中國科學(xué)院院士張永蓮
引 言
2001年，中、美、日、德、法、英等６國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布了人類基因組圖譜及對它的初步分析結(jié)果。這一重大成果是人類獻(xiàn)給新世紀(jì)、新千年的一份厚禮，標(biāo)志著生命科學(xué)又向縱深邁進(jìn)一步。
人類基因組的初步分析結(jié)果，與科學(xué)家們對其它動(dòng)植物基因組研究所獲得的最新進(jìn)展一起，為生命科學(xué)在新世紀(jì)實(shí)現(xiàn)飛躍構(gòu)筑起堅(jiān)實(shí)的“平臺(tái)”。過去10年來，科學(xué)家們已繪制出40余種物種的基因組圖譜。據(jù)預(yù)測，在未來10至20年里，科學(xué)家還將解讀大量生物的遺傳密碼，與此同時(shí)，基因組研究重點(diǎn)將進(jìn)入確定基因結(jié)構(gòu)與功能等應(yīng)用研究階段，生命科學(xué)因此將迎來新的大發(fā)展。
人類基因組計(jì)劃也將為推動(dòng)醫(yī)學(xué)進(jìn)步帶來空前機(jī)遇。通過對人類基因組圖譜的初步分析，科學(xué)家們已初步確定了30種致病基因，而隨著下一步對人體各種致病基因展開全面大搜索，以及對各種基因功能及基因之間相互作用了解的加深，科學(xué)家們將在分子水平上深入了解疾病的根本發(fā)病機(jī)理，將為各種疾病的診斷、防治和新藥的開發(fā)提供有力武器。人類基因組計(jì)劃的最大影響，將體現(xiàn)在與人們生活息息相關(guān)的醫(yī)療保健領(lǐng)域，基因診斷、基因療法和基因藥物等的開發(fā)，有可能成為未來醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要分支。
以人自身為對象的人類基因組研究，給人類的未來展示了美好的前景，在迎接生命科學(xué)不斷取得的新突破的同時(shí)，如何充分考慮到這些突破可能帶來的負(fù)面影響、讓它們最大限度地造福人類，已成為新世紀(jì)之初擺在我們面前的一項(xiàng)迫切課題。
基因的發(fā)現(xiàn)
人類基因草圖公布是生命科學(xué)研究的又一個(gè)里程碑，激起了世界范圍的“掘金潮”，人類從此進(jìn)入了功能基因組時(shí)代。今天這個(gè)講座想告訴大家，人類基因草圖是什么？要達(dá)到預(yù)期效果，還有多少工作要做？ 什么叫基因？150年以前，有一個(gè)牧師孟德爾，以豌豆進(jìn)行植物雜交試驗(yàn)，并提出了遺傳因子的獨(dú)立分配率（遺傳原理）。當(dāng)時(shí)這個(gè)分配率并沒有引起大家的注意。若干年后，幾個(gè)來自荷蘭、德國、奧地利的科學(xué)家不約而同觀察到這一現(xiàn)象，后來他們查閱了文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)原來35年前就有人發(fā)現(xiàn)這個(gè)定律，因此就命名為孟德爾定律。伺候丹麥科學(xué)家用希臘文命名為“基因”，意思是“給予生命”。1910年，美國遺傳學(xué)家摩爾根用果蠅做試驗(yàn)，研究果蠅遺傳學(xué)，提出遺傳的染色體理論，他發(fā)現(xiàn)基因的化學(xué)本質(zhì)是脫氧核糖核酸。1944年，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)菌性狀轉(zhuǎn)化的因子是DNA。1944年美國科學(xué)家O．T．Avery發(fā)現(xiàn)細(xì)菌性狀轉(zhuǎn)化的因子是ＤＮＡ，到了1952年，美國科學(xué)家Ａ．Ｄ．Ｈｅｒｓｈｅｙ用放射性同位素Ｐ32, Ｓ35證實(shí)了這個(gè)理論。
1953年，英國科學(xué)家詹姆斯?沃森（Ｗａｔｓｏｎ）＆弗蘭西斯?克里克（Ｃｒｉｃｋ）提出ＤＮＡ雙螺旋模型。雙螺旋像麻花一樣，合在一塊，由Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ四個(gè)核苷酸構(gòu)成，Ｔ、Ａ和Ｃ、Ｇ配對，形成雙螺旋。平常，細(xì)胞的狀態(tài)可以變的。在染色體上，我們都可以定位哪個(gè)基因在哪里，有的疾病是由于染色體不完全導(dǎo)致的。核糖體是制造蛋白質(zhì)的小工廠，每三個(gè)核苷酸就編成一個(gè)氨基酸。
人類基因組圖譜上的，有些編碼是蛋白質(zhì)，變成ＲＮＡ，然后轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)前體。我們可以通過一個(gè)電影片斷，形象地給大家分析什么是人類基因組的計(jì)劃。我們知道人笑的時(shí)候肌肉是要工作的，我們用眼睛來看看細(xì)胞的工作，這是一個(gè)人體細(xì)胞，它是由許多個(gè)ＤＮＡ生成的，每一個(gè)細(xì)胞里都有一樣的ＤＮＡ，它是個(gè)雙螺旋體，都是由Ｔ?熏Ａ和Ｄ?熏Ｃ配對組成的。但是不同的細(xì)胞里由ＲＮＡ聚合酶，它有三個(gè)密碼，然它把雙螺旋解開，把核肝酸變成ＲＮＡ?熏然后從細(xì)胞核里鉆出來……，最后變成一個(gè)蛋白質(zhì)，到各個(gè)地方工作去了。事實(shí)上一個(gè)人的身體里有好多基因在工作，一個(gè)工作需要好多基因協(xié)調(diào)完成，所以是一個(gè)很復(fù)雜的工程。