因操作的優點和缺點
正如我們所看到的,由於對生命關鍵機制的深入了解,基因工程使得執行以前難以想像的任務成為可能。因此,我們可以指出它的優點:
大量、快速地獲取能夠對抗疾病和改善人類健康的必需生化物質。這適用於藥物、疫苗和其他化合物。
透過種植更耐氣候的作物或生產更有營養和更大的水果,有可能顯著改善食品工業並消除世界各地的飢餓和營養不良。
透過特定的基因編輯來「糾正」導致疾病的遺傳缺陷的機會。
然而,它的缺點包括:
它們帶來倫理和道德困境,迫使我們重新思考人類在事物秩序中的地位,因為基因操縱的錯誤可能會毀掉整個物種或產生生態災難。
「改良」物種與自然物種相比具有優勢,因此它們開始取代自然物種,從而使物種的遺傳多樣性變得貧乏,因為例如,相同的改良種子用於世界不同地區的農作物。
食用基因改造食品對人類的長期影響尚不清楚,因此日後仍可能出現不可預見的併發症。
基因操作的倫理問題
基因操縱可能對人類和其他物種帶來不可預見的後果。
就像任何科學活動一樣,基因操縱是不道德的,也就是說,它既有有益的力量,也可能有害,這取決於我們賦予它們的用途。這意味著一場必要的倫理辯論,涉及人類對自然的干預如此深刻且不可逆轉,並且隨著時間的推移從一代人傳遞到另一個世代。
這些困境之一與人類對物種生物功能的干擾有限有關。人類的福祉,或者更糟的是,食品工業或全球資本主義體系的福祉,應該優先於動物或植物物種的福祉嗎?為了生產更有利可圖的農作物,值得讓唯一已知有生命的星球的遺傳遺產變得貧瘠嗎?
除此之外,還必須考慮有意識或無意地產生新的生物物種,特別是微生物的可能性。我們如何確定我們製造的病原體不會對全球人類和其他物種帶來痛苦?
最後,還有人的方面。作為一個物種,我們應該對自己的基因組進行多少幹預?治療疾病和先天缺陷是一個值得稱讚的目標,但值得仔細研究,因為它非常接近物種的“改良”。
正如科幻小說多次警告的那樣,後者可能會帶來許多未來問題,從遺傳給後代的不可預測的疾病,到基於基因歧視的社會。
基因操縱的法律問題
一旦了解基因工程所代表的倫理困境,就可以理解在這個問題上需要一個具體的法律框架,它不僅確保環境保護,而且確保人類生命的尊嚴,無論是現在還是未來。
這些法律和道德規範大多試圖劃清治療(對抗疾病和提高人們生活品質的鬥爭)與意識形態、美學或政治的界限。顯然,這些法律規定根據每個國家的法律框架而有所不同。
然而,根據《世界人權宣言》的規定,人類克隆、將遺傳性狀引入基因組以及出於嚴格的醫學目的之外的目的對胚胎進行直接治療等行為是被禁止的,並且被認為是不道德的,對人類有風險。
即便如此,仍有聲音要求這些多邊組織就此事做出更強有力、更明確的聲明,特別是在 2012 年第一對人類雙胞胎女孩在中國誕生後,由於在胚胎中應用CRISPR 方法是完全非法的。也就是最早的兩個基因編輯人。
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