人类基因有多项“惊人发现”

 

   在破译人类基因图谱的过程中,国际人类基因计划和赛拉扬公司的科学家都发现了许多关于人类基因的新现象。

据外电报道,以下是其中几项主要的新发现:

──人类基因数目比原先估计的少很多,仅26,000-40,000个,令人大感意外。

──通过遗传累积下来的基因变种在男性体内比女性多一倍。

──仅1%-1.5%的人类基因带有制造蛋白质的指令,科学家原本估计这一比例为3%-5%。

基因倾向于沿着DNA链延伸方向成群出现,好象城市被广阔的乡村分隔开一样。这种群集现象比科学家原先想象的还要明显。

──大约200个基因看来是人类的脊椎动物祖生存时由细菌插入的,如果获得证实,这将是一项令人吃惊的重大发现。

科学家们今天宣布完成了人类基因编码的草图,它将是一个里程碑,将对疾病的理解、治疗和预防带来变化。经过美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家十年的努力,我们对“我们是谁”的基本问题,看得更清楚了。

在身体中有100兆个细胞,在脱氧核糖核酸编码中将用到30亿个字母。如果把所有人体的脱氧核糖核酸头挨头排成队的话,能够到太阳再回来走600趟。总共的信息要是变成书从地上往上摞的话可以摞61米高。

脱氧核糖核酸中的A、C、G、T四个字母,携带着制造所有有机体的指令,每三个字母伴随着一个氨基酸。人类基因组中的97%的脱氧核糖核酸,人们目前还不掌握它们的功能。

父亲在遗传基因方面占主要优势

 

雄雌两性结合繁衍后代,父亲在遗传基因方面占主要优势。

英国剑桥大学和日本东京的科学家联合做实验,发现母老鼠悉心照料幼鼠的母性源自一种称为Peg3的基因,而这种基因是母老鼠的父亲遗传给它的。没有这种基因的母老鼠的后代成活率仅为8%,而拥有该种基因的则有83%的成活率。此外,他们还发现了一种Mest基因能促使产生一种与众不同的蛋白质,也能使老鼠母性昭然。

其实,公老鼠的遗传基因占优势并非公老鼠自私,而是符合“适者生存”的进化原则的。因为公老鼠将这一哺育后代的基因传给女儿,好让它女儿养好它的孙辈,这有利于后代的成长。

将这一研究应用到医学上,将可以解释一些母亲和小孩联系的行为现象。譬如,有些新生母亲在孩子出生后情绪低落,这个时候就应该去检查相应的基因是否有问题了。当然,母性行为是很复杂的,是由大脑各个部位的整合而成的,而且还会受到外部环境的影响。

在雄雌两性将基因传递复制给后代中,只有一种基因能激活。Peg3和Mest基因一般来自父方,这保证了父方对整个家庭后代的命运的一些控制。但这也不是绝对的,有时母方也可能取代父方这一位置,但一旦这种情况出现,不知道对于雄性小老鼠有什么影响。

因不能完全决定人类的衰老与长寿

 

人类基因组宣告,通过基因的调控———抑制衰老基因,促进长寿基因,人类可能能活150岁甚至以上。这仅仅是推论,现实中———基因不能完全决定人类的衰老与长寿。

人的寿命主要是通过内外两大因素实现的。内在因素是基因,外在因素是环境,包括自然的和社会的。

衰老是一种多基因的复合调控过程

在人类基因组计划之前和进行之中,对长寿的分子生物学研究就有了许多显著的成果与发现。归纳起来便是:衰老是一种多基因的复合调控过程,表现为染色体端粒长度的改变、DNA损伤(包括单链和双链的断裂)、DNA的甲基化和细胞的氧化损害等。这些因素的综合作用,才造成了寿命的长或短。

研究发现,细胞的染色体(含DNA,其上有基因)顶端有一种物质叫做端粒,它如同一顶小帽子戴在染色体的头顶上,细胞每分裂一次,端粒就缩短一点。人的正常体细胞一般分裂次数平均是50次,当端粒最后短到无法再缩短时,细胞的寿命也就到头了。但是癌细胞却没有寿限,可以不停地分裂下去,原因在于它们的端粒不会缩短。端粒不缩短的原因在于有一种酶(telomerase),称为端粒酶,它可以使端粒长期存在。由此设想,如果让人的普通细胞也具有这种酶以抑制端粒的减少,那么细胞的寿命就会延长,衰老也就被延缓了。相反,如果使用抑制或抵消端粒酶的物质,也可能医治癌症。

衰老基因和抗衰老基因是矛盾的统一

意大利和芬兰的研究人员对185名芬兰百岁老人的研究发现,他们体内的E-2基因是促使其长寿的基因,而E-4基因则与长寿无缘。研究人员还发现一种变异老鼠比正常老鼠寿命长1/3。原因在于这种老鼠体内有一种变异的基因p66shc,它能抵抗体内细胞和组织的氧化反应,因而能促使老鼠也同样包括人的长寿。

对衰老细胞和年轻细胞的融合实验发现,年轻细胞也会受到影响而停止DNA的复制合成。一旦DNA复制停止,细胞也就失去了生命,人的衰老也就开始了。另一些研究人员发现,1q基因是仓鼠的衰老基因。其他一些衰老基因还有6q基因、P21基因、WP53基因、P16基因和RB蛋白等,它们是在同一代谢途径上抑制和调控细胞的增殖。相反,Werners基因和bcl2基因是抗衰老基因。所以,衰老和长寿同样都是多基因、多层面和多途径的复合原因。

抑制衰老基因延长了线虫寿命,但它却长期处于昏睡中

既然寿命是多基因的调控,让人长寿的思路便在两个方面。一方面,直接让长寿基因发挥作用,促使人类长寿;二是相反,抑制那些促使生物寿命缩短的基因,也可以让人长寿。但是事实也并非能尽如人意。有研究证明,把线虫身上的衰老基因进行调拨抑制,以求其长寿,结果倒是让线虫延长了寿命,但是其生命毫无质量,长期处于昏睡中。

这种结果提醒人们,基因的形成和进化是稳定而自成系统的,它们有着适应进化的自组织系统。一种功能基因并非单独发挥其功能,而是与其他基因甚至基因序列的“荒漠部分”共同起作用。人的基因组存在一个基因与所有基因的平衡制约关系,或称牵一发而动全身的关系,如果仅仅想要依靠长寿基因就能使人长寿,则过于简单。基因不仅与长寿相关,也与生命质量相关。

一种基因并非单独发挥功能 基因和环境共同影响寿命

更为重要的是,基因仅仅是长寿的一部分原因,甚至连一半的决定作用都起不到,另一半或大半因素在于环境。研究百名百岁芬兰老人的学者弗里索尼和卢西加认为,环境和生活习惯在长寿上所起的作用可能达到66%。

即使生命能够通过基因调控而无限延长,也存在一个生命质量的问题。正如上面对线虫所作的实验一样,如果人的寿命延长了也只像是一个植物人一样长期昏睡,这样的长寿也可能是大多数人所不希望的。世界卫生组织提出了两个口号:给生命以时间,给时间以生命。前者指的当然是长寿,而后者则指的是在长寿的同时要追求生命质量,要活得有意义。从这个意义上讲,生命的意义是适应,适应生活、适应环境、适应社会。只有适应环境的生命,才可能变成真正意义上的长寿。(张田勘

肥胖基因

 

任何人,只要不节制饮食,营养过剩,就会发福。肥胖不仅影响人的仪表,而且是许多疾病的根源。肥胖者易患高血压、高血脂、糖尿病和癌症,因此,在你享受口福之时,一定要适可而止。胃口好是一种健康的标志,但好得过头而又听之任之,则将是一种不健康的先兆。那么,为什么有的人胃口会特别好呢?这里有没有什么遗传因素?另外,有些人食量不一定超常,为什么也会肥胖呢?这些人想吃又不敢吃,不吃又觉得饿,越不吃就越想吃,以致于感叹连连:喝凉水也会发胖。这种人显然与生理功能异常有关,遗传因素起很重要的作用。

1950年,美国的柯尔曼(Coleman)首次发现鼠的突变基因“obese”,这是一种与鼠肥胖有关的隐性基因,其纯合体Oh/Oh是肥胖鼠。他把Oh/Oh鼠的循环系统间接地与正常鼠的循环系统相连,结果肥胖鼠体重下降。这说明肥胖鼠体内可能缺乏某种调节体重的物质,当它与正常鼠相连后,从正常鼠那里补充了该物质,所以肥胖受到抑制。正常鼠携带OB基因,它存在于脂肪细胞中。

后来,应用克隆技术,研究者使OB基因在大肠杆菌中表达,并纯化得到了其产物OB蛋白。将OB蛋白注入肥胖鼠和正常鼠的腹腔,可使这两种鼠的体重都下降。用这种蛋白来治疗Oh/Oh鼠,通过每日腹腔注射,可使该鼠体重减轻、脂肪含量下降,摄食量以及血浆中葡萄糖和胰岛素浓度下降。在对OB蛋白作疗效试验时,将Oh/Oh鼠分成受试组和对照组,并对两组鼠饲以等量食物,结果发现,用OB蛋白处理的鼠比未作处理的鼠体重多下降50%。这说明OB蛋白不仅有降低鼠的摄食量从而减轻其体重的功效、而且还能通过增加动物活动量和加快代谢来减轻其体重。有证据表明OB蛋白可能是一种激素,通过反馈系统来调节体重。人类细胞中也具有Obese基因,研究者们正在寻找OB蛋白的靶组织,似乎至少有一个靶组织是在脑中的。

OB蛋白有被制成减肥药的可能。既然它已能在大肠杆菌中表达,批量生产也不成问题。一旦其疗效、安全性得到进一步证实,作为正式药物上市将为期不远。

OB蛋白现在被命名为“leptin”,该词源于希腊语“leptos”,有“瘦”或“苗条”的意思。据美联社1997年6月23日报导,宾夕法尼亚大学医学院的研究者发现了两例极为肥胖的儿童。一个8岁,女性,体重86公斤,另一个2岁,男性,体重29公斤。经研究发现他们是OB基因缺陷型纯合子。而他们的双亲均各有一个正常基因和一个缺陷基因,均表现为超重,但并不极度肥胖。这样看来,没有leptin产生,个体表型为极度肥胖;能产生leptin但量少,也会导致超重。

致衰老基因

 

日本国立精神和神经研究中心的科学家们宣称,他们发现了一种能致小鼠老化的基因,他们将该基因以希腊神话中的人物命名,称其为“克劳特”基因。将这种基因转入正常鼠体内,可导致其未老先衰,出现类如脆骨症、肺气肿。不育和寿命缩短等症状。遗传分析表明,该基因呈孟德尔一对因子模式遗传。如果对已携带突变基因的小鼠转入正常基因,则可使小鼠的早期衰老症状消失。可见,用克劳特基因治疗人类早老症,是值得我们考虑的一条思路。

当然,衰老问题是一个很复杂的问题,如前面我们已经讲过的端粒缩短即与衰老有关,除此以外肯定还有一些别的因素也与衰老有关。使生物衰老只要其中一个基因突变就行了,而要使生物不衰老则需所有基因都正常。看来,抗衰老还得具体情况具体对待。

侏儒症基因

 

动物的长高由激素调节,已知生长素就是这样的一种激素。10余年前,有人将大鼠的生长素基因转入小鼠体内,培养出了个头接近大鼠的超级小鼠,可见,基因与个头有直接关系。人类在幼儿时期若生长素分泌不足,成年后个体就会矮小,甚至成为侏儒。若能早期发现,并补充生长素,可以缓解症状,使患者成年后接近常人。

据德国(世界报)1997年5月23日报导,海德堡大学人类遗传学院的科学家们分离出了一种新的生长基因,他们将该基因命名为Shox。该基因如果缺损,则携带缺陷基因的人比普通人在身高上平均矮13厘米。如果是妇女,则她不仅身高比普通人矮20厘米,而且还患有先天性卵巢发育不全,不能生育。据称德国约有2万名妇女有这种遗传病,而对侏儒症男女检查时,已查出200个患者缺损该基因。

美联社1997年7月14日报导了另外两个控制生长的基因Stat 5a和Stat 5b,这两个基因是新西兰哈密尔顿的科学家们发现的。其中Stat 5b基因为雄性生长基因,在雄性进入发育期后与生长激素相互作用,使其生长速度超过雌性的生长速度。这项发现显然为侏儒症治疗开辟了一条新途径。

侏儒症问题的最后解决一定要靠基因治疗。

基因控制蛋白质的合成

 

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所谓基因是带有遗传性状的DNA片段,每个基因具有自身的遗传密码。基因虽然只有小小的一段,却有着重要的功能。因为基因决定着蛋白质的合成,有“一个基因一个多肽链”的说法。简单地说:基因决定蛋白质,蛋白质决定代谢作用,代谢作用决定各种性状。

基因与姓氏关系密切

 

英国《观察家报》近日报道,牛津分子医学研究所的研究人员发现,人类的姓名不只是一个标示符号,它还会揭示有关人类天性与根源的重要信息。透过人类的DNA分析,科学家可以从中了解许多有关家族图谱的重要信息,有朝一日,警方或许只要凭借犯罪现场所采集的DNA样本,便可判断嫌疑犯的身份。

牛津分子医学研究所教授BryanSykes表示:“我们发现人类的基因型与姓氏之间关系密切,这个发现不但出乎我们意料而且非常有趣。”

这次研究以Sykes家族为调查对象,整个历史可以回溯到公元1300年左右,也就是英国开始出现姓氏使用的年代,因为当时修改法律促使人们必须使用姓氏验明正身。

过去人们通常是以绰号或地理条件来作为姓氏的参考,而职业则为更普遍的现象,因此才会有叫史密斯(Smith—工匠)和米勒(Miller—磨坊工)的人在英国大行其道。

姓氏是依照父系方面传承下去,也就是生物学中的Y染色体,而Sykes所提出来的问题很简单:“两者之间是否有直接的关联?”

凭借DNA专用刷,研究人员从选区人口资料中选出数十名姓Sykes的人,从他们的脸上采取样本进行分析,发现不但是Sykes教授和Richard,研究对象中的半数以上人都有相同的Y染色体。Sykes教授已经在去年12月成立检测中心,只要花180美元,便可自行以DNA刷采集样本送到这儿来进行分析,看是不是拥有同样的Y染色体。他们曾通过分析证明英格兰东方的某家族与北方的另一家族原属本家。

吸烟成瘾罪魁祸首来自遗传基因

 

华声报讯:美国的一项研究显示,吸烟成瘾主要是遗传基因使然,外来影响并不是最重要的。

据新华网报道,由弗吉尼亚英联邦大学进行的这项研究是首次推断吸烟源于父母遗传。有关人士称,这项结果将有助于烟民制定最理想的戒烟疗法。

研究人员分析了778对孪生儿的习性,他们当中有些一起长大,有些早在孩提时就分开生活。结果发现,人们倾向嗜烟的有三个因素,其中六成基于遗传基因,两成基于家庭环境,另外两成基于个人经历。

研究人员指出,一些基因可能使香烟中的尼古丁变得更容易令人上瘾或感到愉快,其他基因则具备一种使人容易接受吸烟的特性。

不过,研究人员强调,“坏基因”不能作为吸烟的借口,基因或许使人在吸烟时感到畅快,容易上瘾,可是它没驱使你去拿起香烟,所以,吸烟仍然是自愿的行为。