人类基因组距我们的生活有多远?

 六国科学家联合公布人类基因组计划“工作草图”绘制完成,轰动一时,余波不绝。人们除了知道了基因这个似懂非懂的词儿后,不免有了许多猜想和疑惑:基因不是看不见摸不着的吗?数以亿计的它们怎么被测量并绘制下来的?基因研究跟我们的生活有关系吗?将来会不会出现基因歧视,甚至出现利用基因技术进行种族灭绝的狂人?

 带着好奇与疑问,记者走进了位于顺义空港工业区的中科院遗传所人类基因组中心暨北京华大基因研究中心测序试验室。

 探秘,基因是怎么测序的?

 把双脚套进塑料鞋套,走进一个接一个的工作间,从走廊的这头到那头,基因的秘密由神秘变得透明———

 把染色体打成很小的碎片;将碎片插入载体转化,在大肠杆菌中大量扩增;用模板提取,并去除“残品”;测序;将天书般无法解读的信息转化为数据资料。正是通过这五步曲,看似无形的基因被捉住、固定下来,并最终解读其中的秘密。

 与想像中站在科学最尖端的实验室不同,这里没有高深莫测得让人找不着北,相反却很有人情味,最具代表性的是那44台有名有姓的测序仪。名字是工作人员们给自己的爱机起的,“争气”、“节约”、“郁闷”……叫什么的都有。引领记者参观的工作人员赵立见,把记者带到了“元老号”测序仪面前。主机顶上放着几只干玉米棒子的它是“1%工程”最大的功臣之一,从1999年4月项目启动至今,换人不停机,于是大家给“元老号”送横幅曰:“377我爱你,就像老农爱玉米”。“377”是“元老号”的型号,机器虽老却吃苦耐劳。而“元老号”的众多小字辈是后来从国外进口的,是目前世界上最先进的测序仪。正是由于它们的加盟,测序规模扩大,我国的基因测序能力迅速提高,超过了德国和法国,成为世界上基因测序的第四大国。

  揣着一肚子的问题,钻进走廊尽头的会客室,向基因组张猛博士开始了提问。

  眼下,我国科学家在忙什么?

  答案是:“大米加猪肉”。基因草图绘制后,人类基因组计划接下来的任务是寻找各种基因的精确位置。目前,我国科学家与国际同行同步进入了人类基因组研究的第二阶段,即把人类基因草图变成一张精确图。这一阶段的工作包括填补现有序列之间的空隙,使基因组整体序列的覆盖率达到100%,准确率提高到99.99%。随着测序能力的不断加强,这项工作的计划完成日期已从2003年提前到2001年。而研究出各基因功能则需要大约100年。

 提高准确度的同时,还要研究人类基因的多态性。人与人不同,进行中国人自己的基因组研究是我国科学家们早已定下的目标———了解中国人基因组的特点,如对哪些病怕,对哪些病不怕。他们给这项研究起名为“炎黄一号”。

 研究人的同时,我们科学家还从“大米加猪肉”下手,开始了生物基因领域的新探索。

 于今年5月正式启动的我国超级杂交水稻基因组计划,是“中国生物资源基因组计划”的第一号项目。北京华大基因研究中心的研究人员与“杂交水稻之父”袁隆平院士以及中科院遗传所朱立煌教授合作,一年之内,将在世界上率先破译超级杂交水稻的遗传密码。

 水稻基因组共有4.3亿对碱基,其测序工作量相当于整个人类基因组计划的七分之一(人类基因组约有30亿对碱基)。从百分之一到七分之一,这意味着我国基因组研究将步入一个崭新的历史阶段。被誉为“杂交水稻之父”的袁隆平院士,多年来培育了大量杂交水稻良种,特别是以籼稻为亲本的超级杂交水稻更是在世界水稻生产中独领风骚。“超级稻”缘何高产?通过比较基因组学研究,科学家将获得相关的遗传信息,阐明水稻杂交优势的机理,为提高水稻产量和改善品质、保持我国杂交水稻生产的国际领先地位打下永久性的基础。科学家们希望,能在三年内实现分子育种,甚至大田种植。

 排在水稻之后的二号工程是家猪。在为1%人类基因组测序项目参与者举行的庆功会上,一头小猪仔被抱上了主席台。它的登台亮相标志着中丹家猪基因组计划的正式启动。据了解,该项目的第一期工作主要包括:完成高精度基因组遗传图谱和物理图谱;全基因组“工作框架图”,覆盖95%左右的基因序列以及基因表达图谱等。今后的高层次研究还包括:遗传信息导向的家猪育种;转基因猪特别是转基因器官的研究与应用等。

 为什么选择水稻和家猪作为生物基因组计划首先启动项目?专家们的解释有点像玩笑却很实在:对小康最简单的理解不就是大米加猪肉吗?水稻和家猪对我国太重要了,这两者在我国国民经济中均占有重要地位。中国是世界上养猪最多的国家,猪肉是中国人摄取蛋白质的第一来源。通过基因研究,不但可以使大米和猪肉更好吃、更高产、更有营养,而且从医学和生物技术来看,家猪还将是人体器官移植和用作疾病模型的最佳选择之一。不拿它们开刀,行吗?

 另悉,北京华大基因研究中心的第三个目标是目前在我国有所回头的血吸虫。

 未来,人真的能活1200岁吗?

 在许多老百姓看来,基因研究只是顶级科学家的事情,是研究室里遥远的未来。然而,科学家们却斩钉截铁地告诉我们:基因破译关乎着我们的生活。

 科学人员预测,不出几年,绿油油的田野里,可以长出含维生素A、C的小麦,含动物蛋白的菜;到超市可以买到抗感冒的苹果,防肝炎的梨;我们吃的大米已经是“超级稻”的基因密码被破译后的升级品种……到2050年,许多病症将会在症发前就被消灭。

 再大胆想象一下更远的未来,你大吃一惊———

 永远健康?

 张猛博士介绍,启动人类基因组工程最初源于人类肿瘤计划的失败。80年代,美国科学家试图用传统医学方法解开肿瘤之谜。但后来发现,肿瘤的形成都与基因有关。现代医学研究表明,人体一般性病毒疾病可用传统医学治疗;但还有5000多种遗传病以及与遗传密切相关的各种病患要赖于基因治疗。这其中包括最常见的肿瘤、糖尿病、贫血、高血压、精神病等。被称为破译生命天书的基因组计划给了我们一个光明的未来:弄清人类各种疾病的根源,破解生命的所有奥秘。将来,修改或替换致病基因应该不是梦想,许多疾病将从地球上消失。眼跟前的例子是,色盲基因前不久已经被找到。

 活上千年?

 告别了疾病的困扰,长寿是显而易见的。中科院遗传所人类基因组中心、人类基因组计划中国协调人杨焕明博士认为,要不了多少年,人便可以根据“基因图”调整自己的生活方式,使自己处于最佳的生命环境中,这样活150岁不成问题。现在,科学家正在研究拨动人体的生物钟,如果“生物钟”问题攻克了,人可以活到500岁以上。而另有国外科学家甚至大胆预言,人类的寿命有望达到1200岁!但这样是否有意义还值得探讨。

 告别肥胖?

人类的肥胖基因是从小白鼠身上发现的。有一种小白鼠吃得再少也会胖,大胖鼠生小胖鼠。科学家把不胖的基因注射给小胖鼠后,小家伙再怎么吃也没有原来那么胖了。根据小白鼠的基因组织与人类基因组的对应关系,科学家把人的基因组中执掌胖瘦的基因也找出来了。据说用不了10年,胖子减肥和瘦子增肥都将是很容易的事情。

订做婴儿?

前不久的《时代》杂志大胆预测了21世纪的十大热门职业和十个走向没落的职业。出人意料的是,教师和父亲被打入冷宫,而基因程序设计员却位居十大热门职业第二位。仔细想想,其实不难理解——有朝一日,人类将不但可以通过基因程序设计来预防各种遗传疾病,甚至一个孩子将来能长多高、是单眼皮还是红头发、是爱听音乐还是爱踢足球……都能早在他出生之前通过基因程序进行设计和改变。张猛博士说,对于未来,人们可以尽情地幻想,但科学人员的研究必须严谨。科学的应用必须更加慎重。

悬念,谁来维护我们的基因隐私?

当我们展望基因科学带来美好前景的同时,一些科学家也对基因技术可能产生的负面效应表示忧虑。

人越活越长,世界人口会不会太多,地球还能承受得起吗?最无足轻重的问题可能是,如果你活了1200岁,有生之年,你将拥有40代子孙。你的儿孙们你能全认得清、记得住吗?第40代孙子应该管你叫什么?百年寿命尚有诸多分分合合,真活上千年,得结几次婚?这些问题想想都头疼,难怪对京城市民进行的抽样调查显示:超过五分之一的人认为:“活那么长根本没必要!”

在人类还没有能够完全克服种族歧视的时候,会不会又出现基因歧视?那些被诊断出带有致病基因的人会不会被老板开除,保险公司会不会拒绝他们的投保。基因技术最终会不会为种族歧视找到更科学的“依据”?纳粹的恐怖还记忆犹新,所谓优等民族利用基因武器进行种族灭绝的可能想想也让人不寒而栗。

使人生如此透明的基因档案当属绝对隐私。谁来保管它?谁有权获知它?我们能保护住自己的基因隐私吗?这项伟大的科学进步会不会因为商业利益而最终沦为一小撮富人的专利。他们用昂贵的价格购买优良的基因克服疾病、设计出优秀的后代,而穷人却只能听天由命?

一些在现在看来完全无害的技术可能同样会为人类带来灾难。科学家担心有些致病基因,也许还有我们尚不知道的有益之处。比如我们已知,体内携带镰状细胞贫血症基因的人对疟疾就具有抗病能力,而导致膀胱纤维症的基因则可以让人不得霍乱。基因检测可以很容易地推定一个胎儿是否含有某种缺陷基因。如果通过基因图我们得知一个胎儿长大成人后注定要得胰腺癌,我们是否就有理由剥夺他生下来的权利?要知道,一些伟大的科学家、艺术家在生理上都有这样或那样的疾病和缺陷,他们难道就都没有生的权利?

小心悬在头上的这把双刃剑。有远见的人们已经开始呼唤为基因立法。与科学研究的迅猛发展相比,我们在心理上、伦理上、法律上、国际关系上都还没有做好充分的准备。