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“序列就是力量”

来源:文汇报
摘要:为了庆祝DNA双螺旋结构发现60周年,著名的《基因组生物学》杂志邀请专家就60年来生命科学领域的进步,选出他(她)认为最令人吃惊的进展,读者或许可以由此领略生命科学对人类社会进步的意义。按照我的意见,这是自从1953年4月25日沃森和克里克报告了DNA分子结构以来,基因组生物学界最大和最令人惊奇的发现。这些发现的......

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为了庆祝DNA双螺旋结构发现60周年,著名的《基因组生物学》杂志邀请专家就60年来生命科学领域的进步,选出他(她)认为最令人吃惊的进展,读者或许可以由此领略生命科学对人类社会进步的意义。

  神奇的“内含子”

  布林顿·格雷夫利(康涅狄格大学健康和遗传发育生物学教授)

  1977年,里奇·罗伯兹和菲尔·夏普各自独立地报道了基因可以被内含子打断。按照我的意见,这是自从1953年4月25日沃森和克里克报告了DNA分子结构以来,基因组生物学界最大和最令人惊奇的发现。内含子的存在完全是出人意料的,它直接导致了后来剪接小体的发现。选择性剪接可以以不同的方式连接外显子,已知发生于几乎所有的人类基因,在增加蛋白质多样性和调控生物学过程两方面都起到重要的作用。这些发现的影响是深远的,现在人们已经知道了,许多人类疾病可以由直接剪接导致的RNA序列突变引起,也可以由催化和调控内含子切除的蛋白质和RNA中的突变引起。

  福特·杜利托(生化学家,美国科学院院士)

  “内含子”有巨大的影响力,在很大程度上要感谢瓦利·吉尔伯特,它刺激许多人更加深入地去思考基因组结构的进化和功能意义。特别是,它使我们不得不去主动接受杜布赞斯基的箴言:“没有了进化的光芒,生物学将毫无意义”,这句话在分子水平和在机体水平上一样有效。基因组远远不止是构成生物体所需要的编码信息的仓库,如果我们采取一种过度功能主义者/适应主义者的观点来看待问题的话,我们就会误入歧途。基因组学家们和系统生物学家们尤其有这方面的风险,正如近期围绕ENCODE计划所产生的争论所展示的那样。

  生命拥有巨大的内在潜能

  泽尼耶·乌尔(伦敦大学学院分子神经生物学教授)

  内含子表现出并不与“从DNA到mRNA到蛋白质”的遗传信息简单、线性转移的中心法则相吻合的特征,它们需要一种不同的思维方式。生命拥有巨大的内在潜能有待实现,这样的想法对我的思想和研究一直有巨大的影响。这导致了我们近期的发现:人类基因组包含一整套可转座元件,它们可以逐渐进化成为外显子,是由那些影响多种剪接因子的竞争结合突变引起的。吉尔伯特曾这样总结内含子的本质:“内含子既是历史的冷冻残留物,又是未来进化的位点。”

  基因组变得触手可得

  乔治·温斯托克(圣路易华盛顿大学副校长、生化教授)

  当我于1970年开始读研究生的时候,遗传学的主流由大肠杆菌、噬菌体、酿酒酵母和黑腹果蝇这样的模式生物体占领着。认识的改变是从遗传学方法学的概念走向DNA结构的生物化学事实。人们有可能用一些触手可及的术语来观察和认识基因组结构是一种范式的转换。这一切带来了PCR、DNA测序及其它技术的伟大进步。现在大多数生物学家们都已习惯用一些具体的术语,而不会用抽象的遗传学概念来思考基因组,也很难想象没有了这些,我们该如何进行科学研究!对我来说,上世纪70年代中期的DNA技术发明之日,正是遗传学革故鼎新之时,也是我们开启一个新时代之际。

  “序列就是力量”

  马克·格斯坦(耶鲁大学教授)

  我认为自从1953年揭示了DNA双螺旋结构以来,基因组学的最重要进展是对第一套个人基因组,也就是克雷格·文特尔的个人基因组的测序。对一套个人基因组、而不是一套参考或匿名基因组进行测序,这样的事情把基因组与人类联系了起来,将这个领域从一种分子的抽象科学转换成为了一种非常个人和与人类相联系的事情。如果我们在2053年回过头来看1953年,我们将认识到个人基因组是真正将DNA带向大众的东西。

  彼特·弗雷泽(伦敦亚伯拉罕研究所核动力学实验室主任)

  我认为1953年以来,基因组生物学界“正在发生”的最重要事情,是人类和小鼠基因组计划。尽管基因组计划本身不是一种真正的发现,它们已经带来了无数的其它发现。譬如关于球蛋白显性控制区的特性,也称为基因座控制区,该元件位于基因组的暗区域,也就是没有序列存在的区域,在发现了其功能之后,人们关注的是这样长的元件是如何在这么远的距离上对基因表达产生如此影响的。今天看来,如果不是全部,至少大多数基因可能是由这些众多的、远距离外的元件所控制的。所以,序列可能不是知识,但它是力量。

  复述人类的故事

  德特勒夫·魏盖尔(马普发育生物学研究所分子生物学部主任)

  对我来说,基因组生物学领域最令人惊奇的发现非高通量测序的应用莫属。但我觉得最难以想象的是研究那些几千或几万年前就死亡的生物的基因组的能力。我的马普同行施旺特·帕波及其学生们的工作,就已经给我们在近期古代人类进化问题的认识上带来了革命。我相信,人们在改变我们对近代史认识方面也有相似的潜力。我个人认为,这类研究会在近期引起关注的是波斯及其合作者们在《自然》杂志发表的对中世纪黑死病爆发的探索。

作者: 2013-5-24
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