1.诡秘的激素
1900年的春夏之交。一天，英国生理学家贝利斯和斯塔林在实验室里，观察几只动过手术的狗，看它们吃东西，研究食物在狗体内的消化过程。他们发现，狗进食后，食物一进到胃里，胃便开始蠕动，开足马力把食物磨碎。当食物进入小肠时，胃后面的胰腺便立即分泌胰液（消化液）到上段小肠，和磨碎的食物混合起来，进行消化活动。
贝利斯和斯塔林猜想，很可能是食物进入小肠时，刺激了神经末梢，神经便把信息传给了脑，脑再把信息送给胰腺，胰腺得到信息后便开动机器，分泌胰液。为检验推断是否正确，他们又设计了验证实验，即切断了狗体内通向胰腺的所有神经，企图使胰腺失去控制。可是，实验结果大出意料：切断通往胰脉的一切神经，并不影响胰腺正常分泌胰液送到小肠。这一事实，否定了关于胰腺得到食物进入小肠的信息是由神经、大脑控制的猜想。
此后，两位科学家又进行了长达两年的观察和研究，到1902年，他们捕捉到一种“化学信使”，才解开了胰腺分泌消化液之谜。原来，当食物进入小肠时，食物必然和肠壁发生摩擦，小肠粘膜受到刺激之后，就分泌出一种数量极少的物质，它进入血液，然后被血液流送到胰腺，胰腺因此而得到信息分泌出胰液。
为了深入研究小肠粘膜分泌出来的这种物质，贝利斯和斯塔林设法把这种物质提取出来，并注人到哺乳动物的血液中。他们发现，经过注射的动物，即使不吃东西，胰腺也会分泌出消化液来。这真是一种神秘物质，他们给这种神秘物质取名为“促胰液素。”进一步深入研究发现，“促胰液素”虽然数量极少，却有巨大的生理作用，能激起生物体内器官的巨大反应，所以他们又称之为“激素”。
激素又名荷尔蒙，拉丁文是“奋起活动”的意思。这个名称，倒很能反映激素的特性。
激素的发现，使人类对生命活动有了更深刻的了解，生命体内的许多不解之谜，逐步被人类认识和得到了科学解释。
2.破译后的DNA
德国科学家德尔布吕克（1906～1981）是物理学家玻尔的学生，他1932年才下决心由物理学转人生物学的研究。
他到美国之后，就一头扎到摩尔根研究基地——加利福尼亚理工学院。在实验室里，他仔细观察过做细菌和病毒研究材料的噬菌体。噬菌体也是一种病毒，结构简单得出奇：一个六角形的头，头部中心含有DNA，头部后面，拖着一条尾巴，尾巴梢上又有6根尾丝。当噬菌体感染大肠杆菌时，先用6根尾丝牢牢地粘附在细菌壁上。这时，它的尾部就放出一种酸，把细菌的细胞壁溶解开一个洞，然后从洞里钻人大肠杆菌内部，只要20分钟，就可以繁殖出数百个后代。
噬菌体头部含有DNA，其他部分都是蛋白质。它进人大肠杆菌后，是靠哪一部分遗传繁殖的？
1952年，德尔布吕克和赫尔希报道了他们的“转导试验”。试验表明，噬菌体的DNA含有合成一个完整的噬菌体所需要的全部遗传信息。
当用噬菌体去感染大肠杆菌时，发现它的外壳被丢弃在细菌的细胞壁外，只有DNA通过外壳的尾部进入细菌体内。约20分钟后，被感染的细菌破裂，释放出几十个甚至几百个完整的噬菌体来。这些新的噬菌体不仅含有DNA，而且有完整的外壳，这新外壳与原来的噬菌体所丢弃在细菌细胞壁外的一模一样。
转导试验无可争辩地证明了两点：第一，DNA是遗传物质，新形成的几十个、几百个噬菌体，就是DNA复制出来的；第二，蛋白质的合成，也受到DNA制约，新的噬菌体的蛋白质外壳，就是在DNA控制下形成的。
实验又一次证明，DNA就是基因，就是真正的遗传物质。
3.庞繁复杂的基因工程
基因工程是一项非常复杂的技术操作，它的环节之繁多、操作之细致是其他工程所无法比拟的。但是如果抛开细节问题，基因工程操作流程还是比较明了的。它的基本步骤可以大致归纳如下：
（1）获取目的基因。即用各种不同的方法取得人所需要的基因，也就是某些DNA片段。那里面含有一种或几种遗传信息的全套遗传密码。获取目的基因是基因工程操作的关键。
（2）获取基因载体。用人工方法，取得目的基因的适宜的载体，即质粒或病毒。载体一般带有必要的标志基因，以便进行检测。
（3）重组DNA。即用人工方法，让目的基因与运载体相结合。要实现这个结合，首先要用限制性内切酶和其他一些酶类，切割或修饰载体DNA和目的基因，然后用连接酶将两者连接起来，使目的基因插入载体内，形成重组DNA分子。这些工作都在生物体外进行，所以基因工程操作又叫体外DNA重组。从这里就可以看出工具酶的重要性，没有它们，重组工作就寸步难行。
（4）把重组DNA导人受体细胞进行扩增。即用人工方法，让携带着目的基因的运载体进入新的生物细胞里，让其增殖，由此形成重组DNA的无性生殖系（即克隆）。
（5）筛选与培育。即基因表达产物的鉴定、收集和加工等一系列复杂过程的综合。前几步工作是“播种”，这一步工作则是“收获”。
4.更新换代的氨基酸生产技术
国外自20世纪50年代采用生物反应器发酵法制造味精（谷氨酸钠）以来，陆续开发了一系列氨基酸乃至核酸的发酵法。目前有18种氨基酸、2种呈味核苷酸可用发酵法生产。氨基酸主要用作调味剂、食品和饲料添加剂，其中有8种氨基酸，人类自身不能合成，必须由食物中摄取，称为必需氨基酸，尤为食品添加剂所不可缺少者。世界氨基酸年产量已接近60万吨，其中味精35万吨，蛋氨酸11万吨，赖氨酸10万吨，其他品种产量均不大。日本的氨基酸产量及发酵技术居世界领先地位，总产量超过18万吨，生产品种达26个，其中18种为日本独有。此外，美国、西欧、巴西、东南亚等国及地区也有氨基酸生产。
近年各国用基因工程等技术改良氨基酸生产获得很大进展。例如，国际产业展览会及研讨会于1990年9月18～20日在德国汉诺威举行，德国的一家研究所宣布成功地用基因重组技术提高了L-苏氨酸、L-赖氨酸产出率。
他们将谷氨酸棒杆菌在葡萄糖和氨中培养，在各种特定的酶催化作用下，经过若干中间阶段，应用了基因重组技术，开发了3种不同的方法。最简单的方法是寻找控制氨基酸合成量的酶反应速度的阶段，然后加以改进。该所首先克隆了生物合成过程中各种酶的基因，其后为增加各种酶的基因拷贝数，将其接到质粒上，再导入谷氨酸棒杆菌中。然后观察哪种酶的拷贝数增加时，氨基酸合成量能增加。如此得知在整个合成过程中，由于酶量增加，最终产物量的增加阶段有两处；第三种改进方法是控制氨基酸合成途径中分叉点上中间产物的流向。第三种方法是将大肠杆菌来源的酶基因导人菌体，以达到将初始原料以外的物质转变为合成进行阶段出现的中间产物。这项技术除了用来改进氨基酸生产方法以外，还可以用于多种化学物质的开发利用。
5.环保高效的发酵工程
发酵工程是通过现代技术手段，利用微生物的特殊功能生产有用的物质，或直接将微生物应用于工业生产的一种技术体系。
发酵工程也称微生物工程。这项技术主要包括菌种选育、菌种生产、代谢产物的发酵，以及微生物机能的利用等技术。
氨基酸是一种重要的发酵产品。20世纪50年代以前，氨基酸生产靠蛋白质水解和化学合成，其产品成本高，而且也不具光学活性。发酵工程生产氨基酸是20世纪50年代后期兴起的新产业，其产品全部具有光学活性，生产工艺简单，成本低，资源利用合理，污染较轻。因而，氨基酸被广泛用于食品强化、饲料添加剂和化工合成等。
发酵工程生产的柠檬酸、葡萄糖酸、乳酸和二羧酸类，是食品、医药和化工等工业的重要原料。
微生物体中富含有蛋白质，来源于微生物的蛋白质称作单细胞蛋白。单细胞蛋白的工业化生产为饲料和食品开辟了重要的蛋白质来源。
由微生物合成的多糖是由单糖及其衍生物聚合而成的大分子，具有粘性和造膜性的特点，可以广泛用于食品、石油开采、医药和涂料等方面。
还有发酵产品核苷酸可用于医药；微生物农药无药害、无污染；利用微生物溶浸矿石中的金属的技术已用于工业生产；利用微生物及其代谢产物提高石油的采收率；发酵生产酒精、各种饮料酒不断取新得成效；沼气发酵成了合理利用有机废弃物提高再生能源的有效途径。
发酵工程在工业上的应用具有投资少、见效快和污染小的优点。它是生物工程的重要组成部分。在一些发达国家，发酵工程已成为国民经济的重要支柱。
6.造福生命的基因芯片
说到电脑芯片恐怕大家都不会陌生，虽然了解不一定特别详细，也大概知道那是一块装满微小的集成电路的小“片”，它是计算机的“心脏”。但要说到基因芯片是什么玩意儿时，知道的人恐怕就不多了。那么到底基因芯片是什么呢？
基因芯片又叫DNA芯片，是近一两年发展起来的一种新型分子生物学技术。
它用的也是一块小片儿，当然不是集成电路片，而是五六平方厘米见方的玻璃片；装在这种玻璃片上的也不是电路元件，而是一个个可长可短的DNA分子。
这些DNA分子通过一种特殊的方法粘在玻璃片上，而它们的DNA序列和所粘贴的位置都作为：最重要的信息被贮存在一台计算机里，在一小块基因芯片上一般至少可以粘20万个DNA分子，基因芯片的用途很多，它可以用于监测基因表达的变化，可以用于基因序列的分析，也可以用于寻找新的基因和新药分子。基因芯片的工作原理其实很简单，以监测基因表达变化为例，比如人大约有10万个基因，人们可以把这些基因都粘在一小片玻璃片上制成基因芯片，如果有人对肿瘤细胞的基因表达感兴趣，只需分别把肿瘤细胞和正常细胞中的DNA放在基因芯片上反应，然后通过计算机识别，就可以很快找出肿瘤细胞中的基因表达与正常细胞有何差异，从而找出与肿瘤相关的因素。当然，目前这还只是一个梦想，因为已克隆的人的基因数目仍有限；不过，随着人类基因组计划的迅速进展，这种梦想将会很快变成现实。
7.立竿见影的基因治疗
人类受遗传疾病的困扰可谓日久矣，平常我们所常见的色盲、青光眼、高血压、老年痴呆症等都属于遗传疾病。遗传疾病，顾名思义是遗传物质上出了问题，这种问题不仅要影响患者本身，而且还可能遗传给后代得病，因而危害很大。目前对于遗传疾病的有效治疗还停留在通过药物补偿或缓解患者的症状的阶段，对其遗传性还没有什么决定性的成功治疗例子。那么到底怎样才能治疗遗传疾病呢？首先要搞清楚到底是哪个基因出了问题。我们知道，人类的基因大约有10万个以上，任何一个基因出问题都会引起遗传疾病。迄今为止已知的人类遗传疾病大约有6000种，要一一搞清楚恐怕非一日之功可以毕之。于是在以诺贝尔奖获得者、美国著名生物学家沃森等几个科学家的倡导建议下，人类基因组计划终于在1990年起动了。人类基因组计划的基本想法就是联合全世界的人力物力，用15年的时间完成对人类所有基因的解密工作，即一一一了解人的所有基因。
此项宏伟计划在其早期曾引起很大的争议，后来由于有十几个国家的政府和许多大的私人公司参与，项目进展顺利迅速。这项耗时15年，耗资30亿美元的庞大计划完成以后，将为人类了解自身，研究生命的本质，诊断和治疗遗传疾病打下坚实的基础。了解清楚到底是哪个基因出了问题之后，就要对其进行治疗，即所谓的基因治疗。从1990年开始基因治疗临床试验以来，人们已经进行了多次治疗试验，基因治疗的方法也不断地更新完善，可惜的是成功的病例不多。目前人们对疾病的遗传性这一点上还束手无策，但对于通过基因治疗让患者自身逐渐携带正常基因补偿缺陷的功能这一方面取得了一定的经验，这种补偿至少可以使患者减少用药或是最终不用服药。相信随着科学技术的发展，人类一定能够最终战胜遗传疾病，生活质量越来越高，真正做到后代无忧。
8.神话般的克隆技术
前不久英国遗传学家成功培育出无父的克隆绵羊被认为是一种尝试。英国人的成功引起截然不同的反响，一方面所有人都对成功复制像绵羊这样的复杂动物而感到震惊；另一方面立即引起了要求禁止对人类进行这种试验的呼声。学者们指出，克隆技术会对未来的文明产生严重危害。
尽管有种种限制，克隆试验仍然会继续下去，它受当今世界许多强者的利益所驱，这些强者希望借助于克隆技术获得第二次生命。这样一来，世界上就会出现在历史上起特殊作用的永生的特定人群。事实上这种前景是相当诱人的，一个人临死之前可任意指定他希望再生的时间、地点甚至数量。他的细胞在冷藏状态可顺利度过灾变或生态灾难、细胞冷藏条件及他们今后的催生均由机器人管理。
克隆技术还可帮助人类解决许多其他问题。例如可用于拯救濒临灭绝的动物种类。
一些学者甚至声称根本没有必要进行冷藏，我们每个人的遗传密码可以储存到电脑软盘中，需要时可调出。此外，遗传学家们还学会了制造人造基因。40～50年后将有可能拷贝出人造遗传材料，那就是电脑中所储存的某人的完美无缺的复制品。因此到21世纪中叶，一个包含所有基因信息的无生命的电脑文件就有可能变成一个活生生的人，一个“孪生兄弟”。
