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关于人类基因组计划的背景资料

文发布者:宋少柏来源:中国寻医问药网

一、基因和人类基因组计划
  现代遗传学家认为,基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应DNA(脱氧核糖 核酸)分子片段。基因位于染色体上,并在染色体上呈线形排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代, 还可以使遗传信息得到表达,也就是使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上从而使后代表现出与亲代 相似的性状。
  研究结果表明,每一个染色体含有一个DNA分子,每个DNA分子含有很多个基因,一个基因是DNA分子的一部分。 一个基因要有正常的生理机能,它的几个正常组成部分一定要位于相继邻接的位置上,才能决定一种蛋白质的分子 结构。假使几个正常组成分处于两个染色体上,理论上就是核苷酸的种类和排列改变了,这样就失去正常的生理机 能。所以,基因不仅是一个遗传物质在上下代之间遗传的基本单位,也是一个功能上的独立单位。
  人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的,旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列,发现所有人类 基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息,使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于 1990年正式启动,迄今为止,科学家已经完成人类基因组图谱测定工作的1/3,据预计,人类基因组的“工作草图” 将于明年春天完成,精确的人体基因组图谱有望于2003年前最终绘制出来。
  目前,有美国、德国、日本、英国、法国和中国6个国家的科学家正式加入了这一计划。
  二、基因大战在所难免
  有人说,21世纪是生物世纪,这句话并没有半点虚妄的成分。前面所说的名人精子库仅是利用生物技术优化人 类繁衍的小小部分,而一种比精子库优化人种更先进的技术已逐渐应用开来,这种先进的技术便是在科学家弄清某 些基因片段的前提下,有计划地切割,把对人类产生负面影响作用的基因片段取出,代之以“优秀”的片断,从而 达到对新生代优生的目的。不过,这仅是一个开头,事实上,一项更为庞大的研究人类“基因组”的计划在许多国 家正紧锣密鼓地进行。有人把“基因组”计划比作生命科学领域的“阿波罗登月计划”,因为这一计划是对人体细 胞核中30亿个碱基对和10万个结构基因作定位描图,并阐明功能、序列位置、排列组合方式、重组及变异的某些规 律,从而破译人类的全部遗传密码。到时,一旦破译成功,人类的生命也尽在掌握之中了。利用这些破译的密码, 不用说复制整个人体,就是再造人体的任何一部分也是轻而易举之事。而现在的克隆与其相比,真可谓是“小巫见 大巫”。
  正如前面所说的,每一个基因片段决定着一个新个体的某一生理特征,正如一幅建筑图纸的每一部分将决定建 筑物竣工后相应部分的具体状况一样,所以破解每一个基因片段,就如同掌握建筑图纸每一个具体细节。如果将这 一片段“切割”出来,加以研究,便可以解开导致人类先天疾病的基因的密码,找到医治这类疾病的方法和技术; 或是单独培养,得到新生体一个个器官或组织,再加以推广应用,便可以为先天性生理缺陷的病人单独“培植”其 缺陷部分,从而达到器官移植、治病救人的效果。现在,有人把“负责”心脏的基因片段移植到与人体器官大小差 不多但长得快的“猪”的身上,结果猪长出的心脏,可以作为人类心脏病患者的替代品。用基因重组制成的药物, 如基因乙肝疫苗、白细胞介素、巨噬细胞集落因子、红细胞生产素、干扰素、基因工程人血清白蛋白和人生长激素 等也有极强的医疗作用。
  凡有人的地方就需要药物来治病,因此药物的经济效益极高。芬兰一家生物技术公司将促红细胞生成素基因转 到牛体内,按其价值,这样一头牛所产的乳里具有的基因的价值竟高达42亿美元;荷兰某公司用牛生产的一种乳铁 蛋白,以这种转基因牛的奶制成的奶粉,具有抗菌、转铁等功效,一年的销售额达50亿美元。另一方面,每年的医 药费也具有很强的吸引力———在美国,一年的医药费需要7000亿美元以上;我国“八五”期间每年的医药费超过 了100亿人民币,接近全国财政收入的20%。此外,全球60亿人口的医药费将是一个天文数字,而21世纪的药物很多 是基因药物,因此,基因就是财源,每个基因,无论是致病基因,还是非致病基因,都有极强的经济价值。所以, 许多国家和公司在基因研究上投入巨资支持。为完成生物界的“登月计划”,1990年,美国国会批准拨款30亿美元, 计划在15年内完成人类基因组研究计划。同时,日、英、德、法等国也纷纷花巨款加入到这项研究中来。我国于 1994年才正式启动人类基因组计划,由杨焕民、于军教授等组成的基因组科研队伍于1998年8月在中科院遗传所组建 了人类基因组中心,并于1999年7月向国际人类基因组申请承担1%的测序任务。同年9月在英国剑桥Sanger中心举行 的第三届国际人类基因组战略会上正式确认了中国的参与、工作量和工作区域,预计中国工作组将于2003年完成全 部组装及分析工作。此外,许多公司也参加到这个竞争行列中来:美国的7000多家生物技术公司的投入已超过300亿 美元;1991—1992年,投资者给生物领域注入80亿美元的资本……多方面力量加入到基因的争夺中,一场基因大战 已是狼烟四起、紧锣密鼓地在各国间展开了。
  三、捍卫基因 义不容辞
  毋庸置疑,科研人员把人类遗传密码破译以及对导致乳腺癌、糖尿病、肥胖症、哮喘等遗传特征的基因加以具 体研究,并提出具体的解决办法,这无论对人类的生存还是人类的优生、优育都大有裨益,但若是以此为发财的捷 径,四处抢夺、窃取人体特异基因并加以垄断,这对全人类的医疗保健的损失是无法弥补的。现在,一些有实力的 国家、公司、科研单位争先恐后地猎寻那些发病率极高的人群以及远离文明社会的土著人的特异基因,一旦破译成 功,立刻申请专利,变成商品,而被采集者从此就失去了对这些物质的控制权。可以说,在备受欺凌,资源、人才 等方面遭受疯狂掠夺的第三世界国家,在不知不觉中已成为这些国家、公司、科研单位的基因原产地、“狩猎场”。 除了失去石油、钻石、矿产等自然资源外,他们自身最宝贵的基因也逐步被窃取,成为经济利益下的实验品,这样 的不公平怎能不让人痛心疾首?
  人的基因与生俱来,是人体不可分割的一部分,本应属于人类共有,怎能被少数人独占,成为中饱私囊的工具? 另外,21世纪将是生物学世纪,到时,对现在仍无法治疗的常见病、传染病、遗传病的研究工作需要大量基因;研 制医治人类各种疾病的新一代药物需要基因;对人类器官的再植需要基因;对人类体能、智能的提高需要基因;有 效、大量生产人类生存所必需的肉、蛋、奶、粮食等需要基因;新兴的生物基因产业的蓬勃发展需要基因,所以, 基因(包括人类、动物、植物的)是人类共有的财富,应合理地开发、利用、保护,而绝不能由私人基因公司将其 私有化。
  现在,基因大战正悄悄而又极其激烈地进行着,第三世界国家首当其冲,在技术、资金、设备落后的情况下, 即使拥有丰富的基因资源,也只好眼睁睁地看着这些本属于本国人民的宝贵财富被掠夺,并且在被掠夺时还根本不 知,所以,如何打好这场基因战;如何保护、利用、开发自己丰富的基因资源;如何避免被发达国家所掠夺;如何 接受21世纪生物学的挑战;如何在21世纪以基因工程为一重要支柱产业而立于不败之地,每一个发展中国家都必须 考虑并加以防范。
  四、基因密码与生命预测
  在人体生命科学探索的历史中,没有比“基因”二字更具有震撼力了。由于历史的原因,我们对基因一直采取拒绝承认的态度。直到70年代,经过科学家的努力,“基因”二字才被写进了科教书。现在基因已经被世界各国接受,人类基因组计划与曼哈顿原子弹、阿波罗登月计划并称为人类自然科学史上的三大计划。
  为什么人对“基因”二字如此敏感,如此谨慎。除了其它原因之外,有个很重要的原因,就是怕染上“迷信”之嫌。在传统的观念里,生命不可预测。我们回想一下古代的相学和命理学就不难发现,相学和命理学是通过人的手纹、相貌及生辰八字来破译生命的奥秘和隐私。但由于手段落后,水平低劣,加之其它原因,很难给出准确的表述。而基因的发现,是现代科学第一次向人类宣告了生命预测的可能性。据说用不了多久,如果法律允许,每个人都可以拿到一张自己的基因组图,这张图记录着一个生命的奥秘和隐私。假如是一个孩子,凭借这张图就可以知道这个孩子将来是什么性格,是不是色盲,会长多高,会不会秃顶,是胖是瘦,什么时候会患什么病,什么时候死亡,也就是说,基本可以知道这个孩子一生的命运。
  基因是表现其遗传性状的物质基础。如不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同,是基因差异所在。种瓜得瓜,种豆得豆,决定一个物种之所以是这个物种,是由它的遗传信息决定的。一个人会自杀,是因为他生命体内有自杀基因。英国布里斯托大学精神健康学家乔纳森·堤文博士和戴维·纳特教授找到了一种自杀的基因。并认为它能导致某些人发生自杀的行为。目前,科学家还不能定量测算出有“自杀基因”者就存在自杀的必然性。有“自杀基因”并不意味着一定会自杀,但自杀者一定带有“自杀基因”。一个人是否长寿,也和基因有极大关系。法国科学家就发现了长寿基因。他们研究了三万名长寿人,发现不少研究对象体内均带有两种基因的特定变体。这两种基因能帮助他们对抗致命的老年疾病,特别是心脏病和老年性痴呆症。这个研究组的负责人科恩博士说,带有这两种特定基因的人,颐享天年的机会比普通人高两倍。离婚问题也不完全是感情问题,还有基因在作怪。这是英国科学家最近对3500名已婚者调查后得出的结论。他们认为,离婚因子先天就有。主持这项研究的维克多·约金博士发现,离婚原因的一大半取决于配偶的性格,而女人的性格比男人更有决定因素。他们发现,父母离婚的孩子结婚后,离婚的危险要比常人高出十倍。其中一个主要原因是遗传基因在作怪。
  人的一切外观和行为都是基因的外在表现。声音也不例外。每个人都有自己独特的音色,正像每个人的长相、指纹不尽相同一样,即使孪生子,也是如此。人的声纹如同指纹一样,是长期稳定的密码。任何模仿者都不能逼真模仿他人的全部音色和其他要素。破译了基因也就破译了人的声纹。验声研究还表明嗓音和个人特征有密切关系,如身高体壮的大汉和瘦弱者的嗓音就有很大差别。此外,根据一个人的语音特征,就可以推断出他的身高、体型、年龄、长期居住地以及受过何种教育从事何种职业等一系列内涵,因为声音语言负载着人体基因信息。
  知道了上述一切,就会明白长期以来困扰人类的生命预测不再是神话,可以说破译了生命基因也就破译了生命的全过程。

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