(聲明:刊用中國(guó)《新聞周刊》稿件務(wù)經(jīng)書(shū)面授權(quán))
盡管黑猩猩基因組圖譜與人類的相差只有4%,但人類并不能由此回答自己何以為人。
如果說(shuō),人類基因組圖譜是包含人體生命一切奧秘的天書(shū)的話,那么,我們周圍千千萬(wàn)萬(wàn)種其他生物的基因圖譜都可以被看作是用來(lái)解讀這本天書(shū)的參考書(shū)目。而在這些“參考書(shū)”中,我們的近親——靈長(zhǎng)類動(dòng)物的基因圖譜顯然又是最具參考價(jià)值的。
9月1日和2日,兩本權(quán)威的科學(xué)類雜志——英國(guó)的《自然》和美國(guó)的《科學(xué)》分別刊出了同一主題的兩組文章。全世界20多個(gè)科研機(jī)構(gòu)的67名科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表了黑猩猩基因組序列草圖,以及它與人類基因組作比較得到的部分初步結(jié)果。在《科學(xué)》雜志上,幾個(gè)參與研究的科學(xué)家對(duì)這一事件發(fā)表了評(píng)論。
“我們最近的親戚——黑猩猩基因組序列草圖的發(fā)表,代表了一個(gè)意義深遠(yuǎn)的科學(xué)里程碑!迸=虼髮W(xué)威爾康信托人類遺傳研究中心的西蒙·費(fèi)希爾(Simon Fisher)博士說(shuō),“……因?yàn)樗鼮榭茖W(xué)家研究‘人類為什么是人類’這一問(wèn)題,提供了至關(guān)重要的新資源!
黑猩猩“排行”老四
當(dāng)“人類基因組計(jì)劃”于1991年全面展開(kāi),這一計(jì)劃的籌劃者十分明智地把對(duì)其他物種的基因組序列的研究納入到這個(gè)宏偉的研究工程當(dāng)中。那時(shí),設(shè)想的惟一非人類哺乳動(dòng)物基因組是試驗(yàn)用小鼠的基因組。
盡管小鼠基因組研究在解讀人類基因序列方面的相關(guān)作用是無(wú)疑的,但一些生物學(xué)家對(duì)于非人類靈長(zhǎng)動(dòng)物基因組沒(méi)有包括在研究計(jì)劃之內(nèi)感到很失望。人們已經(jīng)從黑猩猩與人類DNA的比較中預(yù)測(cè)到兩者的基因組會(huì)有更多的相似。毫無(wú)疑問(wèn),要了解促成人類之“獨(dú)一無(wú)二”地位的基因基礎(chǔ),免不了要把人類基因組和大型猿類基因組做一個(gè)詳細(xì)的比較。
1997年,提出研究黑猩猩基因組必要性的文章正式發(fā)表了。
其后幾年,關(guān)于黑猩猩和其他大型猿類(比如倭黑猩猩和大猩猩)的研究開(kāi)始增多,這些科學(xué)家主要基于三個(gè)目的:首先,了解基因組DNA對(duì)人類和大型猿類進(jìn)化的貢獻(xiàn);其次,促進(jìn)我們對(duì)人類和猿類基因組不同層次(從分子到行為到疾病狀況)的理解;第三,協(xié)助保護(hù)我們?nèi)祟愖罱摹坝H戚”。
科學(xué)家用了超過(guò)10年的時(shí)間才繪制出人類基因組序列草圖。隨著技術(shù)的進(jìn)步,基因組測(cè)序的時(shí)間和費(fèi)用都顯著降低。2002年1月,美國(guó)人類基因組研究所決定把黑猩猩列入最優(yōu)先資助的測(cè)序項(xiàng)目,測(cè)序工作隨之開(kāi)始。到2003年12月,科學(xué)家已經(jīng)完成了黑猩猩基因組草圖的測(cè)序工作。但隨后,科學(xué)家又用了一年半時(shí)間對(duì)黑猩猩基因組和人類基因組進(jìn)行比較,因此,直到現(xiàn)在才將它正式公布。
在此期間,科學(xué)家于2002年和2004年分別正式公布了小鼠和大鼠的基因組草圖,黑猩猩成為了第四種被測(cè)定、公布其基因組數(shù)據(jù)的哺乳類動(dòng)物。
“4%的差別”并不小
在眾多科學(xué)家的共同努力下,我們現(xiàn)在得到了常規(guī)黑猩猩基因組的序列草圖以及它與人類基因組的具體比較。這個(gè)成果包括比較基因組異同而得到的延伸信息,幫助回答在基因組和人類進(jìn)化機(jī)制研究中的幾個(gè)重要問(wèn)題。
研究顯示,黑猩猩和人類共享著近99%的功能性基因;如果把DNA序列的“插入”和“刪除”(即一段DNA被插入了一個(gè)物種的基因組,或者一段DNA整個(gè)地從基因組中刪掉)考慮在內(nèi),兩者的相似性則變成了96%;人類與黑猩猩有29%的共同基因編碼生成同樣的蛋白質(zhì)。科學(xué)家在論文中說(shuō),人類與黑猩猩在600萬(wàn)年前由共同祖先分別進(jìn)化后,其蛋白質(zhì)體系只經(jīng)歷過(guò)一次主要變化,兩者之間的差異只相當(dāng)于兩個(gè)不同人之間基因組差異的10倍。
人類與黑猩猩基因組只存在“1%”或“4%”的差異成了大眾感興趣的話題。但實(shí)際上,“4%的差異”并非如我們所想象的那么小。
“研究表明,人類和黑猩猩的基因組中含有大約30億個(gè)堿基對(duì),總共有大約3500萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)存在差異(即1%的功能性基因存在差異)。而人與人之間大約有300萬(wàn)個(gè)存在差異!1%’已經(jīng)不算小,要看絕對(duì)數(shù)量,3500萬(wàn)個(gè)已經(jīng)很多了!比祟惢蚪M計(jì)劃參與者之一、來(lái)自北京人類基因組研究所的于軍研究員告訴本刊記者。
在《科學(xué)》上發(fā)表評(píng)論的研究者、加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)和細(xì)胞/分子醫(yī)學(xué)教授阿及特·瓦奇(Ajit Varki)也對(duì)本刊表示了同樣的看法。“人與黑猩猩在基因上的差異決不能說(shuō)是很小! 他強(qiáng)調(diào)說(shuō)。實(shí)際上,老鼠與人類的基因組相似比例也達(dá)到了80%以上。
我們何以為人?
“作為一些原始材料,黑猩猩基因組序列草圖的完成將幫助科學(xué)家勾勒出‘我們何以為人’的原因。”俄亥俄州克利夫蘭市凱斯西保留地大學(xué)的遺傳學(xué)家馬克·阿丹姆斯(Mark Adams)的這句評(píng)論很快成為大眾津津樂(lè)道的話題。多年來(lái),人們都一直嘗試從哲學(xué)和科學(xué)兩方面來(lái)尋找這樣一個(gè)吸引人的基礎(chǔ)性問(wèn)題的答案。
我們真地可以通過(guò)DNA研究來(lái)回答“我們何以為人”嗎? “否!” 阿及特·瓦奇回答得很堅(jiān)決:迄今對(duì)于人類和黑猩猩基因組的比較,尚不能回答諸如兩足行走、人的大腦、語(yǔ)言能力和抽象思維,以及人類所擁有的其他獨(dú)特能力的遺傳基礎(chǔ)是什么。
這個(gè)回答可能很令人失望,但它卻是事實(shí)!拔覀儸F(xiàn)在只知道人類和黑猩猩的最大差別在于腦(人類的腦容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于黑猩猩),其他還有很多差別,但我們對(duì)其他差別還不太清楚?茖W(xué)家期望能夠在基因上找到答案。但這絕不是找到一兩個(gè)基因就能解決的問(wèn)題!庇谲姼嬖V本刊記者,即使是尋找從黑猩猩進(jìn)化到人類的軌跡,我們通過(guò)比較黑猩猩和人類的基因組也只能知道一個(gè)概況,因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)缺少一個(gè)中間環(huán)節(jié)——類人猿的基因組。
于軍認(rèn)為,新聞報(bào)道中過(guò)多地夸大了這一新聞事件對(duì)于認(rèn)識(shí)人類本身的作用!昂谛尚苫蚪M的繪制完成,最重要的是跟人的基因組進(jìn)行對(duì)比,以后服務(wù)于人類的醫(yī)療和健康——從黑猩猩身上,可以看到哪些是我們祖先就有的基因,我們就知道,哪些基因的變化或不同是一直都有的,哪些是人類特有的,哪些可能會(huì)與疾病有關(guān),哪些其實(shí)不會(huì)對(duì)我們的健康構(gòu)成威脅!
【來(lái)源:中國(guó)新聞周刊;作者:方玄昌、陳竹】