科海泛舟指出:
1.1995年初我国互联网的水平及影响力想必大家也知道。当然张颖清后来也没有在自己的网站上发表他的反驳文章,这确实是他的问题。但我还是要说他有问题不等于别人就没有问题。方舟子已经在海外有自己知名度很高的网站可以随便发文章了,那他不是仍认为《新京报》不登其反驳文章不妥吗?
2.再说一遍,《中国科学报》不是学术刊物!
3.我一直就没有在这里讨论生物学问题。即使张颖清的学术观点确实是错的,他的全息生物学确实没有学术价值,也不等于他就是在搞伪科学。赵南元在文中提到的“冷聚变”也是《伪科学曝光》一书中探讨的一个例子。不过庆承瑞在那篇文章里并没有把它称为伪科学而是称为“病态科学”,虽然与赵南元把它称为“错误的科学”的观点不太一样,但也不是仅根据“冷聚变”说有错就把它称为“病态科学”。总之错误有多种,不能说凡有错误就都是伪科学错误。判定某一学说是伪科学仅仅指出它有错误是不够的,还要指出它有伪科学的特征。
为此,我找来了张颖清《基因工程的新方向―― 强化期望性状转基因组合工程》一文。
这篇论文很长,希望楼上(科海泛舟)看过之后,再说“他的全息生物学确实没有学术价值,也不等于他就是在搞伪科学”这样的话。
别看这篇文章的确是发表在正式的学术刊物上,但是看了这篇文章的观点,我只能说这是伪科学。我很高兴国家没有继续给他投入经费。这种"研究"只能是浪费国家的钱财。
以下是张颖清的文章。
附:基因工程的新方向―― 强化期望性状转基因组合工程
张颖清 (山东大学全息生物学研究所)
提要:转基因操作迄今只能转移单个简单基因,但决定某一经济性状或期望性状的却是由许多基因组成的基因组合。从基因组中分离决定期望性状的基因组合,目前基因工程的常规方案是不可能达到的,这是因动植物的基因组排序在相当长的历史时期内都不可能实现。本文提出,在最佳期望性状表现的时期,在最佳期望性状部位提取和纯化期望性状的mRNA组合,经反向转录得到的cRNA,即是期望性状基因组合的临摹本,可对该临摹本克隆化和进行基因组合转移,从而制造出显著强化了期望性状的动植物新品种。
关键词:基因工程 转基因 克隆化反向转录 基因组合转移 新品种
基因工程的研究已经取得了一系列辉煌的成就,如将人胰岛素A链基因和B链基因转移到大肠杆菌,从大肠杆菌中制备出可供药用的人胰岛素,将生长激素释放因子基因导人小鼠中,使其生长速度提高25~50%。但是,迄今能够进行转移的只是单个基因,最多不超过两个基因。而生物的一种性状却是由多种基因共同控制的。按照目前的转基因技术方案,即分离出基因或合成基因后克隆化和转入受体的方案,是不可能做到多种基因转移的。因为现在的技术方案还不能把针对某一性状特别是重要经济性状的多种基因分离出来。这是基因工程面临的一个巨大难题。
笔者在全息胚学说、高活性基因组合理论基础上提出的旨在强化生物体期望性状的强化期望性状转基因组工程,则可以在不必从基因组中直接分离出期望性状基因组合的前体下,巧妙地得到期望性状基因组合的临摹本,以便对其克隆化和进行转移,从而制造出具有强化了期望性状的动物和植物新品种,使生物发生符合人类需要的十分显著的定向变异。如制造出产量提高几倍的谷物新品种或者使葡萄浆果和苹果一样大。显然,强化期望性状转基因组合工程有着十分重大的经济利益和令人鼓舞的发展前景。
一、分离期望性状基因组合的新方案 期望性状基因组合是在生物的基因组中支配人类所期望的性状的基因组合。如果能够将期望性状基因组合在体外克隆化,然后将期望性状基因组合的众多拷贝转移人同种生物的受精卵,则会产生期望性状得到强化的后代,这就相当于效果十分强烈的按人类要求的定向变异。如果将期望性状基因组合的众多拷贝转移人异种生物的受精卵,则会使异种生物也较强地表现这种期望性状,这就相当于效果十分强烈的按人类要求的杂交育种。 期望性状基因组合是由许多基因组成的,在基因组中不一定连在一起,也不一定在同一条染色体上。由于与人类生括有关的动物或植物的基因组DNA测序在相当长的历史时期内都是不可能完成的,从基因组中直接分离出期望性状基因组合的希望就更加渺茫。耍想分离到期塑性状基因组合,必须寻求新的途径。 笔者提出的新方案如下。在生物体的期望性状表现最佳的发育阶段,在最佳的期望性状排位有着期望性状的最强表现。这表示在这一部位期望性状基因组合在进行最佳状态的转录,这也表示在这一部位有着与期望性状基因组合互补的mRNA组合。可将与期望性基因组合互补的mRNA组合命名为期望性状mRNA组合。完全可以做到从期望性状部位分离出期望性状mRNA组合,并在体外反向转录出与期望性状mRNA组合互补的cDNA组合。可将与期望性状mRNA组合互补的cDNA组合命名为期望性状cDNA组合。期望性状cDNA组合就是期望性状基因组合的临摹本。可以用期望性状cDNA组合来代替期望性状基因组合进行克隆化和基因组合转移,得到的转基因组合动物或转基因组台植物的期望性状可以有十分强烈的表现。概括地讲,我提出的分离期望性状基因组合的技术方案是:从最佳期望性状部位提出期望性状mRNA组合,经反向转录得到的期望性状cDNA组台即是期望性状基因组合的临摹本。 但是,用期望性状基因组合临摹本来代替期望性状基因组合进行克隆化和基肉组台转移,转入受体的期望性状基因组合的临摹本多拷贝能够保证其有转录活性吗?确实,会有相当于一部分期望性状基组合的临摹本是加工基因,可能没有转录活性。这是因为被期望性状基因组合所转录的期望性状mRNA组合,在被转录出来之后,会有一小个加工的过程,即去内含子、5'端戴帽、 3' 端加尾和甲基化。但反向转录在前体 mRNA被加工之前和之后都会进行,所以 必然有一部分未被加工过的期望性状 mRNA反向转录而来的cDNA在转基因组合操作之后,仍然会显示出转录活性。况且.即使是已被加工过的期望性状mRNA,在制备出相应的eDNA之后,也还可以通过加启动子、切割、连接等修饰操作,以保证在进行转基因组合操作之后,在转基姆组合动物或植物中仍然具有转录活性。 根据全息胚学说,一个生物体的期望性状部位是由多级别的多个全息胚组成的。在选取供提取期望性状mRNA组合的组织时,必须按照全息胚学说和生物全息律选择期望性状表现最突出的部位即最佳期望性状部位。最佳期望性状部位的选取原则,与全息胚定域选种法中当期望性状部位是一个或多个全息胚时的基本选取原则相同。首先把整个个体作为一个大的全息胚,确定最佳期望性状部位,然后将最佳期望性状部位中与其周围的部分有着相对明确边界的相对独立的部分确定为第二级全息胚,在第二级全息胚未来器官图谱中与整体最佳期望性状部位同名的部位,即是第二级全息胚上的最佳期望性状部位;如果第二级全息胚上的最佳期望性状部位又可以分出第三级全息胚,则在第三级全息胚的未来器官图谱中与整体最佳期望性状部位同名的部位,即是第三级垒息胚上的最佳期望性状部位……这样,一直找到期望性状表现最强的部位作为提取期望性状mRNA组合的部位。例如,棉花的期望性状是棉纤维。包括根部在内的整个植株是第一级全息胚,中部枝(即地上部分的中下部枝)结铃性状最好,是整个植株的最佳期望性状部位;在中部铃的每瓤籽棉,又各是一个全息胚,每瓤籽棉的中部棉子又是每瓤子棉这样全息胚的最佳期望性状部位,中部棉子上着生的纤维较长;在中部棉籽上,近合点端又是棉子这一全息胚的最佳期望性状部位,这一部位酊纤维较长。这样,对于棉 花来说,应该取中部枝上的中部铃的中部棉 籽近合点端的突起的生毛细胞作为提取期望性状mRNA组合的材料。这种在个体整体逐级包含的多级全息胚中,逐级确定最佳期望性状部位,最终找到期望性状表现最强的部位的方法,称之为最佳期望性状部位的逐级全息胚确定法,可以作为在强化期望性状转基因组台工程中确定提取期望性状mRNA组合的部位和在全息胚定域选种法中确定作为繁殖材料(种子、芽、插条、接穗、组织、细胞等)部位的通用方法。并且,提取期望性状mRNA组合还应在期望性状表现最强部位的最佳期望性状表现时期进行。这可以称为期望性状最强部位的期望性状最佳时期取材法。例如,棉花以多产棉纤维作为期望性状,在通过最佳期望性状部位的逐级全息胚确定法所确定的提取期望性状mRNA组合的部位,期望性状最佳表现时期,是在开花后的15~20天。在这一时期,生毛细胞在伸长和千物重增长方面都处于最佳状态。 通过最佳期望性状部位的逐级全息胚确定法来确定期望性状的最强表现部位,和采取在期望性状最强部位的期望性状最佳时期取材法来确定分离供提取期望性状mRNA组合的部位的时间,其总目的是要在取材部位做到期望性状基因组合占正在表达的基因的主要部分,或在取材部位基本上是只有期望性状基因组台在表达着。从而由取材部位提取到的总mRNA中,期望性状mRNA组合占主要部分或基本上都是期望性状mRNA组合。即要保证所提取的期望性状mRNA组合的纯度和数量。 一个全息胚各部位的高活性基因组合的差别造成了这个全息胚的分化即该全息胚各部位的分别特化,使全息胚成为一个胚胎。但同时,一个全息胚又有着由以上级别全息胚所决定的总体特化,所以,一个全息胚内部各部位的分别特化是在总体特化的基础上或背景中。因此一个全息胚不同部位的高活性基因组合内容有一部分是共有的,这就决定了在全息胚期望性状部位提取到的总mRNA不完全性状mRNA组合,而有一部分是背景或本底mRNA。通过最佳期望性状部位的逐级全息胚确定法和采取期望性状最强部位的期望性状最佳时期取材法,可以在所提取的总mRNA中尽量降低背景mRNA的成份,使期望性状mRNA组合达到最大限度的纯化。这样,在期望性状最强部位的组织或细胞中提取到的总mRNA,就主要是期望性状基因组合的转录产物一一期望性状mRNA,虽然会有一定的背景mRNA成份,但足可以在强化期塑性状转基因组合工程中使用了。 若想得到更纯化的期望性状mRNA组合,必需对用上述方法粗提到的期望性状mRNA组合进行进一步的纯化。纯化的原理是:将粗提到的期望性状mRNA组合与在非期望性状部位提取到的总mRNA通过某种方法进行内含mRNA的分析和对比,粗提到的期望性状mRNA组合与在非期望部位提取到的总mRNA中相同的部分即是本底mRNA,可以被去除。例如,通过含羟甲基汞的凝胶电泳方法可以分离出粗提到的期望性状mRNA组合。这种粗提到的期望性状mRNA中与在非期疆性状提取到的总mRNA中,在凝胶电泳中迁移速率相同的部分即本底mRNA,并把本底mRNA从租提到的期望性状mRNA组合中去除。用这种方法提纯的mRNA,在离体蛋自合成系统中将转译良好,并且会是利用反转录酶合成cDNA的有效模扳。
二、强化期望性状转基因组合工程 蛋白质合成是发生在核糖体同mRNA分子结合过程中的。细胞中的核糖体数量,与任何一种mRNA分子数目相比,都是大大超量的。所以,如果增加某种mRNA分子的数量,就可以提高相应的蛋白质的合成速率,也就可以增强在生物体中这种蛋白质所决定的性状。如果在基因组中增加某种基
因的拷贝数目.就可以达到增加相应的mRNA分子数量,增强生物体某种性状的目的. 在动物和植物的细胞基因组中,如果增加全部基因的拷贝数目,就可以使整个生物体的各种性状都得到加强;如果增加一种基因的拷贝数目,就可以使这种基因所支配的性状得到加强;如果增加某一基因组合的拷贝数日,就可以使这一基因组合所支配的性状得到加强。大景事实证明,增加一套或数套所有基因的拷贝数,即使染色体按某种倍率增加,就会使整个生物体的各种性状都得到全面的强化。如,同一物种的二倍体植物的体型、寿命等多种性状都比单倍体的强;多倍体植物又比二倍体植株大,相应的花朵、果实、种子也大。 转基因的事实是:在某种生物中原来并没有某种基因,但转入的这种外来基因,具有众多的拷贝,结果是这种基因所支配的性状在转入的生物有着强烈的表现,且这种性状的表现比原来具有这种基因的生物还要强得多。例如,用50万只羊脑组织,才能分离到5毫克的脑激素制品。而将脑激素基因的众多拷贝移人大肠杆菌,大肠杆菌细胞就能够较多地合成脑激素,以至于只要9升的发酵液就可以生产出相当于50万只羊脑的脑激素产量; 全息胚定域选种法,是在基因组中增加某种基因组合的拷贝数目,以达到强化生物某种性状的目的。1985年提出了期望性状、期望性状部位、期望性状高活性基因组合等概念,并认为:在同一多细胞生物体内.虽然不同的部位部有相同的一套基因,但某一部位细胞内的所有基因井不随时都在产生它们能够产生的相应的mRNA和相应的蛋白质。在同一部位,一些基因会显示出较大的活性,而另一些基因却在某种程度上被抑制。把生物体某一部位的所有处于高活性的基因的总和称为高活性基因组合,则生物体某一部位的特定性状是这一部位高活性基因组合表达的结果。 笔者提出的高活性基因组合理论cDNA返接与缺失动态平衡论,既然在生物体的期望性状部位,支配期望性状的基因组台即期望性状基因组合处于高活性状态,那么,就会转录出较多的对应期望性状的mRNA组合,并产生较多的相应的cDNA组合即期望性状基因组合的临摹本,从而会有较多的期望性状基因组合的临摹本返接到细胞基因组中,增加了期望性状部位细胞基因组中期望性状基因组合的拷贝数目。在期望性状部位取种(或芽、插条、接穗、组织、细胞等)进行有性或无性生殖,就会使新个体的期望性状得到加强。这是全息胚定域选种法的分子基础。全息胚定域选种法是在全息胚最佳期望性状部位取繁殖材料以在后代加强期望性状的方法。全息定域选种法和全息胚定时选种法,都是在自然条件下,通过cDNA返接的方式,在基因组中扩增期望性状基因组合拷贝数量以在后代加强期望性状的方法。 如果在上述全息胚定域选种法分子机制的一个环节,即在期望性状部位由于期望性状基因组合的高活性而有较多的对应期望性状的mRNA组合的环节,将这样的对应期望性状的mRNA组合从生物体中分离出来.在体外反向转录为期望性状cDNA组合,并制备期望性状cDNA组台即期望性状基因组合的临摹本的众多拷贝然后再将这众多拷贝送入生物体的合子或能发育成新个体的细胞中,使这众多拷贝和受体的基因组合相整合。由这样的合子或细胞发育成的个体,期望性状必然有非常强的表现。 本人把在体外制备期望性状基因临摹本的多拷贝,转入基因组中,以加强生物的期望性状的方法命名为强化期望性状转基因组合工程,也可简称为转基因组合工程。通过转基因组合工程得到的期望性状强化了的动物或植物,可以称为转基因组合动物或转基因组合植物。强化期望性状转基因组合工程的要点是:在一种动物或植物的个体,在期望性状表现最强的发育阶段,在期望性状表现最强的部位提取期望性状mRNA组合,然后制备与期望性状mRNA组合互补的期望性状cDNA组合,并使期望性状cDNA组合克隆化,从而制备出期望性状基因组合临摹本的多拷贝,将这样的多拷贝再转移入原来物种或其他物种的合子中或能够发育成新个体的单个细胞中.从而制造出期望性状非常强的转基因组合动物或植物。 强化期望性状转基因组合工程可以说是由全息胚定域选种法与全息胚定时选种法基本思想和基因重组基本技术组合而成的新的基因工程,这是基因工程的一个极为重要的新方向。 强化期望性状转基因组合工程的操作步骤如下。
1.确定所要强化的期埋性状。明确在一次转基因组台操作中,需要强化的什么性状。例如,棉花是要多产优质棉纤维;水稻或小麦是要提高籽粒的产量。
2.确定取材部位和时间。确定取材部位和时旧的总原则是:取材部位,即用来分离期望性状mRNA组合的部位,期望性状基因组合应占正在表达的基因的主要部分,或在取材部位基本上只有期望性状基因组合在表达着。实现这一取材目标的最好办法是最佳期望性状部位的逐级全息胚确定法和期望性状最强部位的期望性状最佳时期取材法并用。例如,在以提高棉花纤维产量和质量为目标的强化期望性状转基因组合操作中,应取中部枝上的中部铃的中部棉子近合点端的突起的生毛细胞作为取材部位,而且.应在开花后的15~20天取材。
3.取材。在由步骤2所确定的取材时间内,从动物体或植物体上取出由步骤2所确定的期望性状最强的部位的细胞或细胞群。
4 1提取和纯化期望性状mRNA组合。从步骤3所得到的期望性状最强的部位的细胞或细胞群中提取总RNA.即是粗提到的期望性状mRNA组合。提取方法很多。例如异硫氰酸胍热苯酚法,是使RNA在强变性剂一异硫氰酸胍试剂中提取,热酚和蛋白酶K去除蛋白质。粗提到的期望性状mRNA组合可以直接用于制取cDNA,也还可以再通过去除本底mRNA的方法加以进一步的纯化。纯化的基本方法是,将粗提到的期望性状mRNA组合与由非期塑性状部位提取的总mRNA在凝胶电泳中进行对比,粗提到的期望性状mRNA组合中与非期望性状部位总mRNA中相同的部分即是本底mRNA,可将其去除。例如,可将粗提到的期望性状mRNA组合和非期望性状部位总mRNA在含羟甲基汞的凝胶中,在相同条件下进行对照电泳,这两种mRNA中,迁移速率相同的部分即是本底mRNA。本底mRNA可以根据其与期望性状mRNA组合在凝胶电泳中迁移速率的不同而被去除。
5.由期望性状mRNA组合反向转录期塑性状cDNA组合,并加以必要的修饰以保证其活性。制备cDNA文库已有成熟的程序,如RNA酶H法等。
6.期望性状cDNA组合克隆化.制备出期望性状cDNA的众多拷贝。可用美国Cetus公司1985年开发的聚合酶链反应(PcR),使期望性状cDNA组合得到复制扩增;也可以用一般的分予克隆技术制备期望性状cDNA组合的众多拷皿。
7.期塑性状cDNA组合多拷贝的转移,也就是期望性状基因组合临摹本多拷贝的转移,在本质上,也就是期望性状基因组合多拷皿的转移。这一步骤的目标是将期望性状cDNA组合的多拷贝转入原来物种或其他物种的合子或能够发育成新个体的单个细胞中。基因组合的导入方法可以是显微注射法、载体法、电转移法等等。由于显微注射法将任何DNA顺序(可大到50kb)都可以直接导人原核内,所以显微注射法将是很有用的。如果对于某种动物或植物来说,在受精卵时期进行转基因组合操作在技术上有困难,也可以在较早的胚期进行强化期望性状转基因组台操作。这样产生的嵌合体也会有较为突出的期望性状强化表现。
8使转基因组合生物发育为成体。转基因组合合子或可发育成新个体的单细胞在合适的条件下发育成为转基因组合动物或植物成体。
9.评价转基因组合操作的效果。将转基因组合生物成体与未经转基因组合操作的作为对照的同种生物进行期望性状强度对比,以评价转基因组合操作的效果。
10.转基因组合动物或植物的繁育。对期望性状得到显著强化的转基因组合动物,可从其子一代采取胚胎分割的方式加速繁殖.使其数量达到可作为新品种广泛养殖的程度。期望性状得到显著强化的转基因组合植物,从子一代可采取组织培养快速繁育的方法使其尽快达到可作为新品种广为种植的程度。当然,对转基因组合动物或植物也可常规繁育的方法。如果是嵌合体转基因组合动物或植物,还应在子一代和以后世代中进行选择,选出纯合型的转基因组合动物或植物进行繁育。
三、强化期望性状转基园组合工程的前景 由于强化期塑性状转基因组合工程不必要检测出该基因组合中有多少种基因和是什么基因,而只是依据某种期望性状表达最强的部位和时间这样的线索,就可以在期望性状表达最强的部位分离到与期望性状基因组合互补的期望性状mRNA组合,并进而反向转录出期望性状基因组合的临摹本。所以,在对各种动物和植物染色体组的基因排序还不可能实现的较长的历史时期内,可以应用强化期望性状转基因组合工程改良任何具有经济价值的动物和植物。 。事实上,同一物种的强化期望性状转基因组合工程,相当于某一物种的定向的、快速的和显著的强化某种性状的进化;异种物种之间的强化期望性状转基因组合工程,相当于两个物种之间的定向的、快速的和显著的使某种期望性状得到强化的杂交。同一物种的强化期望性状转基因组合工程,是在同一物种(甚至是同一品种或品系)内进行基因组合转移,所以基因转移和表达都比较容易,新插入的基因组合能识别受体的控制系统井随同受体的同类基因组合的表达而表达。异种生物的转基因组合工程,可以产生原来受体生物所没有的性状,从而前景也是十分诱人的。 基因工程,可以创造许多奇迹,如大肠杆菌生产人胰岛素来供药用。强化期望性状转基因组合工程作为基因工程的一个重要的新方向,会创造出更多的奇迹,例如,强化泌乳性状转基因组合乳牛的产奶量将比现在的乳牛提高数倍,强化产棉纤维性状转基因组合棉花可以使棉花产量提高数倍。可以预言,强化期望性状转基因组合工程将会成为未来10年生物技术的热点之一,将会极大地满足人类的与动植物的有关食品或其他物质的需要,有着十分激动人心的发展前景。 (参考文献略)