基因时代：你准备好了吗？

（文 / 沈志红）

细胞内的神秘语言

经由各国科学家的共同努力，人类DNA的32亿个遗传密码中的2/3已经被破译出来，余下的1/3将在2003年之前全部完成，这意味着编码人类生命蛋白质的80000到100000个基因将在不久的将来被全部确认出来，人类对疾病的诊断和治疗将会进入一个全新的时代。

细胞

大多数细胞中都含有一套完整的指导细胞运作的机制，叫做DNA。大多数DNA都存在于细胞核里，其余的则存在于线粒体中。

染色体

在细胞核里，DNA排列成23对棒状的结构，叫做染色体，染色体分成两套，一套来自父亲，一套来自母亲，每一个染色体都是紧密排列的DNA，如果把缠紧的DNA链全部打开的话，每个细胞中的DNA都要超过1.8米长。

DNA

DNA的结构其实很简单，四种叫做核苷酸的化学单位配对排列，形成一个卷曲的梯子状的结构，DNA中的突变很常见，而且通常是无害的；但是如果这种突变发生在一个重要基因上，便会带来很严重的问题，组成基因的DNA只占全部DNA的不到10%，其余的DNA则或者起调节作用，或者在染色体功能中发挥作用。

人体“天书”，破译大半

2000年3月9日，美国马里兰州国立健康研究所。分子生物学家格雷格·舒勒正在用他的笔记本电脑分析一段刚刚检测出来的序列。GATTACGCAGGCC……下一个将是T。这时，他的电脑上突然出现一段醒目的信息：人类基因组计划已经突破20亿个标记物的大关。人类基因组计划已经完成2/3。

人类基因组计划被人们比做生命科学上的“登月计划”，共耗资30亿美元，历时13年。这项计划的目的是测定组成人体DNA中每一个化学标记物的顺序。3月29日，美国总统克林顿在迈阿密海滩举行的一项募款餐会中说：“在两个月内，我将做我毕生最光荣的一项宣布，我将宣布人类基因图谱已经完成定序，我们将可以开始探究分析生命的蓝图。”看来，传递人类特征的遗传密码在两个月内完全解码已成定局。

为了治疗基因缺陷造成的血液疾病，蓝光治疗使这个门诺教女孩的眼睛变黄  

13岁的阿珊茜·德·西尔瓦在4岁的时候成为第一个接受基因治疗的人  

中国承担这项计划中的1%，即3号染色体上3000万个碱基对的测序。到4月17日为止，这项工作已经基本完成。据国家人类基因组北方研究中心姚建志教授介绍，预计在今年夏天可拿出草图，2003年拿出精图。

一匹“黑马”，是真是假？

然而在4月6日，美国塞莱拉遗传信息公司突然宣布，他们已率先破译出一名试验者的完整遗传密码。这一宣布立即引起轩然大波。德国生物学家首先表示怀疑。德国人类基因组项目领导人安德烈·罗森塔尔教授于次日指出，塞莱拉公司发表的声明“没有提供有关基因序列的长度和完整性的可靠参数”，因而是“有漏洞的”。美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯也于10日指出，塞莱拉公司的声明值得怀疑。某些媒体在报道这一进展时存在着过于简单化的误解。

人们认为，塞莱拉公司率先宣布这一尚未成熟的研究成果，主要是出于对公司股票升值的考虑。罗森塔尔教授因而呼吁参加这一项目的各国科学家加快研究进度，争取在今年6月底之前破译出完整的人类遗传密码，以免一些公司出于盈利目的抢先把这一研究成果申报专利。

生物技术，投资狂潮

不管这匹“黑马”是真是假，人类基因组计划已经在投资市场掀起投资热潮。过去一年半以来，华尔街股市纳斯达克综合指数中的生物技术类股票指数上升了312%。，标准普尔500种股票指数中的生物技术类股票指数自去年第四季度开始升幅也已超过100%。人类基因组计划接近完成，生物工程“硅谷”肯德尔园区的兴建，使得资金大量流入这一领域，整个华尔街股市生物技术股的市场资本在过去12个月内翻了一番，达到3000多亿美元。生物技术新药开发和应用的前景对资本市场极具诱惑力。

基因芯片：可以立刻检测10000个基因  

人类基因组计划——一个“没有人要的孩子”？

尽管在投资市场炒得火热，人类基因组计划从诞生之日起便饱受质疑，像是一个“没有人要的孩子”。批评家们认为，既然人类基因序列中的97%—32亿个A，T，G，C中的31亿个字母——均无法拼读出有效的基因，那么为什么还要花这么大力气去测定它的全部顺序？在4月份新浪网举办的关于人类基因组计划的讨论中，一位名叫rabit80的网友发表了这样的评论：“对于中国这样的农业大国来说，其更大的意义在于运用生物技术对品质不是很高的大量农产品进行改良和深加工，切实提高农民的有效收入。而那种莫名其妙地将大量纳税人的钱投入到莫名其妙的生命科学研究，对中国这样一个发展中国家来说风险太大，所交的学费太昂贵了。”

人，一直被当作生命科学的研究对象。然而，在这些被当作研究对象的普通人看来，这样的研究真的是太难以理解又太“莫名其妙”了吗？

更为迷茫的将来

也许，当人们了解到这样的研究会给人的社会生活所带来的影响时，他们会感到更加“莫名其妙”与不知所措。首先浮上台面的是就业与申请医疗保险时的“基因歧视”问题。当你在申请一份工作的时候，你是否要先提交一份你的“基因报告单”？事实上，在美国的大中型公司中，已经有30%的公司要求员工提供自己的遗传资料。如果你现在身体健康，但却携带一份肾病的基因，你是否会因此而无法申请到工作？到那时候，你是该埋怨你的父母，你自己，你的基因，还是该埋怨这项对人类基因组的研究？

也许在将来，为人父母会成为一件比现在更为困难的事。目前，已经有医生和护士因为新生儿的父母没有能够避免让孩子出现可以诊断的先天缺陷而责备父母；今后，父母会不会因为生出看似健康，但却是单眼皮，或者是塌鼻梁的孩子而受到舆论的责备？今后，我们对“健康”一词的判断标准到底会是什么？

更为迷茫的是人类作为一个种群在地球上的未来。如果人们全去选择诸如“大眼睛”、“双眼皮”、“高鼻梁”、“好身材”这样的生理特征，进而又都去选择诸如“勇敢”、“善战”、“合群”、“机敏”这样的心理特征，我们人类会不会朝同一个方向发展？人类社会与生物界的多样性将如何体现？英国理论物理学家斯蒂芬·霍金教授认为，人体DNA在过去一万年间没有经历任何重大变化，但是这一情况在未来可能会有所改变。人类将有可能无需等待缓慢的生物演化过程，而是人为提高人体DNA的复杂度。面对这一可能出现的前景，人类必须及早考虑如何采取对策。

基因决定论

在星座、血型等一系列决定论之后，基因决定论必将浮出水面。美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯称：“人类天生便具有某种决定论的倾向，以至于将某种半宗教的意义赋予我们的DNA。”现在，已经有报道称基因将决定人是否会有婚外情，基因将决定人会拥有什么样的宗教信仰等等。

然而，当人们高谈阔论各种基因的作用时，人们忘记了人类所生长的“环境”。在斯坦福大学从事神经生物学研究的罗伯特·萨波斯基教授指出：“你不能将基因与开启和关闭基因的环境分割开来。”“科学对基因了解得越多，我们越意识到环境的重要性。在现实生活中也是如此：基因是必需的，但基因不是全部。”

即将到来的“基因垄断”

伴随着人类基因组计划产生的最大忧虑是少数几个人或大公司对人类基因资源的垄断。目前，已有多家公司为他们所发现的基因序列申请了专利。仅塞莱拉公司就已通过“猎枪”DNA排序技术发现了大量基因，并申请了300项专利。各国政府和科学家都担心，人类基因组研究的成果及其未来应用很可能以专利形式被私营公司掌握。以庞大资金作为支持的生物技术公司对人类基因这一“公有财产”的垄断为“人类基因资源共享”的美好前景蒙上了阴影。

对此，德国科研协会主席恩斯特·温纳克呼吁各国专利机构在进行专利审批时要严格审批标准，防止以专利形式出现的“基因垄断”。德国科研与教育部长布尔曼说，德国将建立明确的法律法规，防止出于商业目的滥用个人基因数据以损害人的权益。美国总统克林顿和英国首相布莱尔也于3月14日发表联合声明，呼吁将人类基因组工程研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。

然而，对于从事高投入、高回报的私营基因公司来说，这样的一纸声明能有多少程度的约束力，答案不得而知。

制备DNA用于研究  

泡沫？还是卫星？

伴随着生物技术类股票指数的飙升，不少分析家提醒投资人要警惕生物高科技成为新千年的又一轮新泡沫。3月14日，克林顿与布莱尔联合倡议全面公开人类基因图谱的研究成果后，华尔街生化股暴跌，平均下挫近13%，成为有史以来最大跌幅。市场误以为塞莱拉这类基因研究公司将失去专利权，因此疯狂抛售生化科技股。其实，即使塞莱拉公司的测序数据充满漏洞，饱受质疑，但是从人类基因组计划这项庞大计划中获利的并不限于塞莱拉这样的测序公司。未来，从人类基因组计划中获取最大利益的一方将是PE生物系统公司这样专门为基因数据检测提供设备的公司，以及像Affymetrix这样生产用于基因检测的基因芯片公司。

4月17日，由陕西超群科技股份有限公司研制并试生产成功的中国首片基因芯片诞生。基因芯片是只有指甲盖大小的特殊玻璃片，玻璃片上根据用途划分出数百个甚至数百万个小的区域。一张基因芯片上可以固定有一万个基因。医疗人员可以根据分子杂交的原理，对病人的DNA进行检测和识别。

基因芯片——新世纪的宠儿？

美国每年都要进行400万例遗传测试。目前在美国，研究人员已经开始利用基因芯片对病人的DNA进行检测。几个月前，一位本来被诊断为患白血病的男孩经由基因诊断，确诊为肌肉肿瘤。美国田纳西州孟菲斯市圣裘德儿童研究医院的威廉·伊文斯医生说：“以往，我们问病人的问题是：‘你多大了？’和‘你的体重是多少？’而现在,由于有了新的基因技术，我们可以了解哪个病人能够从某种药物中获益，而哪个病人会因为某种药物而受到损害。”未来，医生们可以利用基因芯片技术分辨出良性与恶性前列腺肿瘤，分辨出抑郁症病人大脑中神经元与正常人有什么不同——这一切，都要依赖于人类基因组计划，因为，正如麻省理工学院的艾瑞克·兰德博士所说，“人类基因组计划是生命科学领域的元素周期表”，有了它，才演绎出生命领域变化无穷的化学反应。

看来，在人类基因组计划的带动下，生物高科技正在以惊人的速度向前发展，正像网络技术刚刚出现的时候一样——不管人们喜欢不喜欢它。也不管反对它的人有多少。

你知道你的基因吗？

你的基因就是由ATGCCGCGGCTGCTCC……等等字母组成的序列。你的身体上一共有3.2亿个这样的字母。每个字母代表一个分子：A是腺嘌呤，C是胞嘧啶，G是鸟嘌呤，T是胸腺嘧啶。除了红血球之外，人身体上的每一个细胞——从皮肤、肌肉到肝脏——都含有一套相同的遗传物质，也叫DNA。每一个物种所有细胞所含有的DNA总和就是这个物种的基因组。

在基因时代，人们经常会提到同性恋基因、冒险基因、害羞基因、紧张基因、癌基因、老年痴呆症基因等等无数个基因。但事实上，“基因”唯一代表的就是一种蛋白质。由A、T、G、C的组合构成一种密码，每三个字母构成一种蛋白质“攫取机”，攫取一种特定的氨基酸。例如，TGG便可以攫取色氨酸。如果你将足够数量的氨基酸串在一起，你便得到了一个蛋白质——例如，一种可以消化食物的胃酶，可以代谢糖类的胰岛素，一种可以引起抑郁的脑内化学物质，以及一种可以诱发青春期的性激素等等。一种基因便是一种指示说明，只是这种指示说明不是写在食品使用说明书上的，而是写在细胞内的DNA分子上的。

人类大约有8万个基因，而我们每个人的基因有99.9%是相同的。也就是说，如果拿你和麦克尔·乔丹做比较，你们两个人的每1000个基因中，只有1个基因是不同的。所以说，在某种意义上，我们每个人都很像。

基因组计划与我们的过去

人类自己的历史也写在我们的DNA上。麻省理工学院的艾瑞克·兰德博士说：“DNA序列上的微小差别可以被用来追踪古代人类迁移的历史。古代腓尼基人远航至意大利海岸时所留下的染色体痕迹，可以从今天意大利人的DNA中检测出来。”此前，人们已经用遗传学的方法证明，尽管拥有几千年共同的历史，并且历经多次人口迁移，北方与南方的中国人仍然具有不同的遗传特征。北方的中国人在遗传上更接近于朝鲜人和日本人，而南方的中国人则更接近于越南人、泰国人、印尼人等东南亚人种。随着人类基因组计划的完成，我们将更清楚地认识到我们的过去，并且重新审视我们关于民族国家的观念。

对于安娜

对于安娜·米斯科伊来说，40岁是一个非常可怕的年龄，因为她的父亲和叔父都是在40多岁时因器官衰竭而死去的。她担心自己也患有某种家族遗传病。尽管医生一再安慰她，说她什么病也没有，但她仍然不放心。她感到自己关节疼痛，头发脱落，并且非常容易疲劳。经过化验，她的血液中铁浓度偏高。

通过上网，安娜了解到有一种遗传病叫做“血色素沉着症”。这是在美国最常见的一种遗传病，同时也是漏诊率最高的一种病。安娜似乎找到了她的两位亲属过早去世的原因。现在所剩下的问题是，她是否也患上了这种病。

以往，这个病的诊断是依靠肝活检，这对病人来说是一项非常痛苦的过程。所幸安娜已经不需要这样的检查程序了。几年前，科学家们已经分离出血色素沉着症的基因，安娜只需要取一滴血，做一下基因诊断，便可以知道她是否患有这种疾病。

检测结果是阳性的，安娜的确患有这种遗传病。这项基因诊断实际上挽救了安娜的生命。通过每周定期放血治疗，安娜血液中的铁浓度降到了正常水平。现在，她已经过上了正常人的生活，她的寿命估计会比她的父亲和叔父长得多。