DNA之父告诉您:人类首次发现天然的转基因现象--冠瘿病

(副标题:您会反对天然的转基因工程师——根瘤农杆菌吗?)

【前言】现在转基因工程在中国之争正如火如荼地开展,让我们来看看DNA的双螺旋结构的发现者之一——诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森(JAMES.D.WATSON)等的文章,正本清源,寻找:什么是人类首次发现的自然界产生的转基因现象?天然的转基因工程师——根瘤农杆菌,是如何转基因的?是谁发现的?少数人认为,凡是天然的就是安全的,凡是后天技术改造的就不安全,但自然界存在的转基因工程时时发生,它是怎么变成了人类所掌握的转基因工程技术呢?

  

James Dewey Watson

冠瘿病(crown gall disease)会使植物茎部长出丑陋的“肿瘤”,称为虫瘤(gall)。那是由一种常见的土壤细菌“根瘤农杆菌”(Agrobacterium tumefaciens)所引起的,这种细菌会感染植物被草食性昆虫咬伤的部位。

  

图1 植物感染根瘤农杆菌后得了冠瘿病,这是人类首次发现的自然界产生的转基因现象

这些寄生细菌发动攻击的方式令人惊异。它先建立一个管道,从这个管道把自己的遗传物质包裹送入植物细胞内。这个包裹里含有取自一种特殊质体的DNA片段(博主注:质粒),这段DNA在用蛋白质保护膜包装后,才经由管道送出去。

包裹在送出后,会像病毒DNA一样,和宿主细胞的DNA结合。然后,DNA片段在寄宿后,不是像病毒一样大量制造自己的复本,而是制造植物生长激素和当做细菌养分的特化蛋白质。这样可以形成一个正反馈回路,同时刺激植物细胞分裂和细菌生长:生长激素促使植物细胞更快速地增殖,而入侵的细菌DNA会在每一次细胞分裂时,和宿主细胞的DNA一起复制,因此可以制造愈来愈多的细菌养分,以及植物生长激素。

对植物而言,这种疯狂失控的生长结果是一个瘤状肿块,亦即虫瘿;对细菌来说,虫瘿就像被迫替细菌制造所需物质的植物工厂,而且产量还不断增加。根癌农杆菌的寄生策略可以说非常聪明,它把剥削植物变成了一门艺术。

根瘤农杆菌寄生方式的细节,是20世纪70年代时由西雅图华盛顿大学的奇尔顿(Mary-Dell Chilton),以及比利时根特自由大学(Free University of  Ghent)的范孟塔古(Marc van Montagu)和谢尔(Jeff Schell)解开的。

当时有关重组DNA的辩论正在爱希勒玛和其他地方如火如荼地开展。后来奇尔顿和她西雅图的同事挖苦道,其实根癌农杆菌早就“公然违反了美国国家卫生研究院的方针”,因为它在没有P4防护设施的保护下,把DNA从一个物种转移到另一个物种身上。

。。。

根瘤农杆菌是将外来DNA送入植物体内的现成输送系统,它就像一个天然的基因工程师。

1983年1月,在迈阿密举行的一场划时代会议上,奇尔顿、孟山都公司的豪许(Rob Horsch)、以及谢尔各自发表了独立的研究结果,证实根瘤农杆菌足以担当大任。

。。。

于是就有奇尔顿的新雇主先正达公司(Syngenta)和孟山都公司的专利之争,侵权与反侵权之争。。。也就有了全世界的转基因作物的大量出现!

图2  转基因抗虫棉的构建示意图(找不到根瘤农杆菌直接感染植物的图,用此代替)

————节选《DNA 生命的秘密》【美】詹姆斯·沃森 安德鲁·贝瑞 著      陈雅云 译

《DNA——生命的秘密》是诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森集50年研究思考之大成,体现出一位科学家对自然杰作的由衷赞叹,以及一位人文主义者对人类的深切关怀,注定成为记述这时代伟大科学旅程的史诗。

注:图片来自网络,不作任何商业用途,特此致谢!

(副标题:您会反对天然的转基因工程师——根瘤农杆菌吗?)

【前言】现在转基因工程在中国之争正如火如荼地开展,让我们来看看DNA的双螺旋结构的发现者之一——诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森(JAMES.D.WATSON)等的文章,正本清源,寻找:什么是人类首次发现的自然界产生的转基因现象?天然的转基因工程师——根瘤农杆菌,是如何转基因的?是谁发现的?少数人认为,凡是天然的就是安全的,凡是后天技术改造的就不安全,但自然界存在的转基因工程时时发生,它是怎么变成了人类所掌握的转基因工程技术呢?

  

James Dewey Watson

冠瘿病(crown gall disease)会使植物茎部长出丑陋的“肿瘤”,称为虫瘤(gall)。那是由一种常见的土壤细菌“根瘤农杆菌”(Agrobacterium tumefaciens)所引起的,这种细菌会感染植物被草食性昆虫咬伤的部位。

  

图1 植物感染根瘤农杆菌后得了冠瘿病,这是人类首次发现的自然界产生的转基因现象

这些寄生细菌发动攻击的方式令人惊异。它先建立一个管道,从这个管道把自己的遗传物质包裹送入植物细胞内。这个包裹里含有取自一种特殊质体的DNA片段(博主注:质粒),这段DNA在用蛋白质保护膜包装后,才经由管道送出去。

包裹在送出后,会像病毒DNA一样,和宿主细胞的DNA结合。然后,DNA片段在寄宿后,不是像病毒一样大量制造自己的复本,而是制造植物生长激素和当做细菌养分的特化蛋白质。这样可以形成一个正反馈回路,同时刺激植物细胞分裂和细菌生长:生长激素促使植物细胞更快速地增殖,而入侵的细菌DNA会在每一次细胞分裂时,和宿主细胞的DNA一起复制,因此可以制造愈来愈多的细菌养分,以及植物生长激素。

对植物而言,这种疯狂失控的生长结果是一个瘤状肿块,亦即虫瘿;对细菌来说,虫瘿就像被迫替细菌制造所需物质的植物工厂,而且产量还不断增加。根癌农杆菌的寄生策略可以说非常聪明,它把剥削植物变成了一门艺术。

根瘤农杆菌寄生方式的细节,是20世纪70年代时由西雅图华盛顿大学的奇尔顿(Mary-Dell Chilton),以及比利时根特自由大学(Free University of  Ghent)的范孟塔古(Marc van Montagu)和谢尔(Jeff Schell)解开的。

当时有关重组DNA的辩论正在爱希勒玛和其他地方如火如荼地开展。后来奇尔顿和她西雅图的同事挖苦道,其实根癌农杆菌早就“公然违反了美国国家卫生研究院的方针”,因为它在没有P4防护设施的保护下,把DNA从一个物种转移到另一个物种身上。

。。。

根瘤农杆菌是将外来DNA送入植物体内的现成输送系统,它就像一个天然的基因工程师。

1983年1月,在迈阿密举行的一场划时代会议上,奇尔顿、孟山都公司的豪许(Rob Horsch)、以及谢尔各自发表了独立的研究结果,证实根瘤农杆菌足以担当大任。

。。。

于是就有奇尔顿的新雇主先正达公司(Syngenta)和孟山都公司的专利之争,侵权与反侵权之争。。。也就有了全世界的转基因作物的大量出现!

图2  转基因抗虫棉的构建示意图(找不到根瘤农杆菌直接感染植物的图,用此代替)

————节选《DNA 生命的秘密》【美】詹姆斯·沃森 安德鲁·贝瑞 著      陈雅云 译

《DNA——生命的秘密》是诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森集50年研究思考之大成,体现出一位科学家对自然杰作的由衷赞叹,以及一位人文主义者对人类的深切关怀,注定成为记述这时代伟大科学旅程的史诗。

注:图片来自网络,不作任何商业用途,特此致谢!


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