鐘揚:基因組中隱藏了多少秘密-圖文回顧Comments>>| Tags 標簽：
活動(dòng) 科學(xué)松鼠會(huì ) 發(fā)表于 2010-09-01 22:59
本次活動(dòng)為科學(xué)松鼠會(huì )系列講座·第七期
文/青藤
也許你已經(jīng)在上海書(shū)展領(lǐng)略了作為嘉賓的鐘揚老師談?wù)撨h古時(shí)代恐龍生存與滅亡的娓娓道來(lái)；也許你正在期盼在這周末的第十七期小姬看片會(huì )上鐘揚老師對于猜測外星人到底會(huì )長(cháng)成神馬模樣的天馬行空（涉嫌劇透 ）。但是，正如前一次達文西行走中隊里的一個(gè)小男生聽(tīng)到鐘老師大名之后顯露出無(wú)限崇敬的神情，8月22日東方藝術(shù)中心的這樣一場(chǎng)探索基因組隱藏的秘密的專(zhuān)題講座是你無(wú)論如何都不應該錯過(guò)的。因為，多的是你想知道的事。
頗具氛圍的講座現場(chǎng)
序曲——為什么要做人類(lèi)基因組
差不多是在20年前，當時(shí)提出基因組計劃最大的問(wèn)題不是技術(shù)上的挑戰，而是人類(lèi)在發(fā)展到一定時(shí)候，總要在科學(xué)上，哲學(xué)上提出一些問(wèn)題，而這些問(wèn)題問(wèn)到最后就是“人類(lèi)到底是什么？”在16世紀新的解剖學(xué)產(chǎn)生之后，一直到20世紀最后的20年，終于有人意識到我們進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)期，我們是不是該對人類(lèi)進(jìn)行再一次的解剖。
人類(lèi)基因組計劃第一推動(dòng)者來(lái)自一個(gè)機構DOE。1987年，DOE和美國國立衛生研究院（NIH）合作，為這個(gè)項目提供了經(jīng)費1.66億美元。1988年美國在NIH成立的國家人類(lèi)基因組的研究中心，由Watson出任第一任主任。1990年10月，美國國會(huì )正式批準，認為1.66億太少，需要30億美元，在15年內把人類(lèi)基因組做完。
本來(lái)到了這時(shí)候序曲就已經(jīng)結束了。1998年，世界上最大的測序儀生產(chǎn)商美國PE Biosystems公司，以其剛研制成功的300臺最新毛細管自動(dòng)測序儀 ABI 3700 和3億美元資金，成立了Celera Genomics公司，宣稱(chēng)要在3年內以“人類(lèi)全基因組霰彈法測序策略” 測定人類(lèi)基因組，并聲稱(chēng)要專(zhuān)利200到400個(gè)基因。事實(shí)上，它真的僅用3年就做到了。與NIH幾乎同時(shí)完成了基因組計劃。
2000年6月26日人類(lèi)基因組工作草圖完成。
笑容可掬神態(tài)自若的鐘揚老師神侃中~
基因組中的秘密
基因組學(xué)里最重要的工具，一是比較基因組學(xué)。比較基因組學(xué)就是比較不同生物在基因組上有什么不同，用這個(gè)不同來(lái)認識生物多樣性和生物進(jìn)化的奧秘。很多基因人類(lèi)有，老鼠也有，這就為我們用老鼠來(lái)做實(shí)驗提供了方便。另一個(gè)重要的意義在于，很多時(shí)候對生物技術(shù)、生命科學(xué)技最大的質(zhì)疑，就是不能克隆，因為這褻瀆了生命的尊嚴。但當我們把人和老鼠的基因放在一起，發(fā)現人和老鼠的基因沒(méi)什么區別的時(shí)候，人已經(jīng)沒(méi)什么尊嚴了。而更絕的是，在比較線(xiàn)蟲(chóng)和人的基因組之后，我們發(fā)現兩者也很相似。人類(lèi)五種重要的精神病中有20個(gè)基因是人類(lèi)線(xiàn)蟲(chóng)共有的，于是我們便可以在線(xiàn)蟲(chóng)身上做模型試驗來(lái)進(jìn)行藥物開(kāi)發(fā)。
我們做基因組測試的時(shí)候為什么想找其他動(dòng)物試一試呢？當時(shí)測定發(fā)現果蠅有一萬(wàn)兩千個(gè)基因，于是人類(lèi)基因組最保守的估計也不低于10萬(wàn)，暗含的原理是人比較復雜，人的基因自然是最多的，結果一測才三萬(wàn)五千個(gè)，特別失望。也許你會(huì )覺(jué)得和動(dòng)物相比人類(lèi)的基因數量還算可以，那是因為你不了解植物。小麥的基因組測序還沒(méi)有完成，而蕨類(lèi)植物我們甚至不敢去嘗試！那么為什么我們只有那么點(diǎn)基因呢？現在的主流觀(guān)點(diǎn)認為，無(wú)論什么生物，功能基因的數量一般來(lái)說(shuō)都差不多，而另外有很多基因是用來(lái)調節別的基因的。比如植物因為所處的環(huán)境比較糟糕，必須防御，因此會(huì )有很多新陳代謝產(chǎn)物。而人就不需要這些東西，所以人類(lèi)的功能基因在整個(gè)基因組里面占的比例還是比較高的。打一個(gè)比方，比較兩個(gè)單位好不好不要去看做事的人，搞不好的一般來(lái)說(shuō)是領(lǐng)導比較多的那個(gè)。
那么我們要把基因組拿來(lái)做什么用呢？這完全取決于科學(xué)家的頭腦和興趣。
第一，可以告訴我們人類(lèi)的進(jìn)化。Allan Wilson提出能不能研究人類(lèi)線(xiàn)粒體DNA的基因，來(lái)揭示人類(lèi)進(jìn)化的奧秘，因為線(xiàn)粒體基因是母系遺傳的。他收集了一百多個(gè)樣本做了一棵進(jìn)化樹(shù)，結果發(fā)現，僅僅以線(xiàn)粒體基因組為例，就可以說(shuō)明我們人是從非洲來(lái)的。復旦大學(xué)的金力教授也做了一棵12000人的Y染色體進(jìn)化樹(shù)，表明中國人乃至整個(gè)東亞人都是走出非洲的產(chǎn)物。
第二，我們感興趣的是我們人類(lèi)為什么這么優(yōu)越？盡管作為萬(wàn)物之靈，我們的基因組顯得不夠復雜。有文章指出，人類(lèi)和黑猩猩的基因組只存在1.3%的差異。（如此小的差距令我們再受打擊）但我們在形態(tài)學(xué)、行為學(xué)、認知上和黑猩猩不一樣。文章繼續比較，結果表明我們跟黑猩猩在所有肝臟表達差異是1.3倍，相當于沒(méi)有；在血液上更是沒(méi)有差異；唯獨我們的大腦與黑猩猩比要高5.5倍。于是基因組告訴我們，跟黑猩猩相比，我們的主要差異在大腦上，而且我們人類(lèi)還在繼續進(jìn)化，加速進(jìn)化，要把黑猩猩甩在后面。
還有另一方面研究似乎沒(méi)有人做，那就是研究人類(lèi)那些方面在退化。例如人類(lèi)丟掉了維生素C合成基因，也丟掉了二氧化碳、一氧化碳等氣體的感受基因。
除對已有的知識進(jìn)行驗證以外，還必須在數據里發(fā)現新的知識，我們用了一種工具叫做“同源基因”。它們可能有相同的功能和進(jìn)化來(lái)源。例如在最早的魚(yú)身上，只有一個(gè)血小板相關(guān)基因，到了老鼠身上就成了兩個(gè)，在人身上就變成四個(gè)。相當于一個(gè)門(mén)上有四把鎖，優(yōu)點(diǎn)是一把鑰匙掉了其他還開(kāi)得了，缺點(diǎn)是只要有一個(gè)基因有毛病你就有血源病。所以這是一把雙刃劍。
早期病基因用同源方法找的時(shí)候有一個(gè)問(wèn)題就是速度太慢。有的科學(xué)家提出了不同的意見(jiàn)。諾貝爾獎獲得者Barbara McClintock發(fā)現玉米里控制顆粒顏色的基因有可能在群體里是跳躍的。于是她提出了“轉座子”的設想，即轉座子在染色體上跳躍可能進(jìn)入某個(gè)基因中間，將該基因破壞?，F在科學(xué)家在判斷一個(gè)基因是否跟疾病有關(guān)的時(shí)候，先將這個(gè)基因“敲”掉，這就相當于轉座子的作用。于是，我們看到了“獠牙鼠”和“憶蓮鼠”。
與天賦有關(guān)的基因：有一個(gè)家族的人音樂(lè )天賦都非常好，后來(lái)科學(xué)家從他們身上找到了一個(gè)基因叫“絕對音高”。這個(gè)家族70個(gè)人所有人都有這個(gè)基因，但是只有20個(gè)人是搞音樂(lè )的，剩下的50個(gè)人卻生活在痛苦之中，因為他們晚上睡覺(jué)能聽(tīng)到一百米以外的汽車(chē)剎車(chē)。而朱莉亞音樂(lè )學(xué)院里的音樂(lè )天才們也不全都擁有這樣的基因。所以鐘揚老師表示，他十分反對天賦基因，因為沒(méi)有什么事是非得用天賦才能干好的。
跟行為有關(guān)的基因：很多同性戀的人在游行的時(shí)候，T恤衫上寫(xiě)的都是感謝媽媽?zhuān)兄x基因。而有的人甚至犯罪了，也會(huì )說(shuō)自己沒(méi)有犯罪，這是基因的原因。這也是基因組里較受爭議的一部分內容。
另外，鐘揚老師認為在行為問(wèn)題上，人們總是太過(guò)強調“正態(tài)”。例如在場(chǎng)的一群正常人中有一個(gè)是沒(méi)有丟失二氧化碳感受基因的“優(yōu)秀分子”，他會(huì )非常痛苦。第一，他聞到二氧化碳在增多，很難受；第二，如果他出現什么異常舉動(dòng)，別人以為他腦子出了什么問(wèn)題，而事實(shí)上是因為室內人太多了。送去醫院之后，醫生不會(huì )認為他是一個(gè)能聞出二氧化碳的“優(yōu)秀分子”，而是用非常簡(jiǎn)單的治療方法——脫敏，把他弄成和周?chē)艘粯?，因為他是偏離常態(tài)的。
基因組對生命倫理的挑戰
第一，誰(shuí)有權了解他人的基因。如果你檢查你的基因組，對你基因組恐懼的心里等同于對你檔案的恐懼心理。
第二，對“好”基因的不懈追求。有一組科學(xué)家堅持不懈的研究長(cháng)壽基因，終于發(fā)現某個(gè)基因被敲掉以后，線(xiàn)蟲(chóng)長(cháng)壽的基因延長(cháng)了三倍。那篇文章的結尾告訴大家一個(gè)好消息，這個(gè)基因人也有。同時(shí)也有一個(gè)壞消息，這個(gè)基因是跟生殖連在一起的。這意味著(zhù)你需要做選擇，是要壽命延長(cháng)還是要生活質(zhì)量。鐘揚老師因此從哲學(xué)上懷疑，任何好的基因都會(huì )和其他一些事莫名其妙地聯(lián)系在一起。
第三，對“壞”基因的知情負擔。一個(gè)家族里發(fā)現了亨廷頓病，其中一個(gè)小孩學(xué)了一點(diǎn)遺傳學(xué)覺(jué)得自己肯定會(huì )得這個(gè)病，于是決定想干什么就干什么，也不存錢(qián)，也不打算生小孩。一直到了四十多歲，他的女朋友非要和他結婚，讓他去查。他說(shuō)不行，這其實(shí)就是知情負擔。后來(lái)女朋友逼得太緊，只好去查。一查沒(méi)有得這個(gè)病，他知道這一生都毀了。沒(méi)存什么錢(qián)，最關(guān)鍵的是30歲就做了結扎手術(shù)。
人類(lèi)向何處去？
“科學(xué)狂人”Craig Venter合成了世界上第一個(gè)支原體，并聲稱(chēng)頂多三年內他就可以做出能夠合成石油的細菌，那不是一舉解決了世界危機嗎？但與此同時(shí)，一件可能的非常不好的事是，萬(wàn)一這個(gè)文章被恐怖主義看見(jiàn)了怎么辦？
人類(lèi)基因組計劃是構建新的社會(huì )大廈中的一個(gè)基石而已，有了人類(lèi)基因組以后我們要拿這些數據來(lái)對生物學(xué)進(jìn)行解釋?zhuān)⑾Ｍ麑ξ覀兘】灯鹱饔?，用于預防疾病。
最后，不管你愿不愿意，基因組對我們整個(gè)社會(huì )產(chǎn)生不可估量的影響。
鐘揚老師作為“神侃”的代名詞，其現場(chǎng)演講之洋洋灑灑，信馬由韁，確實(shí)令所有觀(guān)眾大呼過(guò)癮。而以吾輩之能，著(zhù)實(shí)只有盡力將其中精彩內容原貌呈現給未能到場(chǎng)的朋友們，但愿能讓你們一過(guò)眼癮。
