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本次活动为科学松鼠会系列讲座·第七期

文/青藤

也许你已经在上海书展领略了作为嘉宾的钟扬老师谈论远古时代恐龙生存与灭亡的娓娓道来;也许你正在期盼在这周末的第十七期小姬看片会上钟扬老师对于猜测外星人到底会长成神马模样的天马行空(涉嫌剧透 )。但是,正如前一次达文西行走中队里的一个小男生听到钟老师大名之后显露出无限崇敬的神情,8月22日东方艺术中心的这样一场探索基因组隐藏的秘密的专题讲座是你无论如何都不应该错过的。因为,多的是你想知道的事。

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颇具氛围的讲座现场


序曲——为什么要做人类基因组

差不多是在20年前,当时提出基因组计划最大的问题不是技术上的挑战,而是人类在发展到一定时候,总要在科学上,哲学上提出一些问题,而这些问题问到最后就是“人类到底是什么?”在16世纪新的解剖学产生之后,一直到20世纪最后的20年,终于有人意识到我们进入了一个崭新的时期,我们是不是该对人类进行再一次的解剖。

人类基因组计划第一推动者来自一个机构DOE。1987年,DOE和美国国立卫生研究院(NIH)合作,为这个项目提供了经费1.66亿美元。1988年美国在NIH成立的国家人类基因组的研究中心,由Watson出任第一任主任。1990年10月,美国国会正式批准,认为1.66亿太少,需要30亿美元,在15年内把人类基因组做完。

本来到了这时候序曲就已经结束了。1998年,世界上最大的测序仪生产商美国PE Biosystems公司,以其刚研制成功的300台最新毛细管自动测序仪 ABI 3700 和3亿美元资金,成立了Celera Genomics公司,宣称要在3年内以“人类全基因组霰弹法测序策略” 测定人类基因组,并声称要专利200到400个基因。事实上,它真的仅用3年就做到了。与NIH几乎同时完成了基因组计划。

2000年6月26日人类基因组工作草图完成。

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笑容可掬神态自若的钟扬老师神侃中~


基因组中的秘密

基因组学里最重要的工具,一是比较基因组学。比较基因组学就是比较不同生物在基因组上有什么不同,用这个不同来认识生物多样性和生物进化的奥秘。很多基因人类有,老鼠也有,这就为我们用老鼠来做实验提供了方便。另一个重要的意义在于,很多时候对生物技术、生命科学技最大的质疑,就是不能克隆,因为这亵渎了生命的尊严。但当我们把人和老鼠的基因放在一起,发现人和老鼠的基因没什么区别的时候,人已经没什么尊严了。而更绝的是,在比较线虫和人的基因组之后,我们发现两者也很相似。人类五种重要的精神病中有20个基因是人类线虫共有的,于是我们便可以在线虫身上做模型试验来进行药物开发。

我们做基因组测试的时候为什么想找其他动物试一试呢?当时测定发现果蝇有一万两千个基因,于是人类基因组最保守的估计也不低于10万,暗含的原理是人比较复杂,人的基因自然是最多的,结果一测才三万五千个,特别失望。也许你会觉得和动物相比人类的基因数量还算可以,那是因为你不了解植物。小麦的基因组测序还没有完成,而蕨类植物我们甚至不敢去尝试!那么为什么我们只有那么点基因呢?现在的主流观点认为,无论什么生物,功能基因的数量一般来说都差不多,而另外有很多基因是用来调节别的基因的。比如植物因为所处的环境比较糟糕,必须防御,因此会有很多新陈代谢产物。而人就不需要这些东西,所以人类的功能基因在整个基因组里面占的比例还是比较高的。打一个比方,比较两个单位好不好不要去看做事的人,搞不好的一般来说是领导比较多的那个。

那么我们要把基因组拿来做什么用呢?这完全取决于科学家的头脑和兴趣。

第一,可以告诉我们人类的进化。Allan Wilson提出能不能研究人类线粒体DNA的基因,来揭示人类进化的奥秘,因为线粒体基因是母系遗传的。他收集了一百多个样本做了一棵进化树,结果发现,仅仅以线粒体基因组为例,就可以说明我们人是从非洲来的。复旦大学的金力教授也做了一棵12000人的Y染色体进化树,表明中国人乃至整个东亚人都是走出非洲的产物。

第二,我们感兴趣的是我们人类为什么这么优越?尽管作为万物之灵,我们的基因组显得不够复杂。有文章指出,人类和黑猩猩的基因组只存在1.3%的差异。(如此小的差距令我们再受打击)但我们在形态学、行为学、认知上和黑猩猩不一样。文章继续比较,结果表明我们跟黑猩猩在所有肝脏表达差异是1.3倍,相当于没有;在血液上更是没有差异;唯独我们的大脑与黑猩猩比要高5.5倍。于是基因组告诉我们,跟黑猩猩相比,我们的主要差异在大脑上,而且我们人类还在继续进化,加速进化,要把黑猩猩甩在后面。

还有另一方面研究似乎没有人做,那就是研究人类那些方面在退化。例如人类丢掉了维生素C合成基因,也丢掉了二氧化碳、一氧化碳等气体的感受基因。

除对已有的知识进行验证以外,还必须在数据里发现新的知识,我们用了一种工具叫做“同源基因”。它们可能有相同的功能和进化来源。例如在最早的鱼身上,只有一个血小板相关基因,到了老鼠身上就成了两个,在人身上就变成四个。相当于一个门上有四把锁,优点是一把钥匙掉了其他还开得了,缺点是只要有一个基因有毛病你就有血源病。所以这是一把双刃剑。

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早期病基因用同源方法找的时候有一个问题就是速度太慢。有的科学家提出了不同的意见。诺贝尔奖获得者Barbara McClintock发现玉米里控制颗粒颜色的基因有可能在群体里是跳跃的。于是她提出了“转座子”的设想,即转座子在染色体上跳跃可能进入某个基因中间,将该基因破坏。现在科学家在判断一个基因是否跟疾病有关的时候,先将这个基因“敲”掉,这就相当于转座子的作用。于是,我们看到了“獠牙鼠”和“忆莲鼠”。

与天赋有关的基因:有一个家族的人音乐天赋都非常好,后来科学家从他们身上找到了一个基因叫“绝对音高”。这个家族70个人所有人都有这个基因,但是只有20个人是搞音乐的,剩下的50个人却生活在痛苦之中,因为他们晚上睡觉能听到一百米以外的汽车刹车。而朱莉亚音乐学院里的音乐天才们也不全都拥有这样的基因。所以钟扬老师表示,他十分反对天赋基因,因为没有什么事是非得用天赋才能干好的。

跟行为有关的基因:很多同性恋的人在游行的时候,T恤衫上写的都是感谢妈妈,感谢基因。而有的人甚至犯罪了,也会说自己没有犯罪,这是基因的原因。这也是基因组里较受争议的一部分内容。

另外,钟扬老师认为在行为问题上,人们总是太过强调“正态”。例如在场的一群正常人中有一个是没有丢失二氧化碳感受基因的“优秀分子”,他会非常痛苦。第一,他闻到二氧化碳在增多,很难受;第二,如果他出现什么异常举动,别人以为他脑子出了什么问题,而事实上是因为室内人太多了。送去医院之后,医生不会认为他是一个能闻出二氧化碳的“优秀分子”,而是用非常简单的治疗方法——脱敏,把他弄成和周围人一样,因为他是偏离常态的。

基因组对生命伦理的挑战

第一,谁有权了解他人的基因。如果你检查你的基因组,对你基因组恐惧的心里等同于对你档案的恐惧心理。

第二,对“好”基因的不懈追求。有一组科学家坚持不懈的研究长寿基因,终于发现某个基因被敲掉以后,线虫长寿的基因延长了三倍。那篇文章的结尾告诉大家一个好消息,这个基因人也有。同时也有一个坏消息,这个基因是跟生殖连在一起的。这意味着你需要做选择,是要寿命延长还是要生活质量。钟扬老师因此从哲学上怀疑,任何好的基因都会和其他一些事莫名其妙地联系在一起。

第三,对“坏”基因的知情负担。一个家族里发现了亨廷顿病,其中一个小孩学了一点遗传学觉得自己肯定会得这个病,于是决定想干什么就干什么,也不存钱,也不打算生小孩。一直到了四十多岁,他的女朋友非要和他结婚,让他去查。他说不行,这其实就是知情负担。后来女朋友逼得太紧,只好去查。一查没有得这个病,他知道这一生都毁了。没存什么钱,最关键的是30岁就做了结扎手术。

人类向何处去?

“科学狂人”Craig Venter合成了世界上第一个支原体,并声称顶多三年内他就可以做出能够合成石油的细菌,那不是一举解决了世界危机吗?但与此同时,一件可能的非常不好的事是,万一这个文章被恐怖主义看见了怎么办?

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人类基因组计划是构建新的社会大厦中的一个基石而已,有了人类基因组以后我们要拿这些数据来对生物学进行解释,并希望对我们健康起作用,用于预防疾病。

最后,不管你愿不愿意,基因组对我们整个社会产生不可估量的影响。

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钟扬老师作为“神侃”的代名词,其现场演讲之洋洋洒洒,信马由缰,确实令所有观众大呼过瘾。而以吾辈之能,着实只有尽力将其中精彩内容原貌呈现给未能到场的朋友们,但愿能让你们一过眼瘾。

最后感谢钟扬老师,感谢本次活动特约支持机构兴业全球基金,感谢东方早报、友成企业家扶贫基金会、土豆网、新浪科技以及其他为本次活动默默奉献的朋友们。期待下次活动再见!~

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11 Responses to “钟扬:基因组中隐藏了多少秘密-图文回顾”

  1. 杨友三说道:

    钟扬老师的每一次演讲都很精彩!

  2. 白糖糖说道:

    弱弱的问一句:钟扬老师是谁呵 也是松鼠么?

    具体细节可以推敲 但是基因组的故事本来很适合科普 而且他讲的好像很好 支持下这个松鼠节目。另外,这些多是五年十年十五年前流行故事 其实现在的基因组故事可以更好听。

  3. laoma说道:

    那天的PPT哪里可以下载?

  4. lalunasun说道:

    钟扬老师不是松鼠……西藏大学神马神马神马研究所的教授……当年在中科大少年班学的无线电还是什么,后来才转入生物学的,真令人钦佩啊……

    我表示《环球科学》太给力了,前天看的三本杂志让我在58h内看到了四个让我有了”啊,我刚看了相关文章“的澎湃心潮的话题。比如文章前半段提到的Celera公司的头儿Venter,就是那个当年声称要把人类基因申请专利的疯人,他干的另一件好事”人造生命“也很是牛X,相关文章在《环球科学》上有一大篇,写得也非常好,值得一读。

    • 白糖糖说道:

      谢谢

      讲座现场的氛围有些像那个TED(http://www.ted.com/)

  5. lalunasun说道:

    求视频!我相信,会有视频的!

  6. 说道:

    青藤同学在西天。。。会很欣慰吧。。。XD

  7. retsina说道:

    赫然发现图2的PPT就是上学期研讨课上用过的...

  8. miaoxr说道:

    有视频吗?

  9. versugw www.kuaipu.com.cn说道:

    快普企业管理软件 IT行业管理软件

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