魚(yú)躍龍門(mén)——轉(zhuǎn)基因魚(yú)的故事
1983年，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所在世界上率先開(kāi)展魚(yú)類轉(zhuǎn)基因研究，朱作言等人將重組人生長(zhǎng)激素基因?qū)膂a魚(yú)和泥鰍受精卵，獲得快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因魚(yú)。隨后，他們對(duì)轉(zhuǎn)移基因的整合、表達(dá)和性腺傳遞等進(jìn)行系統(tǒng)研究，建立了一個(gè)高效、簡(jiǎn)潔、完整的轉(zhuǎn)基因魚(yú)模型，由此開(kāi)拓了魚(yú)類基因工程育種新領(lǐng)域。1990年，美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》在長(zhǎng)篇述評(píng)中指出，中國(guó)研究組關(guān)于魚(yú)類基因工程的研究成果領(lǐng)先美國(guó)3年。"世界首例轉(zhuǎn)基因魚(yú)的誕生"更是被1989年美國(guó)出版的《科學(xué)年史》記錄為近代中國(guó)兩大重要開(kāi)拓性科研成果之一。
1997年，我有幸進(jìn)入朱作言先生實(shí)驗(yàn)室，從而接觸到魚(yú)類基因工程前沿研究的脈搏，更深入地了解了轉(zhuǎn)基因魚(yú)誕生的歷史和學(xué)術(shù)背景，并親眼目睹了轉(zhuǎn)基因魚(yú)從實(shí)驗(yàn)室的研究逐漸向市場(chǎng)邁進(jìn)的歷程。
自20世紀(jì)50年代，我國(guó)取得四大家魚(yú)人工繁殖的成功，之后又取得遺傳育種和養(yǎng)殖技術(shù)的一系列突破，使淡水魚(yú)類在我國(guó)人民動(dòng)物性食用蛋白中占有重要地位。70年代，世界范圍內(nèi)悄然興起了一股基因工程的旋風(fēng)。當(dāng)改革開(kāi)放的大門(mén)剛剛打開(kāi)，朱作言敏銳地意識(shí)到這一前沿研究所蘊(yùn)藏的重要科學(xué)意義和巨大應(yīng)用前景，開(kāi)始構(gòu)思和探索魚(yú)類基因工程育種。起初，朱作言在70年代中期曾嘗試將耐寒雅羅魚(yú)的總DNA轉(zhuǎn)移到土鯪魚(yú)受精卵中，以期提高土鯪魚(yú)的耐寒特性。在當(dāng)時(shí)的歷史背景下，這項(xiàng)樸素的研究可稱是魚(yú)類基因工程研究的可貴探索。那時(shí)，僅限于歐美等極少數(shù)實(shí)驗(yàn)室有能力進(jìn)行基因克隆。1981年，在時(shí)任水生所所長(zhǎng)的劉建康先生的鼎力推薦下，朱作言被中國(guó)科學(xué)院遴選公派至英國(guó)進(jìn)修，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了基因克隆等分子生物學(xué)技術(shù)。1983年，他回到水生所，在一棟職工筒子樓的2間各12平方米的陋室中，展開(kāi)了轉(zhuǎn)基因魚(yú)研究。
轉(zhuǎn)基因操作儀、顯微注射針、工作臺(tái)等等設(shè)施都由水生所的工人和朱作言等人手工制作完成。沒(méi)有超凈工作臺(tái)，用酒精棉球?qū)⑥k公桌反復(fù)擦拭后，那跳動(dòng)的酒精燈焰的周?chē)鷥叭恍纬梢粋€(gè)可以利用的“無(wú)菌空間”。朱先生清楚記得，當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室僅有他從國(guó)外帶回的3支移液器、2000個(gè)塑料“槍頭”和1000個(gè)離心管。在我后來(lái)加入基因工程研究行列的年代，這種一次性使用的耗材在朱作言開(kāi)始轉(zhuǎn)基因魚(yú)研究的時(shí)候都被當(dāng)作寶貝反復(fù)使用。朱作言和他的兩名助手每天輪流清洗、烘烤和回收這些小東西。我起初聽(tīng)到這些故事，真是唏噓不已，感到難以置信。
1984年3月的武漢，春風(fēng)吹拂大地送走了嚴(yán)寒，江河湖泊開(kāi)始蘇醒，蟄伏了一個(gè)冬季的魚(yú)兒喧囂而躁動(dòng)，鯽魚(yú)產(chǎn)卵了。朱作言和同事們著手進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。但是，外源基因如何轉(zhuǎn)移進(jìn)魚(yú)類受精卵？要用多少外源基因進(jìn)行轉(zhuǎn)移？轉(zhuǎn)移外源基因后的胚胎如何培育？外源基因在魚(yú)類能否發(fā)揮功效？……一連串的問(wèn)號(hào)纏繞著朱作言。慶幸的是，朱作言曾經(jīng)跟隨童第周教授學(xué)習(xí)，掌握了過(guò)硬的魚(yú)類胚胎顯微操作技術(shù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索，他和同事們終于實(shí)現(xiàn)了人生長(zhǎng)激素基因向魚(yú)類受精卵的轉(zhuǎn)移。當(dāng)小心呵護(hù)的轉(zhuǎn)基因魚(yú)苗在魚(yú)池中經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的生長(zhǎng)，他驚喜地發(fā)現(xiàn)，有一些鯽魚(yú)個(gè)體顯著較大。是人生長(zhǎng)激素基因在魚(yú)體中發(fā)揮作用了嗎？他要立即重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證這一重要發(fā)現(xiàn)。然而，鯽魚(yú)的繁殖只在每年的春季進(jìn)行。已到仲秋時(shí)分，在沒(méi)有斑馬魚(yú)那樣的模式動(dòng)物的年代，如何獲得轉(zhuǎn)基因操作的魚(yú)類胚胎？仿佛是黑夜中的一道閃電劃過(guò)朱作言的腦海：泥鰍不是一年有多次繁殖嗎？于是，水生所附近菜場(chǎng)的泥鰍成了朱作言和同事們眼中的寶貝。他們又很快獲得了快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因泥鰍。1984年，在震撼世界的“超級(jí)鼠”問(wèn)世后不久，中國(guó)科學(xué)家也正式確認(rèn)了具有快速生長(zhǎng)特性的轉(zhuǎn)基因魚(yú)。
由于早期的轉(zhuǎn)基因魚(yú)研究使用的重組基因元件來(lái)源于人類和小鼠，出于食品安全的考慮，朱作言隨后提出了以“全魚(yú)”基因構(gòu)建體進(jìn)行轉(zhuǎn)基因的構(gòu)想，并于1991年獲得了全部由我國(guó)鯉科魚(yú)類基因元件組成的 “全魚(yú)”基因構(gòu)建體。他選擇了我國(guó)四大淡水名魚(yú)之一的黃河鯉進(jìn)行育種研究。這種鯉養(yǎng)殖歷史最悠久，歷史上就曾有“洛鯉河魴，貴于牛羊”的美譽(yù)。《詩(shī)經(jīng)》中稱“豈其食魚(yú)，必河之鯉”。將“全魚(yú)”基因?qū)朦S河鯉受精卵后，獲得的轉(zhuǎn)基因黃河鯉表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)速度快、餌料轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)良養(yǎng)殖性狀。
時(shí)至今日，世界范圍內(nèi)已成功研制了30多種轉(zhuǎn)基因魚(yú)。這些轉(zhuǎn)基因魚(yú)包括許多水產(chǎn)養(yǎng)殖重要品種，分別轉(zhuǎn)入生長(zhǎng)激素、抗凍蛋白、抗菌肽和溶菌酶等不同基因，或促進(jìn)生長(zhǎng)，或提高抗逆性。還有轉(zhuǎn)基因觀賞性魚(yú)類，表達(dá)熒光蛋白基因，形成奇妙的體色。轉(zhuǎn)基因魚(yú)技術(shù)已開(kāi)始進(jìn)入商品性應(yīng)用階段。2004年初，新加坡的轉(zhuǎn)熒光蛋白基因斑馬魚(yú)獲準(zhǔn)進(jìn)入美國(guó)寵物市場(chǎng)，成為世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)商品化的轉(zhuǎn)基因魚(yú)。朱作言領(lǐng)導(dǎo)研制的快速生長(zhǎng)轉(zhuǎn)基因黃河鯉，已通過(guò)一系列的環(huán)境生態(tài)安全、食品安全評(píng)估，技術(shù)上做好了市場(chǎng)化的準(zhǔn)備，有可能成為世界上首例商品化的轉(zhuǎn)基因經(jīng)濟(jì)性魚(yú)類。他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)還成功開(kāi)展了不育轉(zhuǎn)基因魚(yú)的研究，試圖徹底解決生態(tài)安全問(wèn)題。
“出丙穴而赴水，度禹門(mén)而化龍”。鯉魚(yú)躍龍門(mén)的故事千古流傳，寓意著中華民族不斷開(kāi)拓和進(jìn)取。這些年來(lái)，跟隨朱作言先生學(xué)習(xí)和工作，使我有一種自信：插上了高科技翅膀的轉(zhuǎn)基因魚(yú)，一定會(huì)譜寫(xiě)一曲魚(yú)躍龍門(mén)的新傳說(shuō)。
（作者：胡煒 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 副所長(zhǎng) 研究員 ）
（原文于2009年9月23日在新華網(wǎng)發(fā)布）
