科學(xué)普及
（第二屆分省院科普征文大賽 優(yōu)秀獎 陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所 魏佩瑤）
“讓紅色基因代代相傳” 是習(xí)總書記多次提及的切切囑托和冀望。紅色基因包含了革命先輩的崇高理想和堅定信念，凝聚了黨的優(yōu)良革命傳統(tǒng)和集體智慧。只有將這些紅色基因傳承發(fā)揚，我們才能不忘初心，在新時代的長征路上穩(wěn)步前行。這，也體現(xiàn)了基因的重要性。基因既是遺傳物質(zhì)的基本單位，也是一切生物信息的基礎(chǔ)。基因的發(fā)現(xiàn)帶來生物學(xué)的革命，其變遷造就了豐富多彩的大自然。
（DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，圖片來自互聯(lián)網(wǎng)）
日常生活中，我們在聊天時也會說“他很有唱歌的天賦”，“我沒有繪畫的基因”但有人還是會問，這些肉眼都看不到的小東西，跟我們到底有什么關(guān)系呢？其實擁有智慧大腦的人類早已運用現(xiàn)代生物技術(shù)對基因進行了深入的思考和研究，用它們來解釋一些令我們匪夷所思的事情，也使基因為人類的生存和發(fā)展提供服務(wù)。例如……
舌尖味蕾 基因偏好
味覺基因包括酸、甜、苦、咸、鮮五個大類，它決定了我們對不同食物的偏好。研究發(fā)現(xiàn)人的酸味敏感度由基因和環(huán)境共同決定，其中基因起到高達53%的作用；甜味物質(zhì)與甜味受體結(jié)合產(chǎn)生電流刺激，我們的大腦才能感知這種味道；同時也已發(fā)現(xiàn)了二十幾個基因與不同類型的苦味相關(guān)聯(lián)……
所謂眾口難調(diào)，其實不只是與味覺基因有關(guān)，嗅覺基因也參與其中。這里拿香菜舉例最貼切不過，無香菜不歡派和對香菜避之不及派，經(jīng)歷了多年的斗爭卻依然難分伯仲。據(jù)不愿透露姓名的反香菜人士表明，香菜……是臭蟲味的。其實這些人的味覺并不算出錯，香菜的屬名是Coriandrum來源于古希臘語的koris，就是指一種臭蟲。其含有的一些醛類，例如反式-2-癸烯醛，在一些昆蟲的分泌物里也有它。而真正對香菜的愛恨所屬其實是由“骨子里”的基因，也就是DNA所注定的。根據(jù)科普短片《Reactions》的解釋，對香菜的厭惡是11號染色體rs72921001的位點多態(tài)性在作怪，其上一段OR6A2的特定嗅覺受體基因變異后，就會使人對醛類化合物非常敏感，也就更容易聞出香菜里的“臭蟲味”。
（反式-2-癸烯醛結(jié)構(gòu)式）
基因改造 抵抗瘧疾
根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計，瘧疾每年造成40多萬人死亡。而長久以來殺蟲劑的廣泛使用未能控制攜帶瘧原蟲的蚊子，反而導(dǎo)致許多蚊子品系產(chǎn)生殺蟲劑抗藥性。近日一項發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上的重磅研究，為人類抗擊蚊子帶來曙光，這也有望幫助我們消滅瘧疾等由蚊子傳播的疾病。
（人們期待能通過真菌殺死蚊子,圖片來源：Pixabay）
在這項研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一種真菌叫平沙綠僵菌（Metarhizium pingshaense）可以特異性感染蚊子。經(jīng)過基因改造，即引入了一種來自澳大利亞蜘蛛的毒素，可使其更快地殺死蚊子，僅僅需要1到2個孢子落到蚊子身上，就能穿透表皮到達體內(nèi)，不斷增殖讓蚊子變得虛弱直至死亡。這種毒素是一種名為Hybrid的殺蟲劑，已獲得美國環(huán)境保護署（EPA）的批準，可直接施加于作物上來控制農(nóng)業(yè)害蟲，安全性和有效性早已得到驗證。
實驗中，科學(xué)家們設(shè)置了良好的蚊子生活環(huán)境，來測試經(jīng)過基因改造后的真菌滅蚊效果。他們發(fā)現(xiàn)蚊子喜歡呆在暗色表面休息，于是將真菌與蚊子喜愛的芝麻油混勻，涂抹在黑色的棉布上。在每個大棚中都放入500只雄蚊和1000只雌蚊，同時定期牽進一頭牛供蚊子吸血，經(jīng)過45天后，沒有真菌的大棚蚊子數(shù)量可達2500多只;而使用未經(jīng)基因改造的真菌的大棚，蚊子的數(shù)量有所下降，500-700只左右；在放有改造后真菌的大棚中，研究人員們只數(shù)出了13只蚊子，殺蚊效率超過99%。
（設(shè)置在西非的大棚提供了良好的模擬環(huán)境,圖片來自Etienne Bilgo）
農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 基因調(diào)控
在我們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，基因地位也舉足輕重。近年來我們的科學(xué)家利用基因相關(guān)技術(shù)培育了許多優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病蟲害的農(nóng)作物品種，改變植物蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉與糖類的含量與品質(zhì)，提高其營養(yǎng)價值，也改善了蔬菜、果品的風(fēng)味。這其中家喻戶曉的當屬剛獲得共和國勛章的袁隆平院士所培育的雜交水稻，利用基因在親子代之間的傳遞，使基因重組，產(chǎn)生穩(wěn)定的、可以遺傳的、具有優(yōu)良性狀的新品種。其團隊最新培育的“海水稻”就克服了傳統(tǒng)水稻在含有一定鹽、堿成分的耕地上無法正常生長這一缺陷，通過雜交育種技術(shù)和常規(guī)育種方法，結(jié)合分子標記輔助選擇，對耐鹽、耐堿、抗病等多種基因進行聚合，選育出的新型耐鹽堿水稻。這些耐鹽堿水稻可以廣泛地種植于沿海灘涂、內(nèi)陸鹽堿地和咸水湖周邊，緩解了耕地壓力的同時，增加了糧食產(chǎn)量，有望使“鹽堿地”變身為“良田”。
（耐鹽堿雜交水稻—“海水稻”，圖片來自新聞聯(lián)播截圖）
同時基因在作物的抗病、抗蟲、抗除草劑、抗逆及品種改良等方面擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。其目的旨在通過導(dǎo)入有用的外源基因，獲得轉(zhuǎn)基因植物，以用于物種的改良。據(jù)不完全統(tǒng)計,全世界農(nóng)作物每年因病蟲害造成的損失約占其總產(chǎn)量的37%？，例如黃瓜花葉病毒嚴重危害蔬菜、煙草、花卉、油菜、藥材和樹木等770多種植物，造成農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)和品質(zhì)下降，有“植物癌癥”之稱。研究員們將煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒的外殼蛋白基因拼接在一起，構(gòu)建了“雙價”抗病基因，轉(zhuǎn)入煙草后獲得了同時抵抗兩種病毒基因的植株。在田間試驗中，對煙草花葉病毒的防治效果為100%，對黃瓜花葉病毒的防治效果為70%左右，可使煙草產(chǎn)值增加10%-30%。
另外，導(dǎo)入外源基因的抗蟲棉花，拯救了棉花紡織產(chǎn)業(yè)的淪陷；培育出的“藍色妖姬”，為生活帶來夢幻的視覺享受；利用動物、植物和微生物的生命體作為工廠，生產(chǎn)的藥物和各種生物活性物質(zhì)給我們生活帶來便利……這一切都是在不斷揭開那些寫在基因里的秘密，而其中還有更多的秘密等著我們?nèi)ヌ剿鳌l(fā)現(xiàn)。
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