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黑猩猩基因图谱将解答“人为何是人”的问题

来源:health.qianlong.com
摘要:尽管黑猩猩基因组图谱与人类的相差只有4%,但人类并不能由此回答自己何以为人。如果说,人类基因组图谱是包含人体生命一切奥秘的天书的话,那么,我们周围千千万万种其他生物的基因图谱都可以被看作是用来解读这本天书的参考书目。全世界20多个科研机构的67名科学家在《自然》杂志上发表了黑猩猩基因组序列草图,以及它......

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  尽管黑猩猩基因组图谱与人类的相差只有4%,但人类并不能由此回答自己何以为人。

  如果说,<人类基因组图谱是包含人体生命一切奥秘的天书的话,那么,我们周围千千万万种其他生物的基因图谱都可以被看作是用来解读这本天书的参考书目。

  而在这些“参考书”中,我们的近亲——灵长类动物的基因图谱显然又是最具参考价值的。

  9月1日和2日,两本权威的科学类杂志——英国的《自然》和美国的《科学》分别刊出了同一主题的两组文章。全世界20多个科研机构的67名科学家在《自然》杂志上发表了黑猩猩基因组序列草图,以及它与人类基因组作比较得到的部分初步结果。在《科学》杂志上,几个参与研究的科学家对这一事件发表了评论。

  “我们最近的亲戚——黑猩猩基因组序列草图的发表,代表了一个意义深远的科学里程碑。”牛津大学威尔康信托人类遗传研究中心的西蒙·费希尔(Simon Fisher)博士说,“……因为它为科学家研究‘人类为什么是人类’这一问题,提供了至关重要的新资源。”

黑猩猩“排行”老四

  当“人类基因组计划”于1991年全面展开,这一计划的筹划者十分明智地把对其他物种的基因组序列的研究纳入到这个宏伟的研究工程当中。那时,设想的惟一非人类哺乳动物基因组是试验用小鼠的基因组。

  尽管小鼠基因组研究在解读人类基因序列方面的相关作用是无疑的,但一些生物学家对于非人类灵长动物基因组没有包括在研究计划之内感到很失望。人们已经从黑猩猩与人类DNA的比较中预测到两者的基因组会有更多的相似。毫无疑问,要了解促成人类之“独一无二”地位的基因基础,免不了要把人类基因组和大型猿类基因组做一个详细的比较。

  1997年,提出研究黑猩猩基因组必要性的文章正式发表了。

  其后几年,关于黑猩猩和其他大型猿类(比如倭黑猩猩和大猩猩)的研究开始增多,这些科学家主要基于三个目的:首先,了解基因组DNA对人类和大型猿类进化的贡献;其次,促进我们对人类和猿类基因组不同层次(从分子到行为到疾病状况)的理解;第三,协助保护我们人类最近的“亲戚”。

  科学家用了超过10年的时间才绘制出人类基因组序列草图。随着技术的进步,基因组测序的时间和费用都显著降低。2002年1月,美国人类基因组研究所决定把黑猩猩列入最优先资助的测序项目,测序工作随之开始。到2003年12月,科学家已经完成了黑猩猩基因组草图的测序工作。但随后,科学家又用了一年半时间对黑猩猩基因组和人类基因组进行比较,因此,直到现在才将它正式公布。

  在此期间,科学家于2002年和2004年分别正式公布了小鼠和大鼠的基因组草图,黑猩猩成为了第四种被测定、公布其基因组数据的哺乳类动物。

“4%的差别”并不小

  在众多科学家的共同努力下,我们现在得到了常规黑猩猩基因组的序列草图以及它与人类基因组的具体比较。这个成果包括比较基因组异同而得到的延伸信息,帮助回答在基因组和人类进化机制研究中的几个重要问题。

  研究显示,黑猩猩和人类共享着近99%的功能性基因;如果把DNA序列的“插入”和“删除”(即一段DNA被插入了一个物种的基因组,或者一段DNA整个地从基因组中删掉)考虑在内,两者的相似性则变成了96%;人类与黑猩猩有29%的共同基因编码生成同样的蛋白质。科学家在论文中说,人类与黑猩猩在600万年前由共同祖先分别进化后,其蛋白质体系只经历过一次主要变化,两者之间的差异只相当于两个不同人之间基因组差异的10倍。

  人类与黑猩猩基因组只存在“1%”或“4%”的差异成了大众感兴趣的话题。但实际上,“4%的差异”并非如我们所想象的那么小。

  “研究表明,人类和黑猩猩的基因组中含有大约30亿个碱基对,总共有大约3500万个碱基对存在差异(即1%的功能性基因存在差异)。而人与人之间大约有300万个存在差异。‘1%’已经不算小,要看绝对数量,3500万个已经很多了。”人类基因组计划参与者之一、来自北京人类基因组研究所的于军研究员告诉本刊记者。

  在《科学》上发表评论的研究者、加州大学圣地亚哥分校医学和细胞/分子医学教授阿及特·瓦奇(Ajit Varki)也对本刊表示了同样的看法。“人与黑猩猩在基因上的差异决不能说是很小。” 他强调说。实际上,老鼠与人类的基因组相似比例也达到了80%以上。

我们何以为人?

  “作为一些原始材料,黑猩猩基因组序列草图的完成将帮助科学家勾勒出‘我们何以为人’的原因。”俄亥俄州克利夫兰市凯斯西保留地大学的遗传学家马克·阿丹姆斯(Mark Adams)的这句评论很快成为大众津津乐道的话题。多年来,人们都一直尝试从哲学和科学两方面来寻找这样一个吸引人的基础性问题的答案。

  我们真地可以通过DNA研究来回答“我们何以为人”吗? “否!” 阿及特·瓦奇回答得很坚决:迄今对于人类和黑猩猩基因组的比较,尚不能回答诸如两足行走、人的大脑、语言能力和抽象思维,以及人类所拥有的其他独特能力的遗传基础是什么。

  这个回答可能很令人失望,但它却是事实。“我们现在只知道人类和黑猩猩的最大差别在于脑(人类的脑容量远远多于黑猩猩),其他还有很多差别,但我们对其他差别还不太清楚。科学家期望能够在基因上找到答案。但这绝不是找到一两个基因就能解决的问题。”于军告诉本刊记者,即使是寻找从黑猩猩进化到人类的轨迹,我们通过比较黑猩猩和人类的基因组也只能知道一个概况,因为我们永远缺少一个中间环节——类人猿的基因组。

  于军认为,新闻报道中过多地夸大了这一新闻事件对于认识人类本身的作用。“黑猩猩基因组的绘制完成,最重要的是跟人的基因组进行对比,以后服务于人类的医疗和健康——从黑猩猩身上,可以看到哪些是我们祖先就有的基因,我们就知道,哪些基因的变化或不同是一直都有的,哪些是人类特有的,哪些可能会与疾病有关,哪些其实不会对我们的健康构成威胁。”

作者: 方玄昌 陈竹 2005-10-1
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