科學(xué)家有望破解占比98%的人類基因組暗物質(zhì)的奧秘(人類的基因密碼全都破譯了嗎？)

科學(xué)家有望破解占比98%的人類基因組暗物質(zhì)的奧秘

2017年2月13日 訊 /生物谷BIOON/ --2003年研究人員完成了人類基因組計(jì)劃項(xiàng)目，共對(duì)人類基因組中所有30億個(gè)堿基對(duì)進(jìn)行了測序，很多人認(rèn)為我們機(jī)體的DNA是一本開放的百科全書，但一個(gè)令人困惑的問題很快也會(huì)出現(xiàn)，盡管科學(xué)家們對(duì)這本書進(jìn)行了翻譯，但僅僅只是解釋了其中很少一部分內(nèi)容。

機(jī)體中有高達(dá)98%的DNA并不會(huì)編碼產(chǎn)生蛋白質(zhì)，很多基因組暗物質(zhì)被認(rèn)為是一些非功能的進(jìn)化殘留物，然而在這些非編碼DNA中隱藏了很多至關(guān)重要的調(diào)節(jié)性原件，其能夠控制數(shù)千個(gè)基因的活性，此外，這些原件在多種疾病發(fā)生中也扮演著非常關(guān)鍵的角色，比如癌癥、心臟病、自閉癥等，同時(shí)這些原件也能為科學(xué)家們開發(fā)新型療法提供新的線索。

為了繪制圖譜并且解釋人類基因組中功能性序列的功能，2月2日美國國立衛(wèi)生研究院發(fā)布了一項(xiàng)資金用于資助5個(gè)有特色的研究中心，其中就包括舊金山的兩個(gè)研究中心，旨在研究這些調(diào)節(jié)性原件如何影響基因表達(dá)乃至影響基因的行為。這項(xiàng)研究計(jì)劃中，研究人員將會(huì)利用最新的研究技術(shù)，比如基因編輯技術(shù)來深入探究人類生物學(xué)的本質(zhì)，從而有望未來幫助開發(fā)出治療復(fù)雜遺傳性疾病的新型療法。

基因組入門的重要性

當(dāng)人類基因組計(jì)劃表現(xiàn)出明顯的不足時(shí)，2003年9月美國國家基因組研究所（National Human Genome Research Institute）發(fā)起了一項(xiàng)名為ENCODE的研究計(jì)劃（DNA原件百科全書研究計(jì)劃），這項(xiàng)計(jì)劃的目的就是尋找人類基因組中所有的功能性區(qū)域，以及這些區(qū)域是否會(huì)形成基因。研究者Elise Feingold說道，人類基因組計(jì)劃繪制出了人類基因組中的元件信息，但其并未告訴我們一些“語法”信息，比如標(biāo)點(diǎn)在哪里，從哪里開始，又從哪里結(jié)束，這就是ENCODE計(jì)劃未來所要研究的。

研究者支出，我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百萬個(gè)非編碼的字母序列能夠發(fā)揮必要的調(diào)節(jié)性功能，就好像在不同類型的細(xì)胞中開啟或關(guān)閉基因的表達(dá)，然而，如今研究者們已經(jīng)證實(shí)這些調(diào)節(jié)性的序列具有重要的功能，但其并不知道每一個(gè)序列所發(fā)揮的功能，或者是哪些基因會(huì)受到影響，這是因?yàn)檫@些序列通常距離其靶向基因的距離較遠(yuǎn)，此外，在不同類型的細(xì)胞中還有很多序列發(fā)揮著不同的效應(yīng)。

美國國家基因組研究所發(fā)起的這項(xiàng)研究計(jì)劃能夠使得5個(gè)研究中心對(duì)這些調(diào)節(jié)性序列的功能以及基因靶點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確研究，這5個(gè)研究中心分別是兩個(gè)位于加州大學(xué)的研究中心（研究者Nadav Ahituv和Yin Shen博士），其它三個(gè)分別位于斯坦福大學(xué)、康奈爾大學(xué)以及勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室，此外這些研究中心還將會(huì)繼續(xù)關(guān)注圖譜的繪制、計(jì)算機(jī)分析、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)工作。

細(xì)胞條形碼揭示調(diào)節(jié)性功能

新技術(shù)的使用能夠更加容易地幫助研究人員鑒別出調(diào)節(jié)性序列的功能和靶點(diǎn)，如今科學(xué)家們也能夠更好地操控細(xì)胞來獲取關(guān)于DNA的更多信息，在高通量篩選技術(shù)的幫助下，研究人員就可以大批量地進(jìn)行研究，在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)數(shù)千個(gè)序列進(jìn)行檢測。研究者Ahituv教授表示，通常我們很難對(duì)基因組中的一些非編碼部分的功能進(jìn)行檢測，對(duì)于一個(gè)基因而言，我們很容易評(píng)估其效應(yīng)，因?yàn)榛蚓幋a的相關(guān)蛋白也會(huì)發(fā)生改變，但對(duì)于調(diào)節(jié)性序列而言，你并不知道DNA的改變會(huì)發(fā)生什么，因此我們往往很難預(yù)測其功能性的結(jié)果輸出。

研究者Ahituv和Shen都能夠利用創(chuàng)新性的技術(shù)來對(duì)增強(qiáng)子序列進(jìn)行研究，增強(qiáng)子在基因表達(dá)過程中扮演著重要的角色，機(jī)體中每個(gè)細(xì)胞都包含著相同的DNA，確定一個(gè)細(xì)胞是皮膚細(xì)胞或腦細(xì)胞亦或者是心臟細(xì)胞主要看其基因的表達(dá)和關(guān)閉情況，增強(qiáng)子就是其中的秘密開關(guān)，其能夠開啟細(xì)胞類型的特殊基因的表達(dá)。

剔除序列來研究其所扮演的角色

研究者Shen能夠采用一種不同的方法來對(duì)調(diào)節(jié)性序列的功能進(jìn)行特性分析，在同研究者Bing Ren進(jìn)行合作研究后，她開發(fā)出了一種高通量的CRISPR-Cas9的篩選方法來檢測非編碼序列的功能，如今兩位研究者開始利用這種方法鑒別具有調(diào)節(jié)性功能的序列以及其尋找其所影響的基因。Shen將會(huì)利用CRISPR對(duì)大量細(xì)胞中成千上萬個(gè)調(diào)節(jié)性原件進(jìn)行編輯，并且追蹤對(duì)60對(duì)基因進(jìn)行編輯后引發(fā)的效應(yīng)。

這項(xiàng)研究工作中，每個(gè)細(xì)胞都會(huì)被編程來反映兩種熒光顏色（每一個(gè)對(duì)應(yīng)一種基因），如果細(xì)胞中的光熄滅了，科學(xué)家們就知道其中一種基于CRISPR的序列編輯所影響的靶基因了，最后一步就是對(duì)每個(gè)細(xì)胞中的DNA進(jìn)行測序來確定基因表達(dá)改變所誘發(fā)的調(diào)節(jié)性序列的編輯。通過監(jiān)測共表達(dá)基因的顏色，研究者Shen就能夠闡明多個(gè)功能性序列和多個(gè)基因之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，而這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測序技術(shù)的搜尋范圍。Shen說道，直到最近CRISPR技術(shù)被開發(fā)，此前我們并不可能大規(guī)模對(duì)非編碼序列進(jìn)行遺傳化操作，如今對(duì)CRISPR技術(shù)進(jìn)行放大后我們就能夠在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)數(shù)千個(gè)調(diào)節(jié)性序列進(jìn)行篩選，這種方法不僅能夠告訴我們細(xì)胞中的哪些序列能夠發(fā)揮作用，而且還能夠幫助發(fā)現(xiàn)這些序列所調(diào)節(jié)的靶向基因。

利用暗物質(zhì)DNA能夠治療疾病嗎？

通過對(duì)數(shù)千個(gè)調(diào)節(jié)性序列的功能進(jìn)行分類，研究者Shen和Ahituv希望能夠制定出新規(guī)則來揭示如何預(yù)測以及干擾其他序列功能的機(jī)制，這不僅能夠幫助闡明基因組暗物質(zhì)的角色，還能夠?yàn)殚_發(fā)治療復(fù)雜遺傳性疾病的新型療法提供治療靶點(diǎn)。Ahituv說道，目前我們發(fā)現(xiàn)很多疾病都和調(diào)節(jié)性序列直接相關(guān)，比如對(duì)常見疾病（糖尿病、癌癥以及自閉癥）進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)性研究中研究者就發(fā)現(xiàn)，90%的疾病相關(guān)的DNA突變都位于非編碼的DNA中，因此并這不是一個(gè)發(fā)生了改變的基因，而是調(diào)節(jié)該基因的區(qū)域。

隨著對(duì)人類基因組測序的價(jià)格明顯下降，目前很多人都在討論利用精準(zhǔn)化療法來治療多種嚴(yán)重的人類疾病，然而如何解釋非編碼DNA中的這些突變對(duì)研究者而言仍然非常困難。最后研究者Shen表示，如果我們能夠?qū)@些調(diào)節(jié)性序列的靶基因進(jìn)行鑒別以及特性研究，那么我們就能夠開始闡明這些調(diào)節(jié)性序列突變后誘發(fā)疾病的分子機(jī)制了，最終我們或許就能夠通過糾正這些調(diào)節(jié)性序列的突變來治療復(fù)雜的人類疾病了。

人類的基因密碼全都破譯了嗎？

首先，什么是基因密碼？現(xiàn)在的人類基因組計(jì)劃的狀況是，人類基因組序列圖譜已經(jīng)完成了，也就是通常說的我們已經(jīng)得到了完成圖，但這也只是說我們知道了被測序人類的基因組的ATGC組成的基本序列信息，根據(jù)這個(gè)完成圖我們預(yù)測人類的基因總數(shù)在3萬~4萬左右，但其中已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的只有很小的一小部分，若說是搞清楚了它的功能的基因，那就更是滄海一粟了，所以如果說基因密碼都被破譯還有點(diǎn)兒早，甚至我們都不是很肯定一些基因的具體邊界。所以，你可以說我們破譯了基因組，但不能說破譯了所有的基因密碼。
關(guān)于平均壽命，人類的技術(shù)還沒達(dá)到那個(gè)地步，就是個(gè)愿景罷了。例如曾經(jīng)有一度因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了端粒酶的功能（這好像還是我上高中的時(shí)候呢），人們就覺得人類體細(xì)胞無限增殖、永葆青春前途光明，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)原來細(xì)胞癌變的一個(gè)機(jī)制就是端粒酶功能異常導(dǎo)致的體細(xì)胞無限增殖。更何況，現(xiàn)在的基因調(diào)節(jié)運(yùn)用到人的身上，還有眾多倫理問題、技術(shù)問題、安全問題等等，所以靠基因調(diào)整把人的平均壽命延長還只是個(gè)實(shí)驗(yàn)室想法階段。
回頭又看了一下你的補(bǔ)充，“如果全都破譯了”，那要看“破譯”到什么程度了，如果是把每個(gè)基因確定出來，那還不夠，但如果把所有基因以及基因之間的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、生化機(jī)制都搞清楚了，甚至如果把細(xì)胞在特定周期階段、特定分化組織、特定微觀環(huán)境等等特定條件下的基因行為搞清楚，就憑現(xiàn)在已有的實(shí)驗(yàn)手段，別說延長壽命了，就是造個(gè)獅身人面的斯芬克斯都沒問題，何況僅僅是延長個(gè)幾十年壽命？直接做出一個(gè)龜仙人，可以擁有千年壽命了（開個(gè)玩笑:)）。

什么是人類基因組計(jì)劃？中國科學(xué)家起了什么作用？

人類基因組計(jì)劃的研究現(xiàn)狀與展望------發(fā)表日期：2004年3月30日

一、研究現(xiàn)狀
1、人類基因組測序
1990年～1998年，人類基因組序列已完成和正在測序的共計(jì)約330Mb，占人基因組的11％左右；已識(shí)別出人類疾病相關(guān)的基因200個(gè)左右。此外，細(xì)菌、古細(xì)菌、支原體和酵母等17種生物的全基因組的測序已經(jīng)完成。
值得一提的是，企業(yè)與研究部門的攜手，將大大地促進(jìn)測序工作的完成。美國的基因組研究所（The Institute of Genome Research, TIGR）與PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年內(nèi)投資2億美元，預(yù)計(jì)于2002年完成全序列的測定。這一進(jìn)度將比美國政府資助的HGP的預(yù)定目標(biāo)提前三年。美國加州的一家遺傳學(xué)數(shù)據(jù)公司(Incyte)宣布（1998年〕，兩年內(nèi)測定基因組中的蛋白質(zhì)編碼序列以及密碼子中的單核苷酸的多態(tài)性，最后將繪制一幅人的10萬個(gè)基因的定位圖。與Incyte公司合作的HGS（Human Genome Science）公司的負(fù)責(zé)人宣稱，截止1998年8月，該公司已鑒定出10萬多個(gè)基因（人體基因約為12萬個(gè)），并且得到了95％以上基因的EST（expressed sequence tag）或其部分序列。
1998年9月14日美國國家人類基因組計(jì)劃研究所（NHGRI）和美國能源部基因組研究計(jì)劃的負(fù)責(zé)人在一次咨詢會(huì)議上宣布，美國政府資助的人類基因組計(jì)劃將于2001年完成大部分蛋白質(zhì)編碼區(qū)的測序，約占基因組的三分之一，測序的差錯(cuò)率不超過萬分之一。同時(shí)還要完成一幅“工作草圖”，至少覆蓋基因組的90％，差錯(cuò)率為百分之一。2003年完成基因組測序，差錯(cuò)率為萬分之一。這一時(shí)間表顯示，計(jì)劃將比開始的目標(biāo)提前兩年完成。
2、疾病基因的定位克隆
人類基因組計(jì)劃的直接動(dòng)因是要解決包括腫瘤在內(nèi)的人類疾病的分子遺傳學(xué)問題。6000多個(gè)單基因遺傳病和多種大面積危害人類健康的多基因遺傳病的致病基因及相關(guān)基因，代表了對(duì)人類基因中結(jié)構(gòu)和功能完整性至關(guān)重要的組成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占據(jù)著核心位置，也是計(jì)劃實(shí)施以來成果最顯著的部分。
在遺傳和物理作圖工作的帶動(dòng)下，疾病基因的定位、克隆和鑒定研究已形成了，從表位→蛋白質(zhì)→基因的傳統(tǒng)途徑轉(zhuǎn)向“反求遺傳學(xué)”或“定位克隆法”的全新思路。隨著人類基因圖的構(gòu)成，3000多個(gè)人類基因已被精確地定位于染色體的各個(gè)區(qū)域。今后，一旦某個(gè)疾病位點(diǎn)被定位，就可以從局部的基因圖中遴選出相關(guān)基因進(jìn)行分析。這種被稱為“定位候選克隆”的策略，將大大提高發(fā)現(xiàn)疾病基因的效率。
3、多基因病的研究
目前，人類疾病的基因組學(xué)研究已進(jìn)入到多基因疾病這一難點(diǎn)。由于多基因疾病不遵循孟德爾遺傳規(guī)律，難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標(biāo)記的選擇、數(shù)學(xué)模型的建立、統(tǒng)計(jì)方法的 改進(jìn)等方面進(jìn)行艱苦的努力。近來也有學(xué)者提出，用比較基因表達(dá)譜的方法來識(shí)別疾病狀態(tài)下基因的激活或受抑。實(shí)際上，“癌腫基因組解剖學(xué)計(jì)劃（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在這方面的嘗試。
4、中國的人類基因組研究
國際HGP 研究的飛速發(fā)展和日趨激烈的基因搶奪戰(zhàn)已引起了中國政府和科學(xué)界的高度重視。在政府的資助和一批高水平的生命科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)下，我國已建成了一批實(shí)力較強(qiáng)的國家級(jí)生命科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，組建了北京、上海人類基因組研究中心。有了研究人類基因組的條件和基礎(chǔ)，并引進(jìn)和建立了一批基因組研究中的新技術(shù)。中國的HGP在多民族基因保存、基因組多樣性的比較研究方面取得了令人滿意的成果，同時(shí)在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了較大進(jìn)展。
首先建立了寡核苷酸引物介導(dǎo)的人類高分辨染色體顯微切割和顯微基因克隆技術(shù)；已建立的17種染色體特異性DNA文庫和24種染色體區(qū)特異性DNA文庫及其探針；構(gòu)建了人X染色體YAC圖譜，已完成了人X染色體Xp11.2-p21.3跨度的約35cM STS－YAC圖譜的構(gòu)建；建立了YAC－cDNA篩選技術(shù)。
目前的研究工作還包括: 疾病和功能相關(guān)新基因的分離、測序和克隆的技術(shù)和方法學(xué)的創(chuàng)新研究；中國少數(shù)民族HLA分型研究及特種基因的分析； 人胎腦cDNA文庫的構(gòu)建和新基因的克隆研究。
中國是世界上人口最多的國家，有56 個(gè)民族和極為豐富的病種資源，并且由于長期的社會(huì)封閉，在一些地區(qū)形成了極為難得的族群和遺傳隔離群，一些多世代、多個(gè)體的大家系具有典型的遺傳性狀，這些都是克隆相關(guān)基因的寶貴材料。但是，由于我國的HGP 研究工作起步較晚、底子薄、資金投入不足，缺乏一支穩(wěn)定的、高素質(zhì)的青年生力軍， 我國的HGP 研究工作與國外近年來的驚人發(fā)展速度相比，差距還很大，并且有進(jìn)一步加大的危險(xiǎn)。如果我們?cè)谶@場基因爭奪戰(zhàn)中不能堅(jiān)守住自己的陣地，那么在21 世紀(jì)的競爭中我們又將處于被動(dòng)地位：我們不能自由地應(yīng)用基因診斷和基因治療的權(quán)力，我們不能自由地進(jìn)行生物藥物的生產(chǎn)和開發(fā)，我們亦不能自由地推動(dòng)其他基因相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
二、展望
1、生命科學(xué)工業(yè)的形成
由于基因組研究與制藥、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、食品、化學(xué)、化妝品、環(huán)境、能源和計(jì)算機(jī)等工業(yè)部門密切相關(guān)，更重要的是基因組的研究可以轉(zhuǎn)化為巨大的生產(chǎn)力，國際上一批大型制藥公司和化學(xué)工業(yè)公司大規(guī)模紛紛投巨資進(jìn)軍基因組研究領(lǐng)域，形成了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)部門，即生命科學(xué)工業(yè)。
世界上一些大的制藥集團(tuán)紛紛投資建立基因組研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合資組建了Novartis 公司，并斥資2.5億美元建立研究所，開展基因組研究工作。Smith Kline 公司花1.25億美元加快測序的進(jìn)度，將藥物開發(fā)項(xiàng)目的25％建立在基因組學(xué)之上。Glaxo-Wellcome 在基因組研究領(lǐng)域投入4，700萬美元，將研究人員增加了一倍。
大型化學(xué)工業(yè)公司向生命科學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)軌。孟山都公司早在1985年就開始轉(zhuǎn)向生命科學(xué)工業(yè)。至1997年，該公司向生物技術(shù)和基因組研究的投入已高達(dá)66億美元。1998年4月，杜邦公司宣布改組成三個(gè)實(shí)業(yè)單位，由生命科學(xué)領(lǐng)頭。1998年5月，該公司又宣布放棄能源公司Conaco，將其改造成一家生命科學(xué)公司。Dow化學(xué)公司用9億美元購入Eli Lilly公司40％的股票，從事谷物和食品研究，后又成立了生命科學(xué)公司。Hoechst公司則出售了它的基本化學(xué)品部門，轉(zhuǎn)項(xiàng)投資生物技術(shù)和制藥。
傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和食品部門也出現(xiàn)了向生物技術(shù)和制藥合并的趨勢(shì)。Genzyme Transgenics 公司培養(yǎng)出的基因工程羊能以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶III，一群羊的酶產(chǎn)量相當(dāng)于投資1.15億美元工廠的產(chǎn)量。據(jù)估計(jì)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)的藥物成本是大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)法的十分之一。一些公司還在研究生產(chǎn)能抗骨質(zhì)疏松的谷物，以及大規(guī)模生產(chǎn)和加工基因工程食品。
能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合。例如，用產(chǎn)甲烷菌Methanobacterium 作為一種新能源。用抗輻射的細(xì)菌Deinococcus radiodurans清除放射性物質(zhì)的污染，并在轉(zhuǎn)入tod基因后，在高輻射環(huán)境下清除多種有害化學(xué)物質(zhì)的污染。
2、功能基因組學(xué)
人類基因組計(jì)劃當(dāng)前的整體發(fā)展趨勢(shì)是什么？一方面，在順利實(shí)現(xiàn)遺傳圖和物理圖的制作后，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)正在向完成染色體的完整核酸序列圖的目標(biāo)奮進(jìn)。另一方面，功能基因組學(xué)已提上議事日程。人類基因組計(jì)劃已開始進(jìn)入由結(jié)構(gòu)基因組學(xué)向功能基因組學(xué)過渡、轉(zhuǎn)化的過程。在功能基因組學(xué)研究中，可能的核心問題有：基因組的表達(dá)及其調(diào)控、基因組的多樣性、模式生物體基因組研究等。
（1）基因組的表達(dá)及其調(diào)控
1）基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜及其調(diào)控的研究
一個(gè)細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平能夠精確而特異地反映其類型、發(fā)育階段以及反應(yīng)狀態(tài)，是功能基因組學(xué)的主要內(nèi)容之一。為了能夠全面地評(píng)價(jià)全部基因的表達(dá)，需要建立全新的工具系統(tǒng)，其定量敏感性水平應(yīng)達(dá)到小于1個(gè)拷貝/細(xì)胞，定性敏感性應(yīng)能夠區(qū)分剪接方式，還須達(dá)到檢測單細(xì)胞的能力。近年來發(fā)展的DNA微陣列技術(shù)，如DNA芯片，已有可能達(dá)到這一目標(biāo)。
研究基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)不僅是為了獲得全基因組表達(dá)的數(shù)據(jù)，以作為數(shù)學(xué)聚類分析。關(guān)鍵問題是要解析控制整個(gè)發(fā)育過程或反應(yīng)通路的基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)概念對(duì)于生理和病理?xiàng)l件下的基因表達(dá)調(diào)控都是十分重要的。一方面，大多數(shù)細(xì)胞中基因的產(chǎn)物都是與其它基因的產(chǎn)物互相作用的；另一方面，在發(fā)育過程中大多數(shù)的基因產(chǎn)物都是在多個(gè)時(shí)間和空間表達(dá)并發(fā)揮其功能，形成基因表達(dá)的多效性。在一個(gè)意義上，每個(gè)基因的表達(dá)模式只有放到它所在的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的大背景下，才會(huì)有真正的意義。進(jìn)行這方面的研究，有必要建立高通量的小鼠胚胎原位雜交技術(shù)。
2）蛋白質(zhì)組學(xué)研究
蛋白質(zhì)組學(xué)研究是要從整體水平上研究蛋白質(zhì)的水平和修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的二維蛋白質(zhì)凝膠電泳的工作體系。首先用一個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)來提取人類細(xì)胞的蛋白質(zhì)，繼而用色譜儀進(jìn)行部分分離，將每區(qū)段中的蛋白質(zhì)裂解，再用質(zhì)譜儀分析，并在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中通過特征分析來認(rèn)識(shí)產(chǎn)生的多肽。
蛋白質(zhì)組研究的另一個(gè)重要內(nèi)容是建立蛋白質(zhì)相互關(guān)系的目錄。生物大分子之間的相互作用構(gòu)成了生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體（55個(gè)基因）獲得成功。如何在模式生物（如酵母）和人類基因組的研究中建立自動(dòng)方法，認(rèn)識(shí)不同的生化通路，是值得探討的問題。
3）生物信息學(xué)的應(yīng)用
目前，生物信息學(xué)已大量應(yīng)用于基因的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測。然而，利用生物信息學(xué)去發(fā)現(xiàn)基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能更為重要。模式生物體中越來越多的蛋白質(zhì)構(gòu)建編碼單位被識(shí)別，無疑為基因和蛋白質(zhì)同源關(guān)系的搜尋和家族的分類提供了極其寶貴的信息。同時(shí)，生物信息學(xué)的算法、程序也在不斷改善，使得不僅能夠從一級(jí)結(jié)構(gòu)，也能從估計(jì)結(jié)構(gòu)上發(fā)現(xiàn)同源關(guān)系。但是，利用計(jì)算機(jī)模擬所獲得的理論數(shù)據(jù)，還需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)經(jīng)過的驗(yàn)證和修正。
（2）基因組多樣性的研究
人類是一個(gè)具有多態(tài)性的群體。不同群體和個(gè)體在生物學(xué)性狀以及在對(duì)疾病的易感性與抗性上的差別，反映了進(jìn)化過程中基因組與內(nèi)、外部環(huán)境相互作用的結(jié)果。開展人類基因組多樣性的系統(tǒng)研究，無論對(duì)于了解人類的起源和進(jìn)化，還是對(duì)于生物醫(yī)學(xué)均會(huì)產(chǎn)生重大的影響。
1）對(duì)人類DNA的再測序
可以預(yù)測，在完成第一個(gè)人類基因組測序后，必然會(huì)出現(xiàn)對(duì)各人種、群體進(jìn)行再測序和精細(xì)基因分型的熱潮。這些資料與人類學(xué)、語言學(xué)的資料項(xiàng)結(jié)合，將有可能建立一個(gè)全人類的數(shù)據(jù)庫資源，從而更好地了解人類的歷史和自身特征。另外，基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學(xué)的主要內(nèi)容之一，而群體遺傳學(xué)將日益成為生物醫(yī)藥研究中的主流工具。需要對(duì)各種常見多因素疾?。ㄈ绺哐獕?、糖尿病和精神分裂癥等）的相關(guān)基因及癌腫相關(guān)基因在基因組水平進(jìn)行大規(guī)模的再測序，以識(shí)別其變異序列。
2）對(duì)其它生物的測序
對(duì)進(jìn)化過程各個(gè)階段的生物進(jìn)行系統(tǒng)的比較DNA測序，將揭開生命35億年的進(jìn)化史。這樣的研究不僅能勾畫出一張?jiān)敱M的系統(tǒng)進(jìn)化樹，而且將顯示進(jìn)化過程中最主要的變化所發(fā)生的時(shí)間及特點(diǎn)，比如新基因的出現(xiàn)和全基因組的復(fù)制。
認(rèn)識(shí)不同生物中基因序列的保守性，將能夠使我們有效地認(rèn)識(shí)約束基因及其產(chǎn)物的功能性的因素。對(duì)序列差異性的研究則有助于認(rèn)識(shí)產(chǎn)生大自然多樣性的基礎(chǔ)。在不同生物體之間建立序列變異與基因表達(dá)的時(shí)空差異之間的相關(guān)性，將有助于揭示基因的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
（3）開展對(duì)模式生物體的研究
1）比較基因組研究
在人類基因組的研究中，模式生物體的研究占有極其重要的地位。盡管模式生物體的基因組的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但是它們的核心細(xì)胞過程和生化通路在很大程度上是保守的。這項(xiàng)研究的意義是：1〕有助于發(fā)展和檢驗(yàn)新的相關(guān)技術(shù)，如大規(guī)模測序、大規(guī)模表達(dá)譜檢驗(yàn)、大規(guī)模功能篩選等；2〕通過比較和鑒定，能夠了解基因組的進(jìn)化，從而加速對(duì)人類基因組結(jié)構(gòu)和功能的了解；3〕模式生物體間的比較研究，為闡明基因表達(dá)機(jī)制提供了重要的線索。
目前對(duì)于基因組總體結(jié)構(gòu)組成方面的知識(shí)，主要來源于模式生物體的基因組序列分析。通過對(duì)不同物種間基因調(diào)控序列的計(jì)算機(jī)分析，已發(fā)現(xiàn)了一定比例的保守性核心調(diào)控序列。根據(jù)這些序列建立的表達(dá)模式數(shù)據(jù)庫對(duì)破譯基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了必要的條件。
2）功能缺失突變的研究
識(shí)別基因功能最有效的方法，可能是觀察基因表達(dá)被阻斷后在細(xì)胞和整體所產(chǎn)生的表型變化。在這方面，基因剔除方法（knock-out）是一項(xiàng)特別有用的工具。目前。國際上已開展了對(duì)酵母、線蟲和果蠅的大規(guī)模功能基因組學(xué)研究，其中進(jìn)展最快的是酵母。歐共體為此專門建立了一個(gè)稱為EUROFAN(European Functional Analysis Network)的研究網(wǎng)絡(luò)。美國、加拿大和日本也啟動(dòng)了類似的計(jì)劃。

隨著線蟲和果蠅基因組測序的完成，將來也可能開展對(duì)這兩種生物的類似性研究。一些突變株系和技術(shù)體系建立后，不僅能夠成為研究單基因功能的有效手段，而且為研究基因冗余性和基因間的相互作用等深層次問題奠定了基礎(chǔ)。小鼠作為哺乳動(dòng)物中的代表性模式生物，在功能基因組學(xué)的研究中展有特殊的地位。同源重組技術(shù)可以破壞小鼠的任何一個(gè)基因，這種方法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高。利用點(diǎn)突變、缺失突變和插入突變?cè)斐傻碾S機(jī)突變是另一中可能的途徑。對(duì)于人體細(xì)胞而言，建立反義寡核苷酸和核酶瞬間阻斷基因表達(dá)的體系可能更加合適。蛋白質(zhì)水平的剔除術(shù)也許是說明基因功能最有力的手段。利用組合化學(xué)方法有望生產(chǎn)出化學(xué)剔除試劑，用于激活或失活各種蛋白質(zhì)。
總之，模式生物體的基因組計(jì)劃為人類基因組的研究提供了大量的信息。今后，模式生物體的研究方向是將人類基因組8～10萬個(gè)編碼基因的大部分轉(zhuǎn)化為已知生化功能的多成分核心機(jī)制。而要獲得酶一種人類進(jìn)化保守性核心機(jī)制的精細(xì)途徑，以及它們的紊亂導(dǎo)致疾病的各種途徑的知識(shí)，將只能來自對(duì)人類自身的研究。
通過功能基因組學(xué)的研究，人類最終將將能夠了解哪些進(jìn)化機(jī)制已經(jīng)確實(shí)發(fā)生，并考慮進(jìn)化過程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發(fā)育問題的方法可能是，將蛋白質(zhì)功能域和調(diào)控順序進(jìn)行重新的組合，建立新的基因網(wǎng)絡(luò)和形態(tài)發(fā)生通路。也就是說，未來的生物科學(xué)不僅能夠認(rèn)識(shí)生物體是如何構(gòu)成和進(jìn)化的，而且更為誘人的是產(chǎn)生構(gòu)建新的生物體的可能潛力。
參考資料：http://www.gzxq.com/zupei/ReadNews.asp?NewsID=30

美國"人類基因組計(jì)劃"

什么是人類基因組計(jì)劃

什么是人類基因組計(jì)劃

現(xiàn)代遺傳學(xué)家認(rèn)為，基因是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段?；蛭挥谌旧w上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達(dá)。不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。

人類只有一個(gè)基因組，大約有5－10萬個(gè)基因。人類基因組計(jì)劃是美國科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個(gè)堿基對(duì)的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。計(jì)劃于1990年正式啟動(dòng)，這一價(jià)值30億美元的計(jì)劃的目標(biāo)是，為30億個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的人類基因組精確測序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。打個(gè)比方，這一過程就好像以步行的方式畫出從北京到上海的路線圖，并標(biāo)明沿途的每一座山峰與山谷。雖然很慢，但非常精確。

隨著人類基因組逐漸被破譯，一張生命之圖將被繪就，人們的生活也將發(fā)生巨大變化?；蛩幬镆呀?jīng)走進(jìn)人們的生活，利用基因治療更多的疾病不再是一個(gè)奢望。因?yàn)殡S著我們對(duì)人類本身的了解邁上新的臺(tái)階，很多疾病的病因?qū)⒈唤议_，藥物就會(huì)設(shè)計(jì)得更好些，治療方案就能“對(duì)因下藥”，生活起居、飲食習(xí)慣有可能根據(jù)基因情況進(jìn)行調(diào)整，人類的整體健康狀況將會(huì)提高，二十一世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。

利用基因，人們可以改良果蔬品種，提高農(nóng)作物的品質(zhì)，更多的轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物、食品將問世，人類可能在新世紀(jì)里培育出超級(jí)作物。通過控制人體的生化特性，人類將能夠恢復(fù)或修復(fù)人體細(xì)胞和器官的功能，甚至改變?nèi)祟惖倪M(jìn)化過程。
人類基因組計(jì)劃帶來了什么？

從人類社會(huì)誕生以來，人類就沒有停止過對(duì)自身的思考。人類在探索，認(rèn)識(shí)世界的過程中也不斷地提高對(duì)人類自身的認(rèn)識(shí)。古代的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，近代的遺傳學(xué)說，進(jìn)化論的確立，為人類更完全地認(rèn)識(shí)自己奠定了堅(jiān)實(shí)的基矗隨著人類在其他科技方面取得的巨大成功，生命科學(xué)的研究也越來越深入到了生命的根本奧秘中。

人類的遺傳信息以核苷酸順序的形式貯存在DNA分子中，它們以功能單位在染色體上占據(jù)一定的位置，構(gòu)成基因?；蚪M就是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的攜帶者——DNA的總體?；蚪M中不同的區(qū)域具有不同的功能,有些是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,有些是復(fù)制及轉(zhuǎn)錄的調(diào)控信號(hào),有些區(qū)域的功能尚不清楚?；蚪M結(jié)構(gòu)是指不同功能區(qū)域在整個(gè)DNA分子中的分布情況。人類基因組包含著決定人類生、老、并死以及精神、行為等活動(dòng)的全部遺傳信息。所以搞清楚核苷酸順序無疑將對(duì)人類最終完全解開遺傳之謎提供最直接的幫助。

1986年，著名生物學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者雷納托杜爾貝科（Renato Dulbecco）在Science雜志上率先提出“人類基因組計(jì)劃”（Human Genomic Project,簡稱HGP）。1990年10月，美國政府決定出資30億美元正式啟動(dòng)“人類基因組計(jì)劃”，預(yù)期到2005年拿到人體的全部基因序列（共約30億個(gè)堿基對(duì)全序列）；隨后研究其相互作用和基因功能，從而揭開人類全部遺傳信息之謎，使人類對(duì)自身的認(rèn)識(shí)達(dá)到一個(gè)新的高度。人類基因組計(jì)劃可以說是人類有史以來最為偉大的認(rèn)識(shí)自身的世紀(jì)工程。此項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，將對(duì)全人類的健康，生命的繁衍產(chǎn)生無止境的影響。按照設(shè)想，堿基對(duì)測序完畢之后，科學(xué)家將分析堿基如何組成基因以及各種基因有什么功用等。弄清全部基因的位置、結(jié)構(gòu)和功能，將為人類征服多種疑難病癥鋪平道路。

“人類基因組計(jì)劃”啟動(dòng)以后，歐洲、日本、前蘇聯(lián)、巴西、印度、中國迅速跟進(jìn)，紛紛加入到此項(xiàng)意義重大的研究中。我國于1999年7月在國際人類基因組注冊(cè)，得到完成人類3號(hào)染色體短臂上一個(gè)約30Mb區(qū)域的測序任務(wù)。該區(qū)域約占人類整個(gè)基因組的1％，簡稱“1％項(xiàng)目”。這標(biāo)志著我國已掌握生命科學(xué)領(lǐng)域中最前沿的大片段基因組測序技術(shù)，在開發(fā)和利用寶貴的基因資源上已處于與世界發(fā)達(dá)國家同步的地位，在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)中占了一席之地。

那么“人類基因組計(jì)劃”到底為什么具有如此大的魅力？吸引了如此多的國家和眾多的生物科學(xué)家參加到其中的研究？其實(shí)，對(duì)人類基因組的研究不僅僅地是一項(xiàng)科學(xué)研究，它很可能暗含著將是21世紀(jì)最大的商機(jī)。

基因是生物制藥產(chǎn)業(yè)的源頭、生長點(diǎn)和制高點(diǎn)，源于基因的技術(shù)拓展將是21世紀(jì)制藥企業(yè)開發(fā)新品的基矗目前，世界上各大制藥、化工和農(nóng)業(yè)公司都在積極地進(jìn)行改組、合并和建立新聯(lián)盟，以通過基因相關(guān)的研究和開發(fā)加強(qiáng)自己的競爭實(shí)力。盡管基因產(chǎn)業(yè)所需的投資數(shù)目非常大，探索工作也非常艱辛（比如分離囊性纖維病變基因花了十年時(shí)間，耗資1.5億美元以上），但一旦拿到一個(gè)能夠編碼重要功能蛋白的基因后，其回報(bào)將是無比豐厚的——發(fā)現(xiàn)者可以獲取該基因的專利，科研人員可以之進(jìn)行相關(guān)研究并設(shè)計(jì)相關(guān)的防治藥物，醫(yī)藥公司可在專利期滿之前獲取市場巨額壟斷利潤?？梢哉f，一個(gè)基因可以成就一家企業(yè)，甚至帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)。所以，對(duì)科學(xué)家來說，“人類基因組計(jì)劃”給他們帶來的是對(duì)人類自身認(rèn)識(shí)的一次重大飛躍，是人類戰(zhàn)勝疾病的希望；而對(duì)于不惜血本投入大量資金讓科學(xué)家研究基因組的政府和企業(yè)，更多的看到的是研究成功后所帶來的市場壟斷和超巨額利潤。

于是，一場沒有硝煙但關(guān)系非同尋常的“基因戰(zhàn)”早以打響。國家與國家之間，官方研究項(xiàng)目與私營機(jī)構(gòu)之間都存在著異常激烈的競爭。今年5月24日，代表官方參與“人類基因組工程”的科學(xué)家宣布，將于6月15日公布首幅人類遺傳密碼“工作草圖”。同時(shí)，美國賽里拉（Celera）遺傳公司也透露，將在6月份發(fā)布自己的“工作草圖”。這意味著，破譯人類遺傳密碼的競賽已進(jìn)入最后沖刺階段，決定人類生、老、并死以及精神、行為等活動(dòng)的全部遺傳信息的奧秘即將被人類自己揭開，巨大的商機(jī)也開始向基因組研究的投資者招手。

人類基因組計(jì)劃被認(rèn)為是人類最偉大的認(rèn)識(shí)自身的科學(xué)探索之一，其意義甚至超過阿波羅登月計(jì)劃，我們?nèi)祟愰_始揭示隱藏在自身的奧秘，我們的生命和行為即將因?yàn)樗淖?，它所帶來的是一場生命的革命，同時(shí)，它將以前所未有的力量沖擊人類的道德、倫理觀念。

掌握了自身基因組奧秘的人類將不再畏懼過去聞之色變的各種“癌”，我們可以改變與生即來的某些缺陷，我們甚至可以實(shí)現(xiàn)永葆青春。但是，我們又不得不擔(dān)心，因?yàn)楹驼莆蘸四芰σ粯樱蚰芙o我們帶來福音，也能給我們帶來可怕的負(fù)面影響-----重組基因可以改變?nèi)祟惞逃械奶卣鳌?br>
二戰(zhàn)時(shí)期，希特勒就曾經(jīng)組織大量科學(xué)家研究如何“制造”出最優(yōu)秀的純種雅利安人，可當(dāng)時(shí)的科學(xué)沒有達(dá)到那一步的能力，但是，很可能就是20年后，這種想法完全可能實(shí)現(xiàn)。我們不但可以復(fù)制某個(gè)人，我們還能象工廠生產(chǎn)玩具一樣批量“生產(chǎn)”按顧客需要設(shè)計(jì)的，合乎數(shù)據(jù)規(guī)定的“人造人”！

前一段時(shí)間克隆生物的出現(xiàn)就引起了各方面的擔(dān)心和憂慮，如果“人造人”

真的出現(xiàn)了，我們?cè)撛趺崔k呢？我們的下一代還能是自然的人嗎？我們固有的倫理、道德還能適用于我們將來的社會(huì)嗎？

“人類基因組計(jì)劃”的由來與發(fā)展（一）

人類基因組計(jì)劃這么一個(gè)劃時(shí)代的項(xiàng)目，是一個(gè)人提出的嗎？不是。這一計(jì)劃的孕育，經(jīng)歷了長達(dá)5年的時(shí)間，這五年里，在發(fā)達(dá)國家里，上致政府首要，下至平民百姓，都參與了這一場討論與最后的決策。而各國，首先是美國的科學(xué)家，作了大量的論證。各個(gè)學(xué)科持各種不同觀點(diǎn)的科學(xué)家各抒己見，充分體現(xiàn)了科學(xué)討論的平等與決策的民主。盡管幾度迷離，幾度彷徨，幾度反復(fù)，但最后，人類還是選擇了“人類基因組計(jì)劃”。人類基因組計(jì)劃的形成，從歷史上來說，有好幾條思路。

七十年代的人類疾病的“基因論”之說，無疑是人類基因組計(jì)劃的主要思路。不僅疾病與基因有關(guān)，人類的生存、出生、生長都與基因有關(guān)，都與DNA的序列有關(guān)。正如著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，意大利的杜伯克在他發(fā)表的一篇文章，后來被稱為“人類基因組計(jì)劃”的“標(biāo)書”之中寫的：人類的DNA序列是人類的真諦。這個(gè)世界上的發(fā)生的一切，都與之息息相關(guān)。在策略上說，“人類基因組計(jì)劃”所采取的策略是“基因組學(xué)”這門科學(xué)的策略，正如基因是研究基因的科學(xué)一樣，顧名思義，“基因組學(xué)”就是研究基因組的科學(xué)。正如杜伯克說的：既然大家都知道基因的重要性，那我們就只有兩種選擇，一是“零敲碎打”，大家都去“個(gè)體作業(yè)”，去研究自己“喜歡”的、認(rèn)為是重要的基因，而另一種選擇呢？則是前所未有的大膽說法：從整體上來搞清楚人類的整個(gè)基因組，集中力量先認(rèn)識(shí)人類的所有基因。

因?yàn)槿祟惢蚪M計(jì)劃的雄心太大、規(guī)模太大，要花的錢太多，因此政府部門、科學(xué)家、社會(huì)大眾，都有不少不贊成的意見。首先是這個(gè)計(jì)劃的必要性的問題，他們認(rèn)為把納稅人的30億美元用來搞人的龐大無比的基因組序列，純粹是拿納稅人的錢開玩笑！其次是這個(gè)計(jì)劃的現(xiàn)實(shí)性，他們認(rèn)為到2005年完成這個(gè)計(jì)劃是“吹牛”。說實(shí)在的，在那時(shí)能否如期完成，誰也心里無底。那時(shí)候，連現(xiàn)在的現(xiàn)代化的測序儀器的影子都還沒有。其三是科學(xué)研究領(lǐng)域的選擇問題，有點(diǎn)象“要為不可為”的想象：人類自然科學(xué)要研究的問題很多，為什么要上這樣的計(jì)劃？這筆錢也得花到別的地方也許更值得、更實(shí)際，有人還擔(dān)心“大科學(xué)”會(huì)影響小科學(xué)，“大中心”會(huì)危及小實(shí)驗(yàn)室的生存。說的話也很難聽，如批評(píng)這個(gè)計(jì)劃是“過于偏激、過于集中，目標(biāo)過多、預(yù)算過大”。而得到的東西，只不過是“一張部件名單”。而對(duì)于這個(gè)計(jì)劃的具體項(xiàng)目，則更加刻薄，如“制圖”是在沙漠里建公路，“測序”是把“垃圾”分類，選擇“模式動(dòng)物”是拼湊“諾亞方舟”。最后，認(rèn)為基因組計(jì)劃建立的新的技術(shù)，是“不用現(xiàn)在的Saturn火箭”，而要追求奢侈、舒適的新航天飛機(jī)”，因?yàn)榉蛛x基因已有不少別的方法。

1990年美國剛開始“人類基因組計(jì)劃”，好多科學(xué)家還聯(lián)名寫信表示反對(duì)，結(jié)果原來的預(yù)算還被砍了3400萬美元，原計(jì)劃建的9個(gè)中心，每個(gè)中心年經(jīng)費(fèi)400萬美元。被砍了只剩下3個(gè)，而每個(gè)中心的經(jīng)費(fèi)只有200萬美元！主要的批評(píng)之一，還是不要搞人的基因組計(jì)劃，這太多啦，應(yīng)該先搞小的，如細(xì)菌等，或者是經(jīng)濟(jì)意義大的，象小麥、豬、羊啊。他們譏笑這一研究人的基因組計(jì)劃是“泥足巨人（clay-footed gaint）”。還預(yù)測將象75年開始的腫瘤計(jì)劃一樣“流產(chǎn)”。真理有它本身的真理性，可行性。真理不怕辯論，這就是它的“說服性”?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”是有道理的，但是對(duì)真理的認(rèn)識(shí)有它的過程，真理本身的完善也有它的過程?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”正是不斷地從批評(píng)中吸取正確的意見，逐漸完善到今天這一計(jì)劃的。如開始僅是籠統(tǒng)的“測序分析計(jì)劃”。從何入手呢？各有各的說法。“制圖計(jì)劃”特別是遺傳圖的構(gòu)建，原先是作為“測序”計(jì)劃的不同意見提出來的，但雙方都沒有簡單否定對(duì)方的意見，有關(guān)決策部門也沒有簡單地支持一方面壓制另一方，而最后持不同意見的雙方走到一起，共同制定更加科學(xué)、更加全面的計(jì)劃。“cDNA計(jì)劃”就是把一個(gè)基因中一小部分與蛋白質(zhì)有關(guān)的序列先搞清楚的計(jì)劃，也是作為“全基因組計(jì)劃”的一種反對(duì)意見提出來，但也沒有被主流意見所拒絕，沒有因此而摒棄“全基因組計(jì)劃”，而是作為“基因圖”的雛型而納入整個(gè)基因組計(jì)劃，而且成為重要部分之一，即我們要做的“轉(zhuǎn)錄圖”?！盎蜩b定”計(jì)劃也是作為不同意見提出來的，認(rèn)為最重要的是那些與人類疾病有關(guān)的基因，后來成為最能反映“人類基因組計(jì)劃”的成果的“熱點(diǎn)”。而“模式生物”計(jì)劃選擇了酵母、線蟲、果蠅、小鼠作為研究人類的四大“模式生物”，其科學(xué)意義十分重要。整個(gè)討論的過程，逐漸形成了“人類基因組計(jì)劃精神”的一部分。

除了上述的“兼容并蓄”外，其次是“精誠合作”，人類基因組計(jì)劃是人類歷史上第一次由全世界各國不分大小、不分強(qiáng)弱，所有科學(xué)家一起執(zhí)行的科研項(xiàng)目。實(shí)施人類基因組計(jì)劃伊始，發(fā)達(dá)國家具有遠(yuǎn)見的科學(xué)家即號(hào)召全球各個(gè)國家的政府都重視這一項(xiàng)目，并號(hào)召全世界科學(xué)家共同參與，建議所有的進(jìn)展、所有的數(shù)據(jù)、所有的實(shí)驗(yàn)資源應(yīng)隨時(shí)公布于眾，讓全世界所有國家免費(fèi)享用。在實(shí)施過程中，各國科學(xué)家精誠合作、共享材料、共享數(shù)據(jù)、共同攻關(guān)。這在人類自然科學(xué)史上，還是史無前例的。人類基因組計(jì)劃與另兩個(gè)有全球性意義的項(xiàng)目，即曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月基因相比，更顯示了人類的諧同與進(jìn)步。其三就是對(duì)社會(huì)“高度負(fù)責(zé)”的精神。人類基因組計(jì)劃在啟動(dòng)伊始，便重視這一計(jì)劃可能對(duì)社會(huì)、法律、倫理方面的沖擊，特別注重這一方面的研究，并形成主流意見。特別是HUGO（國際人類基因組組織）的幾個(gè)重要聲明，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代自然科學(xué)的“求真”、“求善”及對(duì)社會(huì)的高度責(zé)任感。我們應(yīng)該頌揚(yáng)這一“人類基因組計(jì)劃精神”，使它成為各國、各領(lǐng)域的合作楷模。

“人類基因組計(jì)劃”的由來與發(fā)展（三）

真理只能成功不許失敗，我們不能讓真理在自稱擁有真理的人手里哭泣！盡管真理哭泣過千百次。一個(gè)計(jì)劃，所有的指標(biāo)就得完成，否則就得宣告失敗，或者早已流產(chǎn)。人類基因組基因的目標(biāo)，討論來討論去，數(shù)易其稿，對(duì)每一部分都有具體目標(biāo)，定質(zhì)、定量、定時(shí)完成。真理還要有說服性。美國的這一計(jì)劃的通過與被民眾接受，科學(xué)家做了大量工作，又要到國會(huì)去“游說”。有人說“人類基因組計(jì)劃”是美國歷史上規(guī)模最大、參與人數(shù)最多、也最為成功的“游說”！說服政治家也不容易??！要把科學(xué)意義與社會(huì)意義，經(jīng)濟(jì)意義結(jié)合起來，把現(xiàn)實(shí)的利益與長遠(yuǎn)利益結(jié)合起來，還要一一比較各種不同的意見與方案。還要通過各種關(guān)系、渠道把工作做到家。對(duì)照他們的工作，我們可以說：假設(shè)我們中國的決策者對(duì)“人類基因組計(jì)劃”不予重視，我們科學(xué)家也有責(zé)任！除了科學(xué)家自己的討論外，主流科學(xué)家對(duì)民眾做了不少工作，后來美國政府也做了不少工作。美國政府不能有自己的報(bào)紙、電臺(tái)、電視臺(tái)，只好印了很多小冊(cè)子，有較淺顯的，如“人類基因組計(jì)劃有多大？多有價(jià)值？”。

也有很通俗的，如“了解我們的基因”這一小冊(cè)子。使大家都明確基因的重要性，人類基因組計(jì)劃的必要性，為什么要花這么多錢，這錢花得如何值得。而科學(xué)家呢？他們到處講話，向通俗的語言，把基因說得活靈活現(xiàn)，把“人類基因組計(jì)劃”說的淺顯易懂。本文的很多說法，都是從他們那兒學(xué)來的。如搞清楚30億對(duì)核苷酸，就好象搞清楚整個(gè)地球上的30億對(duì)人各姓什么（假說天下只有四個(gè)姓氏?。┤说幕蚪M就象地球那么大，一個(gè)染色體就象一個(gè)國家那么大，一個(gè)基因就象我們所在這憧樓那么大，還有“制圖”就象在高速公路上標(biāo)上路標(biāo)等等?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”被民眾接受的過程，確實(shí)是社會(huì)學(xué)家、倫理學(xué)家、科學(xué)家、民眾的一場有關(guān)基因的科學(xué)普及過程。此外還有倫理學(xué)家的問題。這個(gè)問題可復(fù)雜啦！“人類基因組計(jì)劃”所揭示的人類的最終奧秘，勢(shì)必沖擊社會(huì)、法律、倫理。

最后，民眾還是大體接受了這一計(jì)劃。首先，懂得了基因的重要性后，民眾就產(chǎn)生了了解自我，了解基因的愿望。如果沒有特殊的外界原因，我們的基因在出生以后變化就不大了。但我們要了解：（1）我們的基因在我們的家系傳遞的規(guī)律，特別是關(guān)系到“病與不病”的那些基因，照料好我們的后代。（2）我們要了解“病與不病”的原因。人類基因組計(jì)劃能夠堅(jiān)持到今天，全靠全世界廣大民眾的支持。因?yàn)檫@是一項(xiàng)公益性的計(jì)劃，關(guān)系到千家萬戶，千秋萬代。

有人說暗物質(zhì)占宇宙中物質(zhì)的96%，對(duì)此你怎么看？有何依據(jù)？

如果大爆炸是真的，最初，物質(zhì)聚集與一個(gè)點(diǎn) ，彼此緊緊挨著、緊密相連，隨著宇宙不斷的膨脹，我們看得見、摸得著的物質(zhì)不再緊密相連而逐漸彼此遠(yuǎn)離，進(jìn)而產(chǎn)生空間，這些物質(zhì)之間的空間正是我們無法感知、無法探測的，也許，這些無法感知、探測的空間就是暗物質(zhì)、暗能量，因?yàn)榭臻g不是無中生有的，物質(zhì)與暗物質(zhì)是一體的，不存在沒有暗物質(zhì)的物質(zhì)，也不存在沒有物質(zhì)的暗物質(zhì)。

宇宙中除了暗物質(zhì)還有我們的普通物質(zhì)以及暗能量，而且在目前的模型中占大頭的是暗能量而不是暗物質(zhì)，通過歐航局在2009年發(fā)射的普朗克衛(wèi)星顯示，宇宙中普通物質(zhì)占4.9%，暗物質(zhì)占26.8%，暗能量占68.3%。

可以說暗物質(zhì)和暗能量加起來差不多占了宇宙總質(zhì)量的96%，科學(xué)家們最早意識(shí)到暗物質(zhì)和暗能量存在是因?yàn)橛^測到星系外圍恒星和星系團(tuán)外圍星系運(yùn)動(dòng)速度異常，數(shù)據(jù)顯示這些外圍天體反而比內(nèi)部天體運(yùn)動(dòng)速度更快，按照萬有引力的計(jì)算，這些天體應(yīng)該被甩出星系或者星系團(tuán)才對(duì)。

但事實(shí)觀測表明這些外圍天體還在天體系統(tǒng)之中，這就說明天體系統(tǒng)內(nèi)部一定還有一個(gè)我們看不見的引力源，正是這個(gè)引力源讓外圍天體不會(huì)被甩出去，科學(xué)家們把這種看不見的物質(zhì)命名為暗物質(zhì)。

暗能量是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的罪魁禍?zhǔn)祝?dāng)哈勃最早觀測到宇宙在膨脹之后，發(fā)現(xiàn)越遙遠(yuǎn)的星系其遠(yuǎn)離我們的速度就越快，也就是說宇宙在加速膨脹，在理論中暗能量是一種能增加宇宙膨脹而又看不見的能量，雖然暗能量現(xiàn)在還是一個(gè)假說，但暗能量卻是目前對(duì)宇宙加速膨脹解釋的最好的理論。

暗物質(zhì)和暗能量難以被人類觀測到，迄今為止人類也只能在理論上預(yù)言它們的存在，但暗物質(zhì)和暗能量本身不是由任何一種已知的微觀粒子構(gòu)成，所以人類想要探測它們也是困難重重。

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