要改造和复制生命，就得从基因入手。科学家在改造生命时，先必须对基因进行改造。然后，将被改造过的基因移植到细胞中，便完成了改造生命的目的。那么，能不能改造高级动物——人呢？
改变基因的方式
要改造生命、复制生命，当然都得从基因动手脚，这就叫作“基因重组工程”。
一看到“基因重组工程”这样的字眼，大多数人总会觉得这个“工程”好像很玄、很深奥、很高科技的样子，好像比盖摩天大楼还麻烦。当然，接下来的态度就是敬而远之、退避三舍、没有兴趣，更别说有意愿去尝试多了解一点，有人甚至还认为自己没有能力、没有时间去“研究”这个“新玩意”。
其实，科学家在改造生命时，对于基因能做的动作就只这简简单单的四个动作：剪、黏、载、住。
换言之，科学家的“四招功夫”，就只是利用“剪刀”、“黏胶”、“载运工具”、“宿主”来达成而已。能不能想像呢？如果你常用电脑写报告、作业，你一定会使用剪、帖、拖曳、储存的功能。科学家在重组基因时，所用的功夫就跟你使用电脑写报告时所用的功能一模一样。只要你把“基因”当作是你的“报告”，当你操作电脑时所做的剪、贴、拖曳、储存的动作，就是科学家在做基因改造的事。
一、“剪刀”——限制酶
事实上，“剪刀”就是细菌蛋白质所组成的限制酶，它原是细菌和骚扰它们的病毒之间长期斗争磨炼来的武器。这种酶会在入侵的病毒尚未取得主控权把细菌细胞摧毁之前，就把病毒的基因切割成碎片，以解除病毒的武装。
限制酶怎样扮演剪刀的角色呢？大部分的限制酶都会寻找DNA序列上的特殊部位下刀，这种特殊部位称之为回文结构。例如某基因的左股国间有一段由下往上为—GAATC—，而其对应右股之序列由上往下为—GAATC—。而当限制酶辨识到这样的结构，便会立刻毫不留情把DNA拆裂成两截，露出两边一样交错结构的尾巴。
限制酶既然这么厉害，那么它会不会把自己的DNA也给剪成碎片？当然不会，因为每一种生物都会发展出一种自我保护机制，会生产这种限制酶的细菌，它会自行在回文结构的某一个碱基上加装一个化学罩杯(学名为“甲基化”)，不会伤害到自己。
目前已从各类细菌发现数千种限制酶，其中制成商品在市场上可以买到的，少说也有200种以上。
二、黏胶——连接酶
基因DNA被切开后，如何“连接”到另一个细胞上呢？
这时候，科学家就需要使用连接酶了。顾名思义，连接酶是用来接合DNA用的，但是被接合的两条DNA必须具有对应互补的尾端(被同一限制酶切割后的DNA，就会留下可以对应互补的尾端)，才能被连接酶连接。不过，这两条DNA片段不一定要来自于同一物种。
不同来源的DNA片段被连接酶拼凑起来后，这条DNA在细胞眼中看来就显得一如往常了。
三、载具
载具就是载运工具的意思，也就是把外来的基因先放入载具里，再让它运送到细菌细胞里。
载具是“基因重组工程”必备的工具之一。一般在细菌基因改造时，经常使用的载具是一种称为“质体”的小型DNA环，也有人把质体戏称为细菌的“寄生虫”。实际上它是遗传物质，携有遗传密码，只是它跟细菌的染色体比较起来，显得非常小。质体不但会跟细菌的主染色体一起进行复制程序，并且像跟屁虫一样，跟随传递到细菌的子子孙孙们，同时，质体所带的基因也会表现出来。
正是因为这样的特性，质体变成了生命科学家改造基因的便捷工具，只要利用体外加工的方式，透过前述的限制酶(剪刀)及连接酶(黏胶)的“功夫”，就能把要送入菌体的外来基因先巧妙地挟挂进质体(载具)内，再设法让它溜入细菌体(宿主)内，即可达到目的。
四、宿主
宿主的主要功能就是提供躯体，让改造的基因住进来，并且无怨无悔、任劳任怨地把基因的指令表现出来。这就像植物“接枝”的方式，将一个小段枝条，接到另一球植物支干上，并提供养分让接枝株生长。
基因的转运
改造基因的目的是为了要改造生命，但是要生命发生变化，就必须让改造过的基因进入到细胞中，而如何让一个原本不是细胞体内的东西进入到细胞内呢？这就像一个陌生人突然要住到你家里去，而且还要让你不会觉得不舒服、能欣然接受，这当然需要一些技巧。
现在，我们就来看看科学家用什么方式，把改造过的基因送入细胞内，从而达到改造生命的目的。
一、伺机混入
利用借机混入的方式，把重组过(改造过)的基因，送入细胞内。这事听起来有点怪异，但事实上并不是很困难。因为，不管是细菌或高等动物的细胞，其实都很容易把外来的基因并入到自己的基因组内。其大略方法就是利用各种不同的盐类溶液(尤其是些能把外源基因密集聚合在细菌或细胞表面的物质)，让细胞们快速而且欣然接受所有的DNA，甚至搞不清楚何者为天然的基因，何者为人工合成的DNA片段或是经过重组过的质体。
二、溶解
利用电压穿孔或温和化学溶解处理，让欲改造的细胞及携带有外源基因的细胞表面，产生一些暂时性、若隐若现的孔疏现象，然后再让它们紧密地依偎在一起，互相交换遗传物质，就可以达到改造目的。
三、粒子炮轰
这方法有点奇特，就是把外源基因涂覆或包埋在微细金属粒子上(如钨或金粒子)，然后利用机枪发射子弹或火炮的方式，把微粒打进动植物细胞核内，这种方法代替相当便利，只要对准位置发射一次就好了，标靶物可为数千个细胞、整个组织甚至动物的整个卵巢。
四、病毒感染
病毒具有感染力，因此只要将病毒的毒性削弱到某种程度、或是剪除致病的基因留下具感染力的基因，就可以利用病毒的感染力，把其所携带的外源基因送入细胞内。
五、显微注射法
显微注射法是直接使用一支非常纤细的玻璃针头，把装载有外源基因的液体注入到细胞核内。这个方法需要在显微镜下操作，不仅技术要求相当高，而且要有极大的耐心。注射后，细胞核看起来会有点肿胀，好像被蚊子叮过一样，不过几个小时以后，细胞会若无其事地开始表现新加进来的外源基因。
试管婴儿的诞生
试管婴儿是指从父母双方体内取出成熟的精子和卵子，在试管内受精，即体外受精，然后再移植到母亲的子宫内发育成长，直到分娩。
哪种情况下可以考虑试管婴儿呢？当男性无精子或精子畸形不适合受精者，可采用其爱人的卵子和他人的精子，在体外受精然后注入其爱人的子宫内使之受孕。如果女性子宫病变造成不育，也可用父母的精子和卵子在试管内受精后，再移植到另一个妇女良好的子宫内，逐渐发育成长直至婴儿出生。此外，夫妻双方都具有良好的生育条件，但长时期得不到受孕的机会，也可用试管婴儿的方法。还有一种因输卵管不通畅而造成不育者，可用其爱人的精子和他人的卵子在体外受精，等受精卵在试管内发育到一定时期，再移入自己的子宫内发育成长。
总之，试管婴儿不仅在优生学上有其重要的意义，也给患不孕症的夫妇带来了福音。这一创举通过排除有可能出生遗传病或先天性疾病患儿的丈夫或妻子的精子或卵子，采用正常的匿名供给者的精子、卵子甚至受精卵，使某些在医学上本来不能正常生育的夫妇有可能生出正常的后代，从而降低了残疾新生儿的出生率，保证了未来人口的素质。
试管受孕已有10年以上的成功经验，技术已相当的成熟。每年有数以千计不孕夫妇，如愿以偿地获得了健康宝宝。更进一步，当精子和卵子在试管中成功受孕后，受精卵被植回母体子宫前的几个小时，甚或几天的时间里，只要我们想办法把事先改造好的基因序列送入胚胎细胞核，就能达到目标。
对人的改造
“复制人”跟“转殖基因人”，有很大的区别。
“复制人”是一模一样的复制；“转殖基因人”则是因某种目的予以改造。
由复制羊“多利”的做法，我们了解到那是“无性生殖”的方式，是以偷天换日的手法，把胚胎细胞内的细胞核调包，换成取自成羊体细胞内的细胞核，并于体外培育成胚胎，再放回代理孕母的子宫内，让它自然孕育而已。因此当成功培育成一完整个体时，其所携带的基因跟亲代是一模一样的。
但“转殖基因人”则不然，它在已成功受孕的受精卵上动手脚，把基于某个目的所特制的DNA序列注入胚胎细胞核内，加以改造后再放回孕妇子宫，同样经过怀胎过程再行产下。
因此，转殖基因人的做法，事实上保留了“有性生殖”的优点，再加上人为的方法除弊兴利，可以得到较理想的结果。
如果生命科学已进展到可以保证将某个修改后的基因序列注入受精卵后，一定可以阻止某个遗传性疾病的发生，或者可以修改某个不良性状基因的话，这将是一件造福人类、功德无量的事。
这种技术在理论上和实际上都应是没有什么问题的。
长命百岁的可能性
很早以前，人类就梦想着长生不老，但梦想始终没能变成现实。
大家都知道，类人动物是由类人猿进化而来的，而地心引力和阳光是生命活动的基本因素。从理论上讲，哺乳动物的寿命应该是生长期的6倍，但人类和长颈鹿都不符合，两者的生长期各为20年和6年，但平均寿命分别只有70岁和15岁，都远未达到120年和36年的理论寿命。
从目前情况看，失重可以调整人体钙的完全代谢频率，这种频率的调整是延缓衰老的重要环节。随着医学的发展，今后绝大多数疾病都能用根据基因技术制造的药物来治愈。由于许多疾病从器官、组织甚至细胞水平来寻找病因、揭示发病机理、确定治疗手段均存在着困难，而分子生物学则可使其在分子水平上得以阐明。基因治疗是通过现代分子生物学的技术和方法来引正错误的基因或代替缺陷基因，还可将正常功能的基因导入病人体内发生作用，以此达到治疗疾病的目的。当然，借助基因手段和无性繁殖技术的广泛应用，任何人都可以享用备用器官，以使身体受损部位得以恢复和更新。那时，人类长命百岁将是毫无疑问的。
器官复制与器官再生
利用自己的细胞复制一副全新的器官，来移植替换因疾病或意外事件所造成的已濒临损坏的器官，应是一个没有争议而且正面的做法。
目前，英国巴斯大学的科学家发展出无头青蛙胚胎的基因改造技术，仅留下有需要的特定部位，加上心脏及血液循环系统，创造出无头青蛙。这种技术如继续发展下去，可终有一天，科学家可以利用人工子宫中的胎盘，培育出心脏、肾脏、肝脏等人体器官。由于复制出的器官基因组和细胞完全相同，因此应不会有移植时白血球的排斥问题。器官复制事实上可以想成比较正面的“选择性的复制”，而其前提是必须知道细胞如何掌理分化程序，如此我们才能正确地开启基因开关，并关掉不需要运作的部分，让细胞照我们设定的途径，制造出我们需要的器官。
“器官再生”与“器官复制”是不一样的，器官复制是在个体外复制，制成后再移植回来，需要动繁杂的外科手术，成本及风险都比较高。“器官再生”系在自身体内发生，如同某些低等动物如蝾螈，断了四肢或尾部还可以再生回来。但高等动物却没有这个能力，人体大多数的细胞由于高度分化的结果，只能执行某一特定功能，因此不再具有分裂增生的能力。虽然这些不同细胞都含有全套相同的基因组，但除了须扮演的特定功能部分开启外，其余都是关闭状态。
一个人如果因为意外丧失手足、眼睛，“再生”将能弥补这个遗憾。如果我们能够全盘了解细胞分化的程序，并有办法去控制，如果失去一个眼球，是不是可以启动眼睛周围的细胞开始分化、生长，重新获得一个与原来完全一模一样且功能齐全的新眼球呢？这都是未来生命科学家可以努力的方向。
器官再造术
一、再造皮肤
在一次火灾事故中，勇敢的抢险者被熊熊的大火吞噬了身上大部分的皮肤。当他们被送往医院后，烧伤科医生除对患者进行常规的消毒抗感染等处理外，更多的考虑是如何使患者长出一身新皮肤。传统疗法是对患者进行异体植皮，但由于排异原因，手术往往成功率不高。此外，异体皮肤的移植，给患者以后的生活也会带来诸多不便。那么，怎样解决这一棘手的问题呢？
科学家们通过努力，已经研制出一种工程皮肤，它与人体皮肤没有多大差别，含有真皮和表皮。它是用色皮环切术的方法，切下婴儿包皮的活细胞，经离体培养制成的。
研究人员首先从包皮中提取纤维细胞，将它们种植在筛子似的支架上，同时为其提供营养物质与氧气，使纤维母细胞的生长环境类似于人体内环境，这样它们就会生长并覆盖支架网形成一层薄片。这种薄片与皮肤的内层相当，叫做真皮。
皮肤的表层即表皮，因为它是身体对外界的第一道防线，具有强烈的免疫反应，所以移植时很容易被排斥。科研人员在生成的真皮上加上一种“表皮层”，命名为真皮移植片。实际上它是烧伤皮肤的过渡性覆盖物，能暂时代替病人自身的皮肤，以防止脱水。临床试用表明，应用这种皮肤比常规的异体皮肤覆盖较少发生排异现象。
这种真皮移植片还能治疗糖尿病性溃疡。所谓糖尿病性溃疡，是指有些糖尿病人脚上的伤口很难治愈，形成溃疡。溃疡严重时，病人往往不得不进行截肢手术。而应用真皮移植片，则有助于伤口的愈合，所以受到病人的欢迎。
目前，科研人员可从病人的身上取下一小块健康的皮肤，从中取出角质细胞，并加以培养使之形成多片表皮，再为病人移植此皮片，显然，这种皮片不存在排异问题。
除了工程皮肤外，科学家还研制出工程软骨、工程膀胱、工程乳房、工程心脏等人体器官。
二、工程乳房
这里，特别需要一提的是，用组织工程学方法研制成的工程乳房，为做过乳房切除手术的妇女提供了一种安全的替代物。工程乳房是用妇女自身的组织，接种在塑造成乳房状的聚合物骨架上，并使其生长。一旦组织开始生长，就可将它植入妇女体内，整个乳房将在妇女体内生长完成。这种方法将取代以往硅式盐水乳房移植的方法，为每年进行乳房切除的25万妇女带来福音。
三、心脏再造
工程人体器官中，要数工程心脏的难度最大了。这不仅因为心脏的结构十分复杂，而且迄今为止，心肌细胞还未能在培养基中很好地生长，所以要想培育出一个完整的心脏，无疑是一项重大的工程。然而，世界上每年需要移植心脏的人约有400万，可供移植的心脏来源又十分有限，大约只有2万人能得到心脏移植，因而工程心脏的研制已成为科学家最为关注的课题。相信不久的将来，这一世界性重大课题一定能被科学家所攻克，心脏病患者想换个心脏的希望最终能实现。
