离不开、逃不掉,这就是微生物！

高产的“奶牛” 你可能想不到，世界**个“上市”的基因工程药物是利用大肠杆菌生产的，世界**支基因工程疫苗是利用酿酒酵母制备的。伴随着基因工程技术的日臻成熟，以大肠杆菌为代表的细菌和以酵母为代表的真菌已成为人类的“蛋白质”加工厂。 在人们运用微生物获取蛋白质之前，养一头奶牛或许是获取蛋白质的好方 法，但在紧凑的实验室里养一头壮硕的奶牛，或许并不是一个好主意。如果一头在实验室的奶牛不幸患上了产后抑郁，那它可能会一蹄子让你摔个大跟头，但在 实验室里养一些微生物就没有这样的担忧了。 大肠杆菌，顾名思义，就是喜欢生活在大肠里面的呈杆状的细菌。大肠杆菌比较容易获取，易于培养，生长速度极快。你或许会因它们体型微小而质疑其工作效率，但大肠杆菌的能力远超你的想象。大肠杆菌由于体积小，面积与体积之 比很大，因此能更高效地进行自身的新陈代谢，这使得大肠杆菌犹如一个效率极 高的工厂。人类只要加以适当的管理，就可以让每一个大肠杆菌成为劳模。 当然，人们让细菌和真菌成为工具菌并不仅仅因为它们的高效，更主要是它们携带的秘密武器——质粒。此前已经介绍过，质粒是一些天然存在于细菌和真菌细胞中，像甜甜圈一样的小型环状 DNA。质粒赋予了菌们一些“非日常” 的“超能力”，如抗生素的抗性、重金属离子的抗性、细菌毒素等。之所以说是 “非日常”，是因为菌们就算是没有这些质粒，在大部分情况下也能生存和繁殖， 但有了它们，就能够使细菌适应某些特殊环境。 质粒就像是细菌和真菌的私人财产，在自然情况下，菌与菌之间就可以相互 交换质粒，可以将质粒传给子代，有些情况下也可能丢失某些质粒。人们想到的是将某些质粒改造后送给“工具 菌”。改造的方法随着基因技术的进步而完善，科学家们利用一些酶来剪切和重组质粒，这些酶就像是剪刀和胶水，能够把不同的质粒片段组合到一起。 在准备好足够数量的质粒之后，接下来就是将质粒送给“工具菌”了，这一步叫作“转化”。常见的转化方法有两种：一种是用电击的方法简单粗暴地在菌体表面打洞，然后让质粒“乘虚而入”，主要用于“皮糙肉厚”的真核微生物，比如酵母；另一种是让菌泡在“麻药”里面，趁它们放松警惕让质粒混进去，主要用于比较配合工作的原核微生物，例如大肠杆菌，常用的“麻药”是氯化钙溶液。 在转化后实验员会对菌们进行检验，这时候质粒上的抗性基因就发挥了它 们的作用。假如转入的质粒上还有氨苄青霉素抗性基因，那么实验员就会在固体培养基中加入一定浓度的氨苄青霉素，转化成功的菌由于获得了质粒，能够在这样的培养基上生存下来，长出肉眼可见的菌落，而那些不愿意接受质粒的菌，就被抗生素给消灭了，这样就完成了筛选的工作。 普通的大肠杆菌在被“驯化”后，给予合适的环境，经过一段时间的发酵就能产出不亚于一头牛的经济效益，而且真核微生物能做得更精细。真核微生物酵母具有原核细菌无法比拟的蛋白质修饰加工系统，如果把大肠杆菌能够产生的蛋白质比作面包、馒头的话，酵母生产的 蛋白质就像是精致而美味的蛋糕。此外，大肠杆菌在生存繁殖时会产生一些能够引起人体发热等免疫反应的内毒素（endotoxin），增加了提纯的工作量，但酵母却不会产生内毒素，这使得酵母成为合成一些需要注入人体的蛋白质（比如疫苗）的首选工具菌。