揭秘「生命天書」

　　2003年4月，中、美、日、英、法、德6國科學家聯合宣布，作為人類基因組計劃最核心內容的人類第一張基因組序列圖譜繪製完成。2007年10月，被稱作「炎黃一號」的第一例中國人的全基因組序列圖譜公布。此次蒙古族人全基因組序列圖譜的繪製完成，顯然同樣具有里程碑式的意義在試圖還原複雜的人類進化史的過程中，研究人員將其中的一個鏈條拾起。

　　2011年年底，我區科學家對外宣布，世界第一例蒙古族人全基因組序列圖譜繪製完成。近日，該項目負責人、內蒙古農業大學教授周歡敏表示，與首例測序同時開始的對不同地區、不同部落的200名蒙古族人的基因採集、測序工作也已經完成，目前科學家正在進行在此基礎上的生物信息學分析。

　　讓我們回顧一下:2003年4月，中、美、日、英、法、德6國科學家聯合宣布，作為人類基因組計劃最核心內容的人類第一張基因組序列圖譜繪製完成。2007年10月，深圳華大基因研究院公布了被稱作「炎黃一號」的第一例中國人的全基因組序列圖譜。此次蒙古族人全基因組序列圖譜的繪製完成，顯然同樣具有里程碑式的意義在試圖還原複雜的人類進化史的過程中，研究人員將其中的一個鏈條拾起。

　　我們從哪裡來?為什麼我的眼睛像爸爸，鼻子像媽媽，嘴唇卻只像我自己?生命為什麼會孕育、生長和凋零?人類又為什麼會經歷生老病死的人生必然?一切秘密都深藏在我們身體細胞內的3萬至3.5萬個基因中。展現在周歡敏教授電腦中的圖譜就像一部眼花繚亂的「生命天書」，雖然人們還不完全知道其中的具體含義，但這部「生命天書」卻在很大程度上奠定了我們認識自身的基礎。

　　繪製30多億個「字」寫成的「天書」

　　儘管人體只有3萬至3.5萬個基因，但科學家在繪製基因組圖譜時所要面對的卻是遠遠大於3.5萬的海量數據。這也是為什麼圖譜難以繪製，並至今只被少數國家所完成的原因之一。

　　上世紀，科學家逐漸發現了生物體內遺傳信息的貯存和攜帶者脫氧核糖核酸，即DNA。一個DNA分子包含著許多基因。基因，就是具有遺傳效應的DNA分子片段。同時，DNA的雙螺旋結構上有很多單位，這些細小的單位叫作鹼基對。打個比方，一個DNA分子就像一個「句子」，基因就是其中的部分「片語」，而鹼基對就是那最小單位「字」。「生命天書」就是由一個又一個的「字」寫成的。

　　那麼，一個人的「生命天書」到底有多少個「字」呢?答案是30多億。因此，科學家要完成以測定人體所有DNA序列為目標的全基因組序列圖譜繪製工作，需要書寫30多億個鹼基對。「要把一個人的基因組序列圖譜列印出來，如果每篇紙打1000個字，1000頁紙裝訂成一本書，需要3000多冊書才能裝下!」周歡敏教授介紹。但他同時說，把一個人的全基因組序列圖譜完全列印出來，並沒有太大意義，因為要完成對它的科學分析，在計算機上就已足夠。

　　事實上，對所有人而言，細胞內的DNA有99.9%都是相同的，只有0.1%的不同。在比較異同中，科學家尋找著解開生命密碼的線索。周歡敏教授的研究團隊將繪製完成的第一例蒙古族人全基因組序列圖譜分別與歐洲、非洲和亞洲人的圖譜做了分析對比，蒙古族人與亞洲人有更多相似之處。蒙古族人基因組的GC鹼基含量(鳥嘌呤和胞嘧啶所佔的比率)為41%，與名為「炎黃一號」基因組的GC鹼基含量一致。並且基於SNP(單核苷酸多態性)位點和H「PM「P2(第二個單體型圖)資料庫的血統分析顯示，蒙古族人與「炎黃一號」位於人類進化史的同一個分支上，表明蒙漢兩個民族血緣關係相近。

　　在已繪製好的圖譜中，研究團隊將第一例蒙古族人的基因染色體圖與其他圖譜進行比較後發現，一些基因在一條染色體上的拷貝數與其他圖譜所呈現的拷貝數相比明顯降低了。「這說明這個基因有可能丟失了，這一蒙古族人的個體會呈現出與其他個體不同的性狀。例如他可能是單眼皮，而其他個體有可能是雙眼皮。」周歡敏教授說。據了解，就目前的分析結果看，第一例蒙古族人的全基因組序列圖譜與其他圖譜儘管有許多相似之處，但還是呈現出一些較為明顯的差異。將來如果有更多數據支持的話，那麼就能解答這些差異究竟會導致哪些具體的性狀差異。

　　溯源人文和自然科學走到了一起

　　現代科學產生後，一直有三大前沿問題:宇宙起源、基本粒子和人類起源，這基本上就是人類普遍關心卻似乎永遠沒有辦法弄清楚的問題。被譽為「人體的第二張解剖圖」的人類全基因組序列圖譜，試圖從微觀上讓我們追根溯源去求解，「我們究竟從哪裡來?」

　　「考古學家通過尋找實物證據去還原歷史，而遺傳學家則通過對人類的基因組的研究去認識歷史。一個是人文科學，一個自然科學，為了相同的目標，兩個學科融合和交叉起來。」周歡敏教授說。考古學通過考察歷史上人類活動留下的痕迹和實物證據，將一個個點連接起來，描繪出一幅歷史畫卷。而遺傳學通過對基因的對比分析和推測，讓人了解我們的祖先曾經在哪裡生活，隨後又經過了哪些歷史遷徙，走到了今天。

　　為了準確揭示蒙古族人的遺傳特徵和起源，採樣成為最重要也最困難的環節。通過與許多研究蒙古族歷史、人種學的專家進行研討論證，研究團隊最終鎖定了「黃金家族」，成吉思汗第34代的一名成年男性。他具有完善的家族系譜記錄，且沒有和外族通婚史。而完成採樣的200名來自不同部落的蒙古族人也具備同樣的特徵。「我們希望這一項目能為史學家提供更多蒙古族人起源的線索。」周歡敏說。

　　基因還原歷史的功能非常強大。通過基因去追根溯源，科學家已經發現了我們現代人最初的源頭，那是幾十萬年前生活在非洲的一名女性。因為藉助於對在人體的細胞核外的一種不能重組的線粒體DNA，科學家認為，今天我們所有人都是曾經生活在那裡的一個群體的後代。此外，通過對比某一群體與相同或不同時空人們基因的異同，人們得以了解這一群體和其他群體的關係。因為雖然許多基因圖譜會消失在基因無數次的複製重組中，但具有較強親緣關係的人群，他們的基因一定會呈現出更大的相似性。科學家可以從中推測，我們的祖先也許就從某處來，或曾經到過某處。

　　周歡敏教授說，他們希望未來有機會能在世界範圍內採集蒙古族人的基因樣本，進而完成一幅蒙古族人的歷史遷徙圖。

　　解讀讀懂「天書」比繪製「天書」更難

　　雖然「生命天書」已經被書寫出來，但現在的科學技術水平，還不足以將它完全解讀。「單看每一個基因序列，其實並不能很清楚地知道它究竟有哪些用處。」周歡敏教授介紹說。

　　據了解，當人類基因組計劃在1990年啟動時，人們曾希望「生命天書」一旦完成，就能夠直接讀懂它，人類對自己的生老病死的機制，將會形成一種全面的揭示。但事實遠非如此。因為我們知道，蛋白質是生命體的重要物質。我們的皮膚、血液、眼睛等等，主要成分都是蛋白質。生物體的細胞中有脫氧核糖核酸DNA，還有核糖核酸RNA。DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，RNA再完成蛋白質的合成。真正參與生命活動的是蛋白質，而遺傳信息只是對它進行控制。因此專家介紹，除了要完成基因組測序，還要完成更為複雜的RNA組測序和蛋白質組測序，才能完成更完整的「生命天書」，到那時才有可能成功解讀。

　　「生命是最複雜的，即便是通過人類

　　基因組計劃繪製出來的人類第一張基因組序列圖譜，專家每年都會對其進行修正。人類若想真正了解自己，還有很長的路要走。」周歡敏教授說。據了解，在過去的幾年裡，他的研究團隊不僅已完成了駱駝等動物的全基因組測序，也完成了4種動物的RNA組測序，為了解這些生物體的生命奧秘向前邁進了一步。本次蒙古族人全基因組序列圖譜繪製完成則為人類更加深入了解自己打下了基礎。

　　應用個人基因組圖譜普及時代已不遙遠

　　事實上，隨著科技的不斷發展，「生命天書」中的一些密碼開始被破解，一些重大疾病的發病原理正漸漸顯露真容，並為人們提前預防提供依據。

　　周歡敏教授說:「我們知道，一些基因拷貝數的增加或減少，會表現出不同的性狀，而疾病其實也是一種性狀。例如矮小症，就是基因拷貝數的減少所導致的。此外，如果發現某人有高血壓、糖尿病甚至癌症風險基因存在的話，就可以通過改變他的生活方式或有針對性的預防性治療，有意識地避免誘發這些疾病的因素。」他介紹說，國外曾經有真實的例子，基因測序甚至能幫助人們預測疾病發病時間。美國有一個「癌症家族」，一家幾代人都患有乳腺癌，研究人員通過為她們繪製基因組序列圖譜找到了癌症基因，並預測出了癌症基因的啟動時間，使這一家族中年輕的一代得以提前預防。

　　「我們如果發現某種疾病基因的話，就可以針對這種疾病進行藥物開發。其實這也是目前各個國家都在爭取基因資源的一個很重要的原因。因為誰擁有資源，誰就擁有生物學研究、疾病研究、人類遺傳研究方面的制高點。」周歡敏說。據了解，在項目啟動之前，研究團隊得到消息，國外的幾家研究機構已經準備開展這一項目，這促使研究團隊加班加點只用了3個月就完成了要半年時間才能完成的第一例蒙古族人全基因組序列圖譜繪製工作。

　　那麼，對於普通人來說，「生命天書」究竟有多遠呢?

　　「未來，如果一個人擁有了自己的個人基因組圖譜，就能像查字典一樣了解自己的身體狀況。醫生也可以根據病人的個人基因密碼檔案，為他提供個性化的疾病預防和治療方案。」周歡敏教授說。他介紹，目前世界上自己花錢進行基因組測序的普通人逐漸多了起來，一般測序的費用大概是每人30萬元人民幣，但隨著測序技術的提高，預計在未來5年內，這一費用大概會下降一半。個人基因組圖譜普及的時代離我們已不遙遠。（記者許曉嵐）