1983年4月，在纪念DNA双螺旋结构建立50周年大会上，有位科学家这样说：“生命之谜正像一座极其复杂的大厦，我们打开一个门，发现我们进入了一个长廊，在这个长廊的尽头又有另一个门，然后又是一个长廊……DNA双螺旋结构的发现，是站在制高点上的突破，它使生命科学进入一个新的阶段。”
在沃森和克里克发现DNA双螺旋结构之后，各方面的科学家使用现代最新科技和设备，各显神通，使生命科学又有了许多新的发现。科学家们不仅“察看”、“参观”现有的生命大厦——了解生命体的各种“构件”及其形成过程，而且开始人工构建生命大厦——实施基因工程。
基因工程的准备
基因工程简单地说就是人工构建生命体，或者是人工改变生命体的某些形态和特性。要人工施行基因工程，首先就要弄清楚，以DNA为最基本的遗传物质是怎样一步步地构成生命体的。
1958年，克里克提出了一个有名的“中心法则”，他认为是DNA把遗传信息转递给RNA，RNA通过中间“受体”，用信息指导各种氨基酸进行蛋白质的合成。
1961年，生物化学家尼伦贝格和化学家马太合作，用实验证明，一种叫多尿嘧啶的RNA是苯丙氨基酸的样板，他们破译了第一个生物遗传密码。后来经过众多科学家的努力，又弄清了许多种DNA把遗传信息转递给某种RNA，RNA通过特定的受体、用各种氨基酸去合成各种蛋白质，即破译了许多遗传密码，并编成了一个十分独特的字典——生物遗传密码。这成千上万甚至几十万个遗传密码，就决定着各种生物千差万别的特点。这就等于找到了构建什么样的生物，需要什么样的材料。
基因分离示意图
1969年，美国科学家夏皮罗等，第一次成功地分离出大肠杆菌乳糖苷酶基因，使人工从生物体中分离基因的理想得以实现。紧接着，1970年美籍印度科学家柯拉那，又人工合成了酵母苯丙酸TRNA基因。至此，构筑生命大厦的基本材料——基因，既可以从原有生命体上提取，也可以人工重新合成。
基因可以分离出来，可如何对它进行加工呢？
早在60年代，瑞士科学家阿尔伯就发现，大肠杆菌里有一种酶，像锋利的刀子一样，能切断DNA的特异序列。1972年，美国科学家史密斯，用提纯的核酸限制性内切酶，使阿尔伯的发现得到证实，这种酶剂就像医生用的手术刀一样，可根据人们的需要，在特定的部位把基因切断，这就给人工提取基因提供了手段。
1967年，世界上有五个实验室，几乎同时发现了DNA的连接酶，这种酶能够修复DNA的裂口。1970年美国威斯康辛大学的柯拉那在实验室又发现一种叫T4DNA连接酶，它有更高的连接活性，可以把两段完全分离的DNA分子对接起来。这就使得人工重新构建生命体，有了连接各种遗传物质DNA的工具，科学家称这种东西为工具酶。
可是每种生物为了保持其种性不变代代相传，都有强烈的排他性，不会轻易地接受其他基因传给自己的后代。因此外来DNA如果没有适当的保护，让它“单枪匹马”进入其他物种的细胞组织里，是必然会受到破坏的，更谈不上在里面繁殖和发挥它的遗传作用了。为此，必须寻找一种能够运载基因到其他物种体内（称受体）去的运载体。1973年，美国科学家科恩找到了这种东西，它就是大肠杆菌细胞里的质粒。
基因工程
1.大肠杆菌 2.鼠细胞 3.限制性内切酶 4.质粒5.鼠DNA 6.切断的质粒 7.鼠基因 8.带鼠基因的质粒 9.连结酶 10.带新质粒的大肠杆菌
至此，人工构建生命大厦——实施基因工程，真可谓万事俱备，只等开工了。
基因工程的诞生
1973年，美国斯坦福大学以科恩为首的研究小组进行一次开创性的实验。他们在一支试管中，将大肠杆菌的一个带抗四环素基因的质粒DNA与一个带抗卡那霉素基因的质粒DNA混合在一起，并加入核酸内切限制酶，对DNA进行切割，而后再用T4DNA连接酶将它们连接，重组成了新的DNA分子。用这种连接后的DNA混合物，去转化大肠杆菌。结果发现，一些转化后的子菌群，的确表现出了既抗卡那霉素又抗四环素的双重抗性特征，它证明重组后的DNA是可以遗传的。这是世界上第一次人工有计划有目的地实施的基因工程，它是生命科学的又一重大发现和突破。
那么不同物种的外源DNA片段是否也可以在大肠杆菌中遗传增殖呢？1974年初，科恩和拜耶尔等，又应用类似的方法，再次成功地将非洲蟾核糖体基因的DNA片断，重组到大肠杆菌细胞中的质粒上，然后再导入大肠杆菌细胞。结果非洲蟾的核糖体遗传基因，在大肠杆菌细胞中同样可以复制和表达。这是菌类和比较高等的脊椎动物之间的基因重组。科恩的这次基因工程，立即引起了全世界科学家的关注。从此，基因工程得到确认，蓬勃开展起来。
1977年美国科学家博耶尔人工合成了一个脑激素基因，并把它放入载体质粒上，带进大肠杆菌中去，使大肠杆菌按照这个基因复制出了脑激素。脑激素的作用可大啦！他是治疗糖尿病的良药，过去都是从牲畜脑浆中提取，10万只羊的脑浆中才能提取1毫克，价格十分昂贵。现在只需两升大肠杆菌培养液，就可提取一毫克脑激素，成本大大降低了。
在这之后，人工合成的胰岛素、干扰素基因，也都以大肠杆菌作为“工厂”，生产出了价值极高的良药——胰岛素和干扰素。
基因工程的展望
近20年来，随着DNA重组技术，基因遗传转化技术和细胞、组织培养技术的发展，基因工程取得了举世瞩目的成就，特别是转基因植物，像雨后春笋般在世界各地不断出现。已有140多种植物得到了转基因植株，其中转基因棉花、马铃薯、水稻、番茄等，已经在生产上发挥了重要作用。农民种上带有抗虫基因的棉花，就不用再喷洒农药了，害虫只要吃上几口它的棉叶，不出半天就会被毒死。
1989年，美国科学家把治疗癌症的抗体蛋白转基因到植物烟草中，得到了表达。这样就可以在这种烟草后代的叶片中，提取出治疗癌症的抗体蛋白。过去生产1毫克抗体蛋白需花费2000~5000美元，现在用转基因烟草只需0.1美元。
世界上第一例人类基因治疗始于1990年。医学家将正常的腺苷脱氨酶基因，通过逆转录病毒载体，转移到患缺乏这种酶病人的淋巴细胞中，进行体外扩增培养，然后再返回病人体内，使它进行表达治疗，效果很好。现在已进入临床试验。预计今后将会有更多的疑难病，采用类似的基因疗法。
固氮基因的移植
利用这项技术还可把豆科植物能够固定大气中氮素的根瘤菌的固氮基因，设法转移到小麦、玉米等禾本科作物根上，让它们也能自己固定氮素，这样就不用人工使用氮素化肥了。
更有意义的是，科学家在非洲巴布亚新几内亚山区调查研究中发现，那里的人饮食非常简单，每天只吃一些山芋和蔬菜，最多再加一些含蛋白质较多的豆类和花生，每人每天仅从食物中获得22克蛋白质，只是常人摄入最低标准的1/3。然而那里的男女老幼都很健康强壮。经研究发现，这些人的肠道里有固氮菌，可以吸收和固定空气中的氮素，进而在人体内合成供人体营养的蛋白质。这个发现使科学家大为惊喜。他们设想在不久的将来，可以把这种人肠道中能产生固氮菌的基因，转移到全世界其他地区人和动物体内，也能合成蛋白质，如此这般，只要大气中有适量的氮气，人类生活就简单得多了！
基因工程实在是了不起的发现。
