DNA技术对人类的影响汇总.pdf

DNA 技术对人类的影响 DNA 技术，是二十世纪科学技术最具革命性的成就之一，开创 了人类认识自然、改造自然的新纪元。1996 年诺贝尔奖获得者、莱 斯大学的化学家罗伯特 ? 柯尔说： “ 本世纪是物理学和化学的世纪，但 下个世纪显然将是生物学的世纪。” 随着“ 人类基因组计划 ” 的初步完 成，及其 DNA 操作技术的不断完善，人类在基因领域已经取得了巨 大的进步， DNA 技术技术正在以令人目不暇接的速度和不可思议的 方式改变着这个世界，已经或即将对人类社会产生重大影响。 DNA 技术在其产生的短短30 多年时间，已经发展到了相当成熟 的地步。其应用范围之广、应用领域之多，已渗入到社会生活的方方 面面。 1. DNA 技术对医疗领域的影响 随着人类对基因研究的不断深入， 分子医学的新时代已经开始显 现。这个新时代的特点不是治疗疾病的症状，而是寻找引起疾病的根 本原因。医学研究人员还将能够根据新的药物和免疫疗法技术，设计 新的治疗机制、 避开可能引发疾病的环境条件、通过基因疗法更换出 现缺损的基因。 人类 DNA 研究取得的技术成果和资源已开始对生物医学研究产 生深刻的影响， 并将给更广泛的生物学研究和临床医学带来革命。越 来越详细的基因组图谱的绘制完成，有助于研究人员寻找诸如脆弱的 X 综合征、 1 型和 2 型神经纤维瘤、遗传性结肠癌，阿耳茨海默氏症 和家族乳腺癌等几十种与遗传疾病有关的基因。目前，已发现的遗传 病有 7746种，其中由单基因缺陷引起的就有约3000多种。因此，遗 传病是基因治疗的主要对象。 基因诊断是 DNA 技术技术在医学上的一项重要应用。它是指用 DNA 的技术方法，将正常的基因转入病患者的细胞中，以取代病变 基因，从而表达所缺乏的产物， 或者通过关闭或降低异常表达的基因 等途径，达到治疗某些遗传病的目的。 第一例基因治疗是美国在1990 年进行的。当时，两个4 岁和 9 岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。 科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志 着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991 年，我国首例 型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。 同时， DNA 技术在药物研究中的应用，带来了无与伦比的社会 价值和经济价值。利用DNA 技术技术生产临床治疗中非常有价值的 活性多肽，不仅解决了来源困难的问题，降低了生产成本，而且可以 利用在体外操作基因的优点，制造出更有效、副作用更少的药品。除 此之外，基因疫苗也是医学界又一重大突破。传统的免疫方法一般是 用去毒或低毒的病源微生物的抗原免疫人体，使人体产生抗体以抵抗 疾病。但是，这种传统的免疫方法可能因为其抗原蛋白的毒性而对人 体有害。现阶段发展起来的DNA 疫苗则突破了这一缺陷，它是将能 表达外源抗原蛋白的质粒DNA 或其它形式的DNA 注入机体后，产 生对人体无危害或危害极低的抗原蛋白，令机体产生细胞免疫或体液 免疫，抵抗外源微生物的侵害。 而且 DNA 疫苗相对较稳定， 成本低， 使用方便，作用时间也长，所以，DNA 疫苗已广泛在临床上使用。 目前正在研制的 DNA 疫苗有甲肝、乙肝疫苗、以及抗艾滋病病毒的 疫苗等。 除 DNA 药物和疫苗之外，人们还正设法通过DNA 技术技术来 改造一些动物（如猪）的器官，使其不被人体排斥，以便用于移植。 目前，许多需要进行器官移植的病人在排队等待器官时丧失了生命， 而且费用昂贵， DNA 器官若能成功的话，将给这些患者带来福音。 现在科学家们的研究已经取得令人欣喜的成绩。 所以，这些技术在医学的应用将在很大程度上改善人类健康状 况，对增强人类体质，延长寿命起到重大作用。 2. DNA 对农业现代化的影响 基因的研究成果为绿色革命奠定了理论基础，DNA 技术由此进 入一个崭新的时代。许多科学家认为，DNA 技术能够把发展中国家 的农业生产率提高25%，并且帮助防止作物收割后遭受损失。现代生 物技术最伟大的成果之一就是转基因食品的迅速发展，其中最重要原 因是它为解决全球性的粮食危机问题提供了有效的办法。这是世界各 国经济可持续发展战略的要求。 DNA 为打破物种界限、定向改良作物提供了有力的工具。转基 因作物的应用、推广，为解决人类面临的粮食问题提供了希望，并可 望为人类提供更多、更好、更理想的农产品。据预测，到2020 年， 世界人口将从现在的60 亿增加到 80 亿，对粮食的需求量至少增加 40%。现有耕地的生产力很难满足人口激增的需求。只有通过农业的 生物技术革命才是解决全球粮食问题的最佳方法。转基因作物通过增 加作物的抗虫能力、耐高寒、抗高温、耐盐碱、抗倒伏、抗除草剂的 能力等，来提高单位面积的产量， 从而解决日益膨胀的地球人的吃饭 问题。同时，转基因作物还可以增加食物的种类，改进食品的营养、 味道和外观，延长货架期等等。因此，通过转基因所生产的作物，能 极大地满足人们日益增长的物质需要，丰富了生物品种的多样性， 从 而会创造出巨大的经济效益和社会效益。 自从 20 世纪 80 年代第一个转基因植物实验成功以来，在短短 20 年的时间里，转基因技术在植物品种改良的研究方面取得了重要 进展。 例如， 普通西红柿在收获和运输过程中很容易发生软化而腐烂， 研究发现这种软化过程受一种酶控制。科学家按照该酶的基因序列设 计出它的反义 RNA 基因，并转入西红柿，从而抑制了这种酶的软化 作用，使西红柿的成熟过程延缓，有利于运输和保存。DNA 西红柿 也是第一个批准商业化的DNA 农作物。 再如，农业上的一种著名的微生物杀虫剂，叫苏云金杆菌，简称BT， 在世界上推广应用了半个多世纪。这种细菌之所以能杀灭害虫， 是因 为它能产生一种叫 “ 伴孢晶体 ” 的大分子蛋白。 当某些昆虫吃了喷洒有 BT 菌粉的作物叶片，伴孢晶体进入昆虫肠道，在肠道碱性条件和酶 的作用下降解成毒蛋白片段。 毒蛋白片段干扰虫体的正常代谢，使细 胞自溶，并引起败血症，最终死亡。应用这一原理，科学家用毒蛋白 片段的编码基因导入烟草、棉花、玉米、马铃薯、西红柿、水稻等作 物，所形成的转基因作物都能产生BT 毒蛋白，使植株本身能够自动 杀灭害虫，而用不着再喷洒农药。 除此之外，科学家还培育出多种具有特殊功能的DNA 作物，如 抗除草剂的大豆、玉米、油菜；抗某些病毒的马铃薯、油菜、大豆、 木瓜和西葫芦。这些转基因作物在美国都已通过审批成为商品。至今， 美国 FDA 公布的被批准的转基因作物品种有近50 种。 转基因动物是世界各国研究的另一热点领域。自1983 年美国学 者把大鼠生长激素基因导入小鼠产生重大突破之后，各国科学家利用 转基因技术培育出的体大瘦肉型、 产奶产卵多的家畜、家禽屡见不鲜。 但由于人们心理和意识方面的原因，转基因动物的产业化进程滞后于 其研究水平， 至今还没有商品化的转基因动物养殖品种。转基因肉类 食品最有希望取得突破的动物是繁殖力较高、胚胎可以在体外发育的 鱼类。目前，生长速率快、抗病力强、肉质好的转基因养殖畜禽相继 在实验室获得成功。 利用 DNA，可以为人类提供质量更高、数量更多的食品。但目 前，对转基因生产出的食品的安全性问题还存在一些不同的看法，这 需要继续对转基因食品的研究， 以求早日解决这类问题。 但可以坚信， 转基因技术进入 21 世纪农业领域的趋势是无法逆转的。 3. DNA 对其它领域的影响 在社会分工越来越细， 各项科学技术相互渗透、 相互联系越来越 紧密的今天， 基因技术对其它领域科技的发展具有巨大的影响。正如 DNA 的先驱者之一辛斯海默所说，这是一项与原子裂变具有同等意 义的成就。这一成就已经开始在其它领域应用。例如，在对基因问题 的研究过程中，每进一步，对超级计算能力的依赖也会随之愈加强烈； 而这反过来也推动了超级计算自身的性能更进一步。基因计算， 成为 和平时期超级计算机厮杀的新战场。目前的芯片制造工艺已经达到 0.1 微米，当线宽到达 50 个硅原子这一理论极限时， 我们就会发现 IT 业的视野终会受到量子力学的左右，这将同蛋白质 （几个基因共同作 用所引发的天文数字般的组合功效）计算所要考虑的问题惊人的相 似。所以，也有人设想，在我们通过超级计算机把蛋白质分子的相互 作用和折叠方式搞清楚以后， 说不准会研制出一种真正基于蛋白质的 超级计算机。果真如此，也许今天的基因研究将是一个质变的起点。 4. DNA 对社会科学发展的影响 DNA 与通常的研究计划不同，后者似乎仅在应用时才发现与价 值问题有关，而 DNA 本身就与许多价值问题纠缠在一起。因此，人 类基因组计划包含着一个子计划，称为人类基因组计划的伦理、 法律 和社会影响（ ELSI） 。DNA 为社会科学发展提出新课题。 DNA 的发展使得原有的伦理道德规范受到冲击，DNA 的生命伦 理、生态伦理、 DNA 中人的权利问题成为伦理学研究的新领域。 DNA 可能带来的问题 DNA 技术的广泛应用，让人们看到了无限广阔的发展前景。然 而，历史和现实表明，任何科学技术都是一把“ 双刃剑 ” ，在对社会或 人类带来财富和幸福的同时， 也会给社会、人类带来或多或少的危害。 DNA 也不例外。 1. 对人的权利的挑战 基因研究的这一重大突破对个人的基因隐私权带来挑战。隐私权 是人类基本权利之一， 一个人的隐私被公诸于世， 可能对本人造成不 可估量的伤害和损失， 甚至会影响当事人的正常生活，对社会的稳定 和发展一也会带来诸多问题。由于要获得个人的全套基因组非常容 易，只需检测一滴血，甚至一根毛发就可以。也就是说，如果有人想 要全盘或部分了解你个人版权的基因组内容，简直易如反掌。 人们担 忧，一旦个人遗传密码被破解和记录在案，那些有基因缺陷的人很有 可能遭到歧视。 基于利益的考虑， 未来的企业老板或保险公司根据基 因检测结果而对员工或客户做出差别性待遇，对于在基因上易患癌 症、心脏病和其它基因缺陷的人，极有可能在就业、提升、人寿保险 和其他选择上遭到拒绝； 在爱情、婚姻和社交方面也必然会遇到无法 克服的障碍。而且这种基因歧视将使我们的周围出现新的弱势群体， 它将使本来就不公平的社会更加缺乏人道。 遗传密码的被滥用还会导致社会和政治事件的发生。由遗传基因 引起的种族仇视、 性别歧视和年龄歧视也必然会成为更严重的全球性 问题。政治野心家、战争狂人、宗教极端分子、恐怖集团和精神变态 者，都有可能把遗传密码作为实现其邪恶目的的手段，这种杀人不见 血的勾当完全能够在不露声色中进行，其恐怖景象令人不寒而栗。 目前科技发展正成为人类文明的核心，因此，我们对科技成果影 响人类文明的方式必须予以高度关注，对其偏离正确方向的可能性必 须时刻保持警惕。 2. 长生不老会贬损生命的价值和意义 生与死的问题是生命伦理探讨的重要问题。DNA 中一个基本应 用范围就是分析人的老化机理，并提出解决办法。 随着人类基因组学 的深入研究和 DNA 的发展，延长人的寿命也不是没有可能，但所引 发的伦理问题也是不能回避的。 科学家预言，凭借破译全盘基因密码，人类将可活上1200 岁。 人类社会结构中平均年龄的增加，将对整个社会架构将带来严重冲 击。通过 DNA 技术延长寿命制造出一批长生不老族，这当然是好事。 但是，人类寿命的延长将给本已人满为患的地球带来巨大压力，而且 寿命延长也会影响到人类自身的繁衍。在未来社会， 如果人的寿命是 很长很长，甚至可能到了长生不死的地步，那么人类是否还需要繁衍 后代，就成了一个不得不考虑的问题。人已经可以自由的生存了，还 需要后代做什么？假若仍然需要繁衍后代，新生代与老一代争夺生存 空间的斗争就不会停止，甚至可能达到你死我活的地步。这样，人类 或许将在“是让自己活得更长还是繁衍后代”问题上做出抉择。 生命的延长或长生不老， 同时会导致生命价值的泯灭。 生命有限， 人生苦短，争分夺秒，不虚度光阴，这种因为生命的短暂而导致对生 命崇高价值的追求，成为人类积极进取的内在源泉。但是，如果利用 DNA 技术可将生命无限延长， 人类还会不会珍爱生命、 惜时如金呢？ “今日复明日，明日何其多” ，反正有的是时间。人之所以对生命崇 高价值予以孜孜不倦的追求， 在艰难困苦中仍对未来充满信心，就在 于生命的短暂， 就在于人只有一次生命， 如果连这样的一个内在源泉 都不存在了，人生单调，目标丧失和生活缺乏意义的状况就会出现。 因此，利用 DNA 技术延长寿命， “ 长命千岁 ” 甚至是长生不老，对人 类来说未必是好事。 3. 转基因生物对环境的危害 “基因污染”有可能成为人们在21 世纪新的忧患。自然界中生 物通过有性繁殖使染色体重组而产生基因交换，同样DNA 作物也通 过有性繁殖的过程将基因扩散到其他同类作物上，即遗传学上的“ 基 因漂散 ” 。这种人工组合的基因，通过转基因生物扩散到其他栽培生 物或自然界野生物种上，并成为后者基因的一部分，这就是“ 基因污 染” 。许多研究资料表明，大量种植经遗传改良的植物会导致编码有 利性状的转基因转移到这些植物的野生种和近缘种中。令人担忧的是 自然界生物被基因污染后将会产生什么样的后果，迄今人类对此还知 之甚少。基因漂散的结果可能使某些野生物种从转基因中获得新的性 状，如耐寒、抗病、速长等，具有更强的生命力并打破自然界的生态 平衡。同样，基因漂散也可能产生新的耐抗生素细菌或新的超级病毒 或病害，对生物甚至非生物目标造成伤害，对自然界的生物多样性形 成严重威胁。如 DNA 玉米的抗除草剂基因已漂散到附近野生的玉蜀 黍植物上，DNA 油菜的抗除草剂基因漂散到附近野生的芜菁植物上， 其后果是造成了 “ 超级杂草 ” 的出现。又如 DNABT 杀虫植物持续而不 可控制地产生大剂量的BT 毒蛋白，能大规模地消灭害虫，但同时也 伤害了这些害虫的天敌，因为BT 毒蛋白同样能影响益虫的繁殖。而 且 BT 毒蛋白可以从植物根部或随叶子进入土壤，其对土壤和水中的 无脊椎动物的毒性至少可保持7 个月。此外，某些昆虫已经对BT 毒 蛋白产生抗性。 与其它的环境污染相比， 基因污染是唯一一种可以不 断增殖和扩散的污染， 而且极难消除， 因此是一种非常特殊又非常危 险的污染。目前， 培育无繁殖能力，不会与野生种类或相互之间杂交 的品种，是解决基因漂散的有效途径。 DNA 的另一应用成果 转基因动植物，可以有效地缓解全球粮 食不足的压力。 但在生态伦理方面， 对环境保护带来的负面影响也是 不可能回避的。 自然界是一个包含着诸多对立面的动态平衡系统，有 着自身的生物链。 “ 一物降一物 ” ，正是生物链的真实写照。但转基因 动植物的出现， 由于没有天敌的制约， 就会破坏原有物种之间的竞争 协作关系，扰乱原本和谐有序的生态环境，甚至会使生态系统受到毁 灭性打击。 4. 转基因食品的安全性问题 人类对自身 DNA 和基因的了解还十分有限，有97%的人类基因 由于不知道它们的功能，目前还被认为是“ 废品” 。因此，转基因技术 本身还有待发展。食品直接关系到人类的健康，发展基因食品，不仅 要解决好技术问题， 还必须能被社会接受。 基因食品对人体必须无毒 无副作用。基因食品缺乏较长时间的安全性试验，已有资料表明，转 基因食品可能诱发癌症并传递给下一代以及导致失调，可能需要30 年或更长的时间。 由于可能产生的生物突变， 会在基因食品中产生新 的毒素。基因食品还有可能使人体产生过敏反应，其原因是：至今所 有基因食品都含有传统食物所没有的新蛋白，如BT 毒蛋白，分解除 草剂的酶蛋白， 抑制西红柿软化的酶蛋白等。 人类从未食用过这些蛋 白其对人类的近期和远期效应还有很多未知数。近年来，有部分研究 者已经发现有些基因食品对人体或动物有明显的过敏反应。人类有一 些人群本来就特别容易对部分食物产生过敏，如欧洲历来有 10%的病 人对进食大豆会引起不适， 在最近几年却增加到15%，有可能是由于 转基因大豆添加到各种食品中的缘故。此外，科学家对获准在西班牙 和美国商业化种植的转基因玉米和棉花的研究指出，转基因作物可能 引起脑膜炎和其他新病种。 转基因食品的安全性已经成为一个社会问题，已从单纯的生物遗 传学扩大为涉及生态环境、社会伦理甚至政治和国际贸易的焦点问 题。 DNA 引发的伦理道德和社会问题， 并不是 DNA 技术本身所能够 解决的，如何引导基因技术朝着有利于人类的方向发展，而将其负面 影响减少到最低限度，是摆在我们面前迫切需要研究的重大课题。 从某种角度看， DNA 是人类对遗传机制的碎化，就像人们当初 冲破中世纪对人体本身的认识束缚，知道了人体可解剖一样， 现在知 道了控制个人性状表达的内核DNA 也是可以加工的。正在大家欢欣 鼓舞时，许多人并没有意识到自己手里将操持的是一种具有类似核弹 威力的东西，不论是DNA 可能引起的对整个食物链的草率改变（或 者说就是破坏），还是基因优化带来的新的基因歧视问题，以及克隆 人引发的新的伦理问题， 还有可能引发的使用杀伤力甚至超过核武器 的新型生物武器战争，无不是人类将要谨慎面对的。爱因斯坦说过： “ 科学是一种强有力的工具。怎样应用它，究竟是给人类带来幸福还 是带来灾难，全取决于人自身，而不取决于工具。” 科学一开始就是 一把双刃剑， 如果没有人类自身的文明与反思的紧紧跟随，新科学所 带来的可能是一场难以预料的大悲剧。历史的经验告诉我们， 人类总 是在不断摒弃新技术的有害成分， 充分对其和平利用的过程中求得人 类自身的发展的， 所幸我们已经经历了核武器和农药给我们带来的威 胁，相信在面对 DNA 上，人类将会更加谨慎明智。 DNA 技术刚刚登上历史舞台，就已经展示了它无限广阔的应用 前景，它将给人类创造巨大的物质财富，带来丰富的利润。然而，我 们也必须有足够的警惕， 谨防它破坏生命， 给人类和社会造成极大的 灾难。因此，人类的任务不仅在于进行基因研究、开发和成果应用， 也在于如何用伦理、法律法规研究其成果的应用，以保证DNA 技术 朝着有利于人类和社会进步的方向健康发展，相信DNA 技术必将对 人类的发展做出其应有的贡献。