人類如何改良物種性質呢?傳統的方式是藉人工選擇、雜交和誘變等方法培育新品種,假設想得到生長快、產奶量多的奶牛品種,人們便會將生長快的牛和產奶量多的牛進行雜交,再從後代中挑選合適的個體進行繁育。
這人工配種的方式,時間漫長,而且一般只能在同物種之間進行,就像我們不能選擇生長快的豬和產奶量多的牛雜交,因不同的物種間是有生殖隔離的。
奶牛雜交培育新品種示意圖
然而,隨著科學的發展,人類對遺傳學的研究深入至分子層面,認識改變生物基因,就能對生物性質起決定作用,也就是一個個 DNA 片段,於是發展出一種更快捷、有效改良物種的方法 — 重組 DNA 技術。
這種技術就是利用人工方法,首先取得想要的目標基因,然後把目標基因與要改造的生物的 DNA 重新組合,從而改變生物的遺傳成份。經過重組 DNA 的生物也叫做基因改造生物或轉基因生物,轉基因生物能執行新基因的指令,擁有某些原來沒有的特質。
重組 DNA 技術的簡圖
一般而言,重組 DNA 是把不同時出現的 DNA 序列組合。最早使用重組 DNA 技術進行改造的生物是細菌,轉基因細菌也是重組 DNA 的經典例子。
細菌是結構簡單的單細胞原核生物,沒有複雜的細胞器,會進行無性繁殖,且繁殖速度又快,因此常被應用在基因工程中。另外,細菌擁有質粒 (Plasmid),是擬核外的 DNA 分子,可自主複製和指導蛋白質的合成,表達所攜帶的遺傳信息,因此是外來 DNA 的理想載體。
重組 DNA 技術改造細菌的主要步驟