基因工程与纺织纤维

转基因丝 自从中国首先从蚕茧中制成蚕丝以来，蚕丝因其光泽和高拉伸强度以及弹性而被人们所喜爱。其用途不仅在衣着方面，而且在医疗（手术缝线）、防护（防弹背心）和施工（绳索）等方面。除蚕以外的昆虫也能分泌丝状蛋白质。如蜘蛛能吐出特别高强度的丝蛋白质。蜘蛛丝粘连成网，其强度比钢高5倍，而弹性为锦纶的2倍，但蜘蛛是食虫动物，不适合于驯养或饲养，蜘蛛丝来源有限，必需开发生产蜘蛛丝的新方法。 基因工程技术已经能成苗大规模生产医疗用蛋白质。科学家离析了人体胰岛素基因并转移到细菌内。随着细菌的繁殖而产生大量胰岛素蛋白质，经增殖和提纯后用于糖尿病的治疗。应用类似原理和技术，研究人员从蜘蛛细胞中离析出基因，将其转移到细菌内以大规模生产蜘蛛丝蛋白质。但用此方法制成的丝长度太短，不能用于纺织。当基因被转移到植物细胞时也存在同样的问题。 加拿大魁北克的Nexia生物技术公司与美国军方合作，将蜘蛛丝基因转移到奶牛或仓鼠细胞中，并在实验室烧瓶中培育出转基因细胞产生丝蛋白质同。经湿纺成丝，实验表明这种不溶于水的纤维的韧性和模量值可以与天然的牵引丝相比。 然而这样的转基因细胞未必能为工业应用生产大量的丝蛋白。几年前医药研究人员从人体细胞中离析出TPA（细胞组织胞质素活化剂）基因转移到细菌内，随着细菌繁殖而产生用于治疗冠状动脉阻塞的蛋白质。然而此过程是昂贵的并需要用于生物反应的大容器。美国Gezyme公司和Tufts大学将TPA基因转移到山羊的胚胎中，结果转基因山羊的每个细胞中含有人体TPA基因，其羊奶也产生大量蛋白质。因而Nexia生物技术公司继续研究，在转基因山羊奶中生产了大量蜘蛛丝蛋白，再进一步纺成纤维。 转基因羊毛 绵羊是食草动物，可大量饲养，但羊毛与其它纺织纤维相比，强力相对偏低。棉、丝和锦纶的强度比羊毛高2-3倍，澳大利亚阿德雷德大学和南澳洲研究发展研究院于2000年5月报告，第一只转基因美利奴羊，命名为Matilda，从而大大改善了羊毛纤维性能。 澳大利亚研究人员改变了棉羊的生长激素基因，以加快其生长并生产更多羊毛。该研究机构喂养80头绵羊进行试验，喂食一种以谷物牧草为基础含有改性或不改性的羽扇豆种子。试验表明改性饲料喂养的羊群羊毛生长增加8％，剪下的羊毛重量增加7％。 转基因棉花 棉花易受虫害，转基因棉花主要是害虫控制。1996年孟山都公司产生提供第一种转基因棉花，称为Bt棉以控制棉铃虫的危害。它是利用细菌牙胞杆菌转基因培育成的。当棉铃虫吸收棉叶时叶细胞中的结晶蛋白质会破坏虫的内脏而中毒致死。另外一种转基因的耐除草剂棉比Bt棉使用更普遍。其他的转基因棉品种还有抗白蛾虫害的棉种等。 据美国食品和农业政策国家中心报导，转基因棉株种植面积已从1999年的60％增加到2000年的72％。农民纯收1998年为9200万美元，1999年因转基因棉而提高到9900万美元。转基因棉也在世界范围内扩大应用。澳大利亚陆地棉产量中有15％是转基因的。农药总用量从1996年到1999年减少了40-50％。国际棉业咨询委员会的棉花生物技术专家委员会2000年11月报告估计世界棉花种植面积1999/2000年度中转基因棉占12％，分布在阿根廷、澳大利亚、中国大陆、墨西哥、南非和美国等国家。国际棉业咨询委员会认为转基因棉的使用是安全的，并可大大减少农药。 目前转基因农产品的使用还有一些研究工作要做。虽然转基因棉花不象转基因谷物那样，不会被人体吸收，不会产生过敏反应或导致外来基因转移到人体细胞内，然而转基因农业的广泛应用，在杀死害虫的同时无意中也会影响益虫，导致生态的不平衡。外来基因由于交叉授粉而传到其他植物品种，形成耐除草剂的植物。此外，在WTO还需要制定有关转基因农产品的国际安全议定书等以促进其自由贸易等。