1、 种瓜得瓜 种豆得豆揭开生物遗传的奥秘- 地球上的所有生物，上至“ 万物之灵”的人类，下至细菌的“寄生虫”噬菌体，都能将其多种多样的性状传递给它的后代。所有的生物都表现着遗传现象，它是生命延续和种族繁衍的保证，俗话所说的“种瓜得瓜，种豆得豆” ，就是对生物遗传现象的生动描述。 早在 1865 年，奥地利生物学家孟德尔就发现了生物遗传的分离规律和自由组合规律，他从这两个规律所表现的遗传现象推论出：生物的每一种性状仿佛是独立遗传的，每一种性状在生殖细胞里由一个决定的“因子 ”所代表。 1909 年，约翰森用“基因”这个名字代替了“ 遗传因子”，尽管他还没有具体涉及基因的物质概念。 孟德尔的研究成果
2、实在超越了时代，以至当时没有能够引起任何人的注意，他把他的论文分送给各主要图书馆，但也无人问津，孟德尔对他的朋友说： “让那些论文先睡上几十年吧，我相信，承认我的一天终将到来。”直到 1900 年春天，荷兰的 H德弗里斯、德国的柯伦斯和奥地利的丘歇马克等科学家，都各自独立地通过实验得出了孟德尔的实验结果，但当他们在发表论文前进行文献资料的查阅时，却又发现孟德尔的论文已在图书馆里被尘土封埋了 34 年。一只白色的果蝇 孟德尔的研究成果被重新发现时，科学家在研究细胞构造方面已经有了一些重要的发现：所有生物细胞都有相似的结构，它是由一种半透明的胶状物质构成的，细胞外面包着一层薄薄的细胞膜，里面都有一
3、个很小的球状的细胞核，每一个细胞核里有一定数目的微粒。生物的生长、繁殖都是由细胞的分裂来实现的。 1879 年，德国的生物学家弗莱明经过实验发现：用碱性染料可以把细胞核内的微粒状物质染成黄色，而且再不会退色。将这些微粒染色后，观察起来十分方便，他发现这些微粒先变成丝状，然后再断裂成数目相同的两半，一个细胞就变成了两个。第二年，德国生物学家就把这种能染上色的微粒叫做“染色体” 。 染色体平时是交织成状的，当细胞分裂的时候，它们排列得比较整齐，可以看出是一些粗细长短不同的丝状体。不同生物的细胞里染色体数目是不一样的，同一种生物的细胞里染色体数目却是一定的。而且，各种生物细胞里的染色全都是成双成对。
4、 1904 年，美国细胞学家萨顿突然想到，孟德尔所说的遗传因子成双成对，而细胞学界说染色体成对成双，这两个会不会是一回事呢？染色体可能就是遗传因子和物质基础! 1910 年的一天，美国生物学家摩尔根正在他的实验室里进行生物实验。这是一间特殊的实验室，除了几张旧桌子外，就是几千只瓶子。原来，摩尔根用这些瓶子培养实验用的果蝇。果蝇的繁殖率很高，生活史短，便于观察和研究，摩尔根已培养了几万只果蝇。 这天，摩尔根突然发现：在他的许多红眼果蝇中，有一只果蝇却是白色的，他感到十分好奇：我何不也做一次杂交试验?摩尔根说干就干，他让红果蝇与白果蝇杂交，结果发现子一代全是红眼的，显然红对白来说，表现为显性，正合
5、孟德尔的试验结果。摩尔根不觉暗暗地吃了一惊，他又使子一代交配，结果发现子二代中的红、白果蝇的比例正好是 3：1，这是孟德尔的研究结果，于是，摩尔根对孟德尔更加佩服了。 摩尔根决心沿着这条线索追下去，看看动物到底是怎样遗传的。他进一步观察，发现子二代的白眼果蝇全是雄性，这说明性状(白) 的性别 (雄)的因子是 “连锁”在一起的，而细胞分裂时，染色体先由一变二，可见能够遗传性状、性别的基因就在染色体上，它通过细胞分裂一代代地传下去。 染色体就是基因的载体！摩尔根和他的学生真的还推算出了各种基因的染色体上的位置，并画出了果蝇的 4 对染色体上的基因所排列的位置图。 摩尔根的染色体理论成功地解释了性别
6、遗传。原来，性细胞，即精子和卵子，除可先一分为二，变成成倍的新细胞体外，它还可以“减数分裂” ，即：本来细胞中含有 46 个染色体，结果分裂后只剩下 23 个，这样，精子和卵子结合，又成为一个有 46 个染色体的新细胞了，这就是新的生命。男女双方的 23 个染色体有 22 个是普通染色体，只有一个是决定性别的，这一个在女性一方都是 X 染色体，在男性一方则有可能是 X，也可能是 Y。精子与卵子结合时，如果双方都含有 X 染色体，则生女孩，如果 X 卵子碰到一个 Y 精子则生男孩，生男还是生女这个谜，到摩尔根这里才终于被揭破了。于是，摩尔根创立了著名的基因学说，并获得了 1933 年的诺贝尔生理
7、学及医学奖金。 遗传是基因决定的，那么基因又是由什么构成的呢？在显微镜下面看染色体上的基因，只不过是一些黑色条纹，很难看出它们的细微结构，因而也就无法说明基因是什么。 基因决定生物的遗传性状，孟德尔的假说被证实了，但是，摩尔根接着又向后人提出一个假说，他在自己的名著基因论的末尾写道：“我仍然很难放弃这个可爱的假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表了一个有机的化学实体。”真正的遗传物质 人类对细胞的研究不断深入，在研究细胞质、细胞核之后，又开始在分子水平上研究细胞，从而进入分子生物学，它要对生物细胞的分子结构进行探索，从而来破解基因之谜。 20世纪以来，人们已经知道：构成细胞的化学物质主要有两大
8、类：一类是蛋白质，另一类是核酸。蛋白质的基本结构单位是氨基酸，常见的蛋白质是由 20 种不同的氨基酸组成的，不同的蛋白质区别就在于所含氨基酸的种类数目和排列的次序不同。核酸之所以叫它核酸，是因为它最先在细胞核里找到的。它的基本单位叫核苷酸。核酸在细胞里的含量很少，一个鸡蛋里的核酸只占鸡蛋重的 20 万亿分之一，也就是说，20 万亿个鸡蛋所含的核酸的总量，不过等于一个鸡蛋的重量。 其实，早在摩尔根之前就有人在进行这方面的探索，不过当时没能引起人们的注意。1869 年，瑞典科学家米歇尔发现，细胞核主要由含磷物质构成。20 年后，人们发现这种物质是强酸，便称为核酸。后来，德国人科赛尔将核酸水解，又发
9、现它含有 3 种成分：核糖、磷酸和有机碱，而有机碱又含有 4 种成分：胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C) 、腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)，这样，人们对细胞核的认识有了更加深入的了解。 科赛尔的学生美国化学家莱文，又发现了一个事实：核酸里的糖比普通糖少一个碳原子，就叫它核糖；他又发现有些核糖少一个氧原子，就命名为脱氧核糖。由于核酸所含的糖不同，又分做核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。 在 1932 年春天召开的国际光疗会议上，作为物理学家的玻尔不怕别人说他班门弄斧，竟在各国医学家、生物学家面前作了一个光与生命的演讲。在演讲中，他没有就生物论生物，而是从量子力学出发，大谈物理与生物的互补原理，使
10、在场的许多专家听得茅塞顿开。 在听众当中，有一位年仅 26 岁的原子物理学家，他叫德尔布吕克。 德尔布吕克听完玻尔的演讲后，觉得生物学与物理学相比，生物学的微观世界还远没有被人涉足，而物理学的一些研究方法和原理却正可以用于这门新学科，生理现象所以比物理现象复杂，其原因就在于它是生命的体现，而生命之谜正在遗传，这是一个诱人的题目。于是，德尔布吕克暗下决心，改弦更张，由研究物理学转入研究生物学。 第二次世界大战前夕，欧洲科学家纷纷到美国避难，德尔布吕克也来到美国，在加利福尼亚的摩尔根研究基地工作。这时，他看到实验室里使用一种“噬菌体” 作为细菌和病毒研究的材料。这噬菌体是一种病毒，与其他生物的细胞
11、染色体的基因有一样的物理、化学属性，但它的结构简单得出奇：它有一个六角形的头，头部中心含有 DNA，头部后面拖着一条尾巴，尾巴稍上又有六根尾丝。当噬菌体感染细菌时，先用六根尾丝牢牢地粘附在细菌壁上，这时，它的尾部放出一种酶，把细菌的细胞壁溶解开一个洞，然后就可钻入。而且，它繁殖得很快，侵入大肠杆菌内后，只要 20 分钟就可繁殖数百个后代。这是一种细菌的“寄生虫” ，也能将其多种多样的性状传递给后代。 德尔布吕克见到这种东西不禁心中一喜，选择最简单而又典型的对象来研究，正是物理学中常用的办法。所以，他决定以这个噬菌体作为研究基因的突破口。 噬菌体头部含有 DNA，其他部分都是蛋白质，现在的问题是
12、要区分它进入大肠杆菌后，是靠哪一部分遗传、繁殖的。研究原子物理出身的德尔布吕克这回又表现出了他的优势，他采取了物理学研究方法中常用的放射性同位素标记法。 原来，DNA 中只存在磷，不存在硫，而蛋白质中大多是硫，只有极少的磷。于是，他和生物学家赫尔希等人设计了一个极其巧妙的试验：他们用放射性磷-32 和放射性硫-35 来分别给 DNA 和蛋白质作了记号，然后，用作了记号的噬菌体去感染大肠杆菌。这一招儿果然很灵，他们发现，当噬菌体侵入细菌内部时，是将身体外壳留在细胞壁外，而将 DNA 渗入细胞内，这通过记录到的磷-32 和硫-35 就可以分得一清二楚。 确实是只有 DNA进入了大肠杆菌内，但是，2
13、0 分钟后生成的噬菌体仍和原来一模一样，这就再清楚不过地证明只有 DNA 才是生物的遗传物质，执行遗传任务的并不是蛋白质，德尔布吕克因为这项发现而获得了 1969年的诺贝尔医学和生物学奖，被人称为“分子生物学之父” 。 DNA就是遗传物质，那么，它的结构怎么样?它是怎样实现遗传的呢? 和谐的双螺旋结构 1944 年，量子力学家薛定锷写了一本研究生物学的书生命是什么，他指出：遗传物质可能是由基本粒子连接起来的非周期结晶，就像电报中的电码，通过“”、“-”组合成一种密码，这种生命的密码被复制，传给后代，这就是遗传。这本书出版后，由于具有独特的见解而十分畅销。毕业于伦敦大学、曾专攻物理学的 F.H.
14、C.克里克，也像德尔布吕克一样改攻生物学。他来到英国剑桥的卡文迪许实验室进行研究，在这里，他遇到了从美国来这里搞研究的 J.D.沃森。两人见解相同，都想大干一场，于是，兵合一处，开始探求 DNA 的结构。 这个时期，世界上研究 DNA 结构的科学家一共有 3 组： 第一支人马是伦敦大学的威尔金斯所领导的小组，他们用物理办法，即用 X 射线作工具进行研究。他们认为：DNA 是生物高分子，普通光学显微镜根本看不到它的结构，而X 射线波长很短，穿过 DNA 分子时，射线打在分子的不同位置，造成在一些方向上加强，在另一些方向上减弱，这种现象叫做衍射。分析这种衍射图样，就可以确定原子间的距离和排列，这样
15、，就可以弄清它的分子结构。威尔金斯就用这种办法拍到了一张 DNA 晶体结构的照片，但并不是十分清楚，上面显现的是一片云状的圈圈点点。他不敢妄下结论，只猜想 DNA 的结构大概是螺旋形的。 第二支人马是美国的结构化学权威波林所领导的小组，也是采用 X射线作为研究工具。1951 年夏天，波林用 X 射线探测蛋白质的结构，顺利地得出阿尔法螺旋模型，离探明 DNA 的结构只有一步之遥了。第三支人马就是半路出家的沃森和克里克。 论实验条件，威尔金斯的实验室最好；论知识功底，波林最雄厚。但是，要论年龄，却是沃森和克里克最年轻，因而，他们的思想也最少保守。 沃森和克里克初出茅庐，日夜苦干，决心摸清 DNA
16、结构，首先夺魁。 1951 年 5 月，沃森在一个科学会议上遇见了威尔金斯，威尔金斯身边正带着几张 DNA 的 X 光衍射照片。沃森不耻下问，立即向威尔金斯虚心求教，并开口索要 DNA 的 X 光衍射照片。威尔金斯也不保守，不仅满口答应，还诚恳地向这位年轻人谈了自己的猜想。沃森惊喜异常，深受感动。 沃森回到卡文迪许实验室后，立即把收获告知了克里克，并同克里克一起进行研究。他们对不太清楚的照片进行分析，认为 DNA 的结构肯定是螺旋形的。 沃森拿起一个放大镜，又仔细地扫视着图面，突然，他把目光停在一个十字状的地方，对克里克说道：“这地方有个交叉，我看这种螺旋很可能是双层的，就像一个扶梯，旋转而上
17、，两边各有一个扶手。” 克里克也感到很兴奋，他说： “很有可能。威尔金斯小组的弗兰克林也认为它是双链同轴排列，现在看来这个问题就只差一层窗户纸没有捅破了。在这个双螺旋体里，到底 T、C、A、G 这 4 种物质怎样组合排列的，弄清这个也就弄清了 DNA 的模型。” “看来，我们现在的主攻方向应该是制出一个 DNA 模型，有了这个模型才能说清遗传机理。” 他们找来金属绞合线，又参考了弗兰克林测得的一些数据，在实验室的车间里开始制作模型。他们反反复复，做成一个又拆掉，拆了一个又重作，但是，连续十几个月，他们无论怎样摆弄，总是找不到一个理想的模型。 一天，他们正在实验室里累得满头大汗，寻找着理想的模型
18、，突然，他们的助手推门进来，紧张地对他们说： “有最新消息了!” “什么新消息 ?” “波林已经宣布，他完成了 DNA 模型，是三股螺旋!” 这个消息非同小可，就是说在这场研究 DNA 结构的竞赛中，对手已经超过了他们，冲到了终点，夺取了桂冠。刚才还是一种迷惘的烦恼，现在更是一种失败的沮丧。克里克一屁股坐在椅子上，顺手将那些乱七八糟的木棒、线头推到一边，沃森也痴呆呆地站在那里，半天才自言自语道： “三螺旋，这不大可能吧?” 事实上，他们的确是虚惊了一场，其他实验室随后的试验都表明，波林的三螺旋的模型并不能解释 DNA的结构。 沃森和克里克经过这场虚惊之后，对他们自己的思路更加坚信，加紧了模型制
19、作工作。卡文迪许实验室的车间也为他们帮了大忙。 1953 年元旦刚过，沃森和克里克就制出了一个新模型：在两股糖与磷酸的螺旋链之间，夹着一一相同的碱基，A 基与 A 基相对，T 基与 T 基相对。这种模型倒是与已知的资料情况相符，但是，构型却有点别扭，因为碱基分子大小不同，使两条外骨架发生了扭曲，看上去令人不舒服。 沃森坐在桌旁，对着这个奇怪的模型陷入了沉思，他认为这样别扭的结构一般来说是不可能的。因为自然界中的生物都常常以一种美的、合理的结构存在，他想神秘的DNA 也应该具有一种和谐的、美的结构，而绝不应该这样歪歪扭扭。沃森这样想了一会儿，便把碱基拆了下来。重新换了个位置，大小搭配，让 A 基
20、和 T 基配对，G 基和 C 基配对，这样一来，面前的模型宛如一条凌空翻舞的彩绸，那样舒展自如，而且又符合前不久关于 DNA 结构的另一项发现：A、T 两基的数目与 G、C 两基的数目都正好相等。 DNA 结构之谜从此解开了! 沃森和克里克又惊又喜，顾不得疲劳，立即动手撰写论文。写完论文后，他们又给编辑部写了一封信。信中说： “这确是个奇特的模型，不过，既然 DNA 是个不寻常的物质，我们也就敢作不寻常之想了。” 1953年 4 月，沃森和克里克的论文在英国的自然杂志上发表，虽然他们的论文只不过是千把来字，但是它却可以与达尔文的物种起源相比美，它开创了分子生物学的新时代。 在研究 DNA 结构
21、的 3 支力量中，沃森和克里克资历最浅，却首先夺魁，正是得力于他们敢于大胆想象，不循常规。为此，他们同威尔金斯一同获得了1962 年度的诺贝尔医学和生理学奖金。 曾经一度领先的波林最终没能取胜。当他看到沃森和克里克的研究成果后，十分后悔他自己的疏忽，直到 1974 年，他还遗憾地说： “我深知核酸内含有嘌呤和嘧啶，但为什么就没有想到给它们配对呢？我总在探讨三螺旋，就是没有去试一下双螺旋。哎！那些极简单的概念，有时竟是这样难以捉摸。” 按照沃森和克里克的模型，遗传信息是怎样传递的呢？在这条双螺旋中，两股糖和磷酸组成梯子的两侧 A-T、C-G 连成梯子的横杠，在一个人体细胞中，DNA 梯子全长约有
22、 1 米，所包含的横杠不下 60 亿条之多，一个人的基因，它可能是梯子的一段，约有 2000 条横杠。当细胞繁殖的时候，这条双螺旋就从中间分开，犹如链一样从中间分成两半儿，这时，每一个碱基对都拆开了，但是，这剩下的一半儿在浮游细胞核内的分子中很快就找到了新的伴侣，A 又与新的 T 结合，G 又与新的 C 结合，这样，就形成两个与原来的 DNA 一模一样的复制品，这就是生命的遗传，如果 DNA 在复制过程中出一点儿意外，就会造成物种的突变。破译遗传密码 1958 年，克里克在 DNA 双螺旋模型的基础上，提出了分子生物学的中心法则：通过 DNA 复制，生物体的遣传信息传给子代；通过转录和翻译，遗
23、传信息传给 RNA 和蛋白质，从而决定细胞的表型。当时已经证明蛋白质是在核糖体上合成的。 蛋白质由 20 种氨基酸按不同的次序排列组成，DNA 由 4 种核苷酸组成，这 4 种核苷酸的区别就在于它分子里的有机碱基不同：A、G 、C、T 。蛋白质的氨基酸顺序与核酸的核苷酸顺序之间的联系被称为遗传密码。 不论是动物、植物，还是微生物，它们都把各自的遗传密码传给下一代，下一代就按照这个密码生长发育。就拿“种瓜得瓜，种豆得豆”来说，瓜里有瓜的遗传密码，豆里有豆的遗传密码，代代相传，互不干涉。我们人类祖祖辈辈传下来的遗传性状，都是以核苷酸不同排列次序表现的密码形式，集中“记录” 在核酸分子上，由核酸分子
24、带到下一代去的。鸡蛋里没有鸡毛、鸡冠，也没有鸡心、鸡肝，但鸡蛋里有核酸分子，核酸分子上则有他们的密码，这密码传到了下一代，使它在发育过程中，通过蛋白质合成表现为鸡毛、鸡冠、鸡心、鸡肝等等，成为一只小鸡。 DNA 上怎样携带大量的遗传基因呢?这正是薛定锷假设的密电码。构成 DNA 的 4 种核苷酸，每次取出 3 个构成一组，这样排列组合，便有了足够多的遗传基因。60年代末用电子显微镜摄到的放大了 730 万倍的 DNA 照片已经证明了这一点，而科学家的一个目标就是要破译这些密码。 到 1966年，经过克里克、霍拉纳、尼伦伯格等科学家的努力，已经把全部遗传密码都破译了，并且把它们编成了密码表。这些
25、遗传密码全都是三联密码，每 3 个核苷酸组成 1 个“密码子”，由各种密码子组合排列，就能代表成千上万个遗传信息。遗传信息在核酸中以 3 个核苷酸为一个密码，决定蛋白质中的一个氨基酸，一连串的 3 个核苷酸密码排列成一个基因储存在 DNA 分子中，通过 RNA 聚合酶的作用，依照 DNA 双链中的一条链为模板，通过碱基配对，转录产生的 RNA 忠实地接受了来自 DNA 的信息，细胞内合成蛋白质的机器核糖体按照 RNA 的核苷酸序列，每 3 个核苷酸合成一个氨基酸，最终合成出了相应的蛋白质。 遗传信息以核苷酸顺序的形式储存于 DNA 中，这种信息的容量非常大，人类基因组共约有 30 亿碱基对，估
26、计有 10 万个基因，迄今已测定的人基因组核苷酸顺序约有1%，大部分基因尚不清楚，迄今为止的研究证明，除了个别情况外，遗传信息流向的中心法则在生物界是普遍适用的，遗传密码在从微生物到人的所有生物中也是通用的。诱人的应用前景 DNA 双螺旋结构的发现，为生物学的发展开拓了广阔的前景。比如：“许多新的生物技术的创立；限制性内切酶的发现；DNA 重组技术的建立；DNA 测序方法的创立；基因突变技术的发明；DNA 扩增技术等等。这些技术都是建立在 DNA 双螺旋基础上的，它们已成为分子生物学基础研究的极有用的工具，同时，也为生物技术的应用带来了革命性的变化，蛋白质工程、酶工程的发展都是应用这些技术的结
27、果。1965 年，中国科学家在世界上第一次人工合成了胰岛素。这种胰岛素过去都是从牛、猪、羊等牲畜胰腺中提取的，产量很低，100公斤原料中只能生产几克，1 头牛的胰腺中制出的胰岛素也只够 7个病人治疗 1 天。1977 年，美国科学家已经成功地把大白鼠的胰岛素基因转移到大肠杆菌里，使大肠杆菌获得了生产胰岛素的基因，得到了初步成果。1978 年，美国科学家将人工合成的人胰岛素基因引入大肠杆菌，使大肠杆菌成为生产人胰岛素的“活工厂” 。这种“细菌工厂”生产的胰岛素，它的化学成分与人胰岛素完全一样，它还可以避免用动物脏器生产胰岛素所产生的副作用，如过敏反应、抗体反应等等。 1973 年，美国科学家第一
28、次实现了按人的意志来制造新的生物，他们将大肠杆菌的一个抗四环素与一个带抗链霉素的遗传信息的基因重新组合，又放回大肠杆菌中复制，结果，新的菌种就同时既抗四环素又抗链霉素。这预示着人类在生命领域也将要大显身手了。比如，脑激素是治疗糖尿病的良药，但是，过去要从牲畜的脑浆中提取，10 万只羊脑才能提取 1 毫克。1977 年，日本科学家已经能人工合成脑激素的遗传基因，让那个繁殖很快的大肠杆菌按照这个基因去复制脑激素，它果然顺利地完成了任务。提取 1 毫克脑激素，只需要 2 升大肠杆菌培养液，成本只有 30 美分。用生物的方法固定空气中的氮，也是生物学的一大发展。1972 年，美国科学家把一种能固氮的细
29、菌的固氮基因转移到大肠杆菌里，获得成功。1976 年，英国科学家用限制性核酸内切酶，把一种带有固氮基因的质粒切开，接到另一种质粒上，获得成功。这样，就有可能把豆科植物根瘤菌的带有固氮基因的质粒用同样的方法接在某种植物的质粒上，然后引入植物细胞，实现固氮基因由细菌到植物的转移，从而不再需要施用化肥。1974 年，科学家进行了将动物细胞里的 DNA 分子在细菌细胞里进行复制的试验，获得了成功，科学家把限制性核酸内切酶切下来的南非蟾蜍的 DNA 片段，在连接酶的作用下，转接到大肠杆菌质粒的 DNA 上，并且带到大肠杆菌细胞里去，结果，产生出具有蟾蜍特性的 DNA 分子。 1995 年 5 月，又有新
30、消息传来：美国科学家雷格文特尔第一次破译了一种天然生长有机物流感嗜血杆菌的全部遗传密码，揭示了组成生命的1830121 个 DNA 碱基链。威斯康星大学的弗雷德里克 布拉特纳博士对此评论说： “这的确是难以置信的历史性时刻，这项成果表明，科学家有能力以某种有机物的整个遗传序列为对象，并且从序列分解至基因。这是遗传学家长期以来一直梦寐以求的。” “这项发明的意义在于，在获得有机物基因全套序列方面，遗传学整个模式发生了翻天覆地的变化。” 人类认识世界是为了改造世界，科学家们还在不断地取得新的研究成果，随着人类解开遗传之谜和生命科学的发展，在不远的将来，人类将可以按自己的意志来制造新的生物，将可以通
31、过修复和调节基因来治疗疾病，改造生命自身。例如：癌症是人类的大敌，现在已经知道，导致细胞癌变的物理或化学的因素都直接或间接地作用在脱氧核糖核酸上。细胞癌变是基因表面调节控制失灵引起的，表现在蛋白质、酶、细胞表面性质等的紊乱，这就为利用生物工程控制与治疗癌症提供了可能。人类的遗传病多种多样，其原因就是因为基因发生了突变，有时只要是其中一个碱基的变化，也会合成异常结构的蛋白质。蛋白质结构异常，功能随着改变，于是出现相应的病理变化，这就是遗传疾病。如果把健康的基因引入到患者的细胞中，取代或矫正有缺陷的基因以根治疾病，这种方法就是所谓的“基因治疗” 。 试想，当人类对大自然还不甚了解时，曾经是那样的盲目、被动地受着自然的嘲弄，但是，随着自然之谜的揭开，一天天地，人类终于成了自然的主人。今天，随着生命之谜的揭开，人类对自身的认识已出现了一个飞跃，其意义绝不亚于当初哥白尼创立日心说。从此，人类已经不但能够改造世界，而且还能改造自己的生命。科学将使人类在宇宙间获得最充分的自由。摘自：南京科普之窗
