生物科 1.0    B081 生物工程    B0811 生物工程概述及應用

如何改進自然品種?

  • 生物技術有利用自然存在的生物品種,也有改造自然品種。新品種通常強化了對人類有用的生物特徵,甚至人工加入新的特徵,創造新穎用途。
  • 有基因工程技術以前,改造自然品種靠人工選擇育種,倚賴自然突變及有性生殖過程中的基因重組,隨機地獲得新等位基因和不同的基因型組合;然後從大量不同表達型的個體中,找尋合適的表達型,培植其個體成為純種株。這方法有時間和成本限制。
  • 基因工程技術出現後,可以鎖定特定基因,精確地改變個別鹼基。創造新基因型的速度和準繩度因此大大提高;亦可以把一種生物的基因複製及加進另一種生物。傳統遺傳配種無法做到這種跨物種的基因轉移

生物技術使用的生物品種,起初通常都存在於自然界。它們因為獨有一些對人類有用的特徵而受青睞。頻繁應用以後,人類往往想改進自然品種,強化這些生物特徵,或使它們的遺傳更穩定,減低成本。

改進品種,在未有基因工程技術以前,主要靠人工選擇育種(selective breeding,也稱配種),重覆選擇、繁殖特定個體,直至群體中所有個體都有同樣的表達型,及其後代能穩定地遺傳該生物特徵。以橙毛貓的育種為例:

 橙毛貓的人工選擇育種

人工育種倚賴頻率不高的自然突變去產生新的等位基因,需要培育、篩選大量個體,成本不菲;如果有關生物特徵由多個基因控制(這是常見情況),要取得特定的基因型(例如多個基因座都是純合)需要培育很多個子代。對繁殖週期長的生物,整個人工育種需時以年計。這些缺點限制了育種的規模。

基因工程(genetic engineering)技術出現後,很多生物都可以接受針對性的基因改造,選定特定基因,精確地改動個別鹼基對,從而準確地改變蛋白質的氨基酸列,改造蛋白質的結構和特性;也可以從一種生物抽取特定基因,「移植」到另一生物,賦予後者全新特性。新生物特徵的產生因此大大加快,而且可以人工設計,更切合人類需要。

 比較人工選擇育種、基因改造、基因轉移 (轉基因貓照片來源:Mayo Clinic)