一九八四年十一月。加拿大紐芬蘭省的聖約翰市已如常地開始 下雪。瑪嘉烈和麥當娜正預備開始一項新的遺傳工程實驗。她們那時已經在想:「無論如何,這實驗如果加夫真的想做下去,便可能下半生也一直都幹下去。」加夫·費爾查是她們的老闆,亦即是紐芬蘭紀念大學海洋研究所的一位教授。那時,加夫和多倫多大學生化系的丘才良教授正合作預備把冬鰈魚(Winter
flounder)的抗凝蛋白 (antifreeze protein)基因植入大西洋三文魚(Atlantic Salmon)的受精卵內,目的是希望能用遺傳工程方法去製造能抗冰及在冰凍海水中生長的新種三文魚。
瑪嘉烈和麥當娜在一個停了暖氣供應的孵化室中,從水池裡拿了一尾約三公斤重的三文魚開始擠出成熟的卵子來。她們找了五、六尾才又找到一條雄性的三文魚,擠出了精子來。可幸,擠出來的精子在顯微鏡下看出來是成熟而又十分活躍。於是瑪嘉烈(加夫的博士後研究員)便馬上趕去實驗室,從零下廿度的冰箱拿出一百微升的溶液來解凍。這溶液中便會有一質粒(Plasmid)的DNA,而這質粒是個載體(Vector)包含一段7.8
kilo base-pairs長的冬鰈魚抗凝蛋白的基因。她們預備了用微注射方法把DNA植入三文魚的卵子內。早一天她們已用精密儀器拉了廿多支玻璃管以作微注射之用。
她們試了許多不同的組合:受精前注射,受精後注射,只注射水溶液作對照組;質粒DNA是經由內切酵素切成直線的或質粒DNA
仍然是一個圓圈的。每組約有百多粒卵子作微注射,如是者連續工作了一星期,共注射了過千粒卵子,弄破了近卅支玻璃管。這些三文魚卵的卵殼(絨毛膜chorion)受精後既厚且硬,須用一特配溶液使之保持柔軟,但仍是弄破了不少玻璃管。
微注射完成後,受精卵均放在一有清水川流不息的孵化器血中 以待仔魚仔孵化。可惜、幾天後,各組受微注射的魚卵已有百分之九十壞死了。由於沒有受微注射的受精卵均孵出魚苗來,因此大概是注射方法有問題。
加夫當時想了三個具體方法:(一)把絨毛膜除去少部份而注射(開天窗),(二)從精子正常的入口又稱「卵孔」(Micropyle)的地方注射,(三)把DNA先植入精子然後把那些精子去令三文魚卵受精。第三個方法得靠當時新發明的儀器用電極令細胞膜短暫性地形成細孔從而令外來物質融入細胞內(electroporation)。當時丘才良教授已由加州直接從汪大健組成的新公司購置了一部這樣的儀器。可是方法一及三在八五及人六年也試過卻仍是無功而返。這些方法雖然沒有弄死胚胎,但仔魚後來証實沒有新植入的DNA。直到八七年三文魚產卵季節一到,「卵孔」方法便是唯一可行的辨法。可幸三文魚卵的體積較大,而且花了幾年心血,這一年瑪嘉烈已充份掌握了由卵孔作微注射的技術。背水一戰,這年結果順利地注射了近千粒三文魚魚卵。這些魚卵百分之九十孵化成幼魚而且約有百分之五至十在半年之後被証實有新植入的DNA。
當然沒有微注射,科學家不是閒著的。紐芬蘭這實驗室主要是研究抗凝蛋白。由七八年至今已有四大類不同的抗凝蛋白從不同的魚類中被分離,純化及克隆出來。這些蛋白雖有四種不同的三維結構,十分有趣,但卻都能停止水份凝結成冰。這抗凝機制令地球兩極的地區仍有大部份魚類和生物活在其中,自得其樂。要知海水含鹽,因此海水的冰點約為零下壹點八度,要比淡水低又比魚身體內的體液和血漿低。相信海魚如要生存在兩極地帶又或要渡過寒冬,除非游離冰海,否則須生產出大量的抗凝蛋白在血漿當中以防止變成「冰魚」。加夫、丘才良和另一位後來加入合作的皇后大學教授彼得·戴維斯推算這些抗凝蛋白是在冰河時期經「同功」進化(convergent
evolution)形成的。這「假說」(hypothesis)亦是合情合理。
三文魚是一種迴遊魚類,因此沒有抗凝蛋白的基因。倘若冬碟魚的抗凝蛋白基因可以被植入三文魚內,這新種有抗凝能力的三文魚便可以不畏寒冬,在加拿大北部生長。海產養鐘的界限便因而可向北移。欲知後事如何,請看下回分解。
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