基因技術(shù)改變我們的生活與認知
2月19日上午，由中國科學院老年科協(xié)主辦的科普論壇2016年首期論壇開講。主講人中國科學院副院長、中國科學院院士張亞平作了主題為“基因技術(shù)及其對我們的影響”的科普講座。
聽完講座，記者和許多現(xiàn)場聽眾一樣，對基因技術(shù)對我們生活的影響有了更多的認識和了解。
人體是由什么組成的，骨骼、肌肉、血液？當微觀世界飛速發(fā)展，人類對于自己的認識不再滿足宏觀的表象，轉(zhuǎn)而開始專注于人體微觀的組成。通過將人體內(nèi)各種物質(zhì)無限“拆解”，科學家們*終獲得的是一段段具有功能性的DNA序列。這些序列的排列組合正是具備遺傳信息的基因。
關(guān)于基因的研究走過漫長的歲月，如今，基因技術(shù)帶給人類的不僅僅是醫(yī)療改革，更是生活方式甚至是對世界認知的改變。
漫漫基因路
1865年，來自奧地利的遺傳學家里哥·孟德爾提出了孟德爾遺傳定律，即分離定律和自由組合定律。他揭示了基因是世代相傳的，并決定了遺傳特性。之后一直有科學家不斷證明了孟德爾定律。但直到1909年，美國進化生物學家、遺傳學家和胚胎學家托馬斯·亨特·摩爾根才發(fā)現(xiàn)了染色體的遺傳機制，并創(chuàng)立染色體遺傳理論，成為現(xiàn)代實驗生物學奠基人。自此，基因研究有了基礎(chǔ)，并由此生根發(fā)芽，茁壯成長。
基因技術(shù)的又一次飛躍是在1990年。美國國會批準美國人類基因組計劃正式啟動，總體計劃在15年內(nèi)投入至少30億美元進行人類全基因組的分析。來自美國、英國、法國、德國、日本和我國的科學家共同參與了這一計劃。按照設(shè)想，在2005年，科學家們要把人體內(nèi)約2.5萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因的圖譜，也就是要揭開組**體2.5萬個基因的30億個堿基對的秘密。人類基因組計劃也被譽為生命科學的“登月計劃”。
但并沒有等到2005年，在2000年6月26日，人類基因組“工作框架圖”就被**公布，帶動了基因組測序技術(shù)的發(fā)展。在基因測序技術(shù)有如此大的進步之前，科學家們是通過X光片進行手動測序，慢慢演變?yōu)槭褂脺y序儀，按一次只能讀取一個片段中的幾百個堿基對。人類基因組計劃后，科學家們的工作事半功倍，通過儀器可以進行多組片段的讀取工作。
高效率的基因測序，為基因檢測更平民化提供了可能。曾幾何時，在設(shè)備老舊、技術(shù)跟不上的時代，測定一個人的基因組需要十幾年的時間、花費上億元。但現(xiàn)在，科技已經(jīng)實現(xiàn)了大約1000美元就可以完成一個人全身基因組的測序工作。
基因的繪制顛覆了傳統(tǒng)認知
當人類全基因被成功繪制后，一些在學術(shù)界爭執(zhí)不休的命題也有了新的突破。比如，現(xiàn)代人從哪里起源。*早科學家們認為世界各大洲的人類起源于本地，就像在我國本土發(fā)現(xiàn)的元謀人、藍田人和北京人，都是早期亞洲人類起源的證據(jù)。但當科學家透過基因組再追尋人類起源的腳步時，發(fā)現(xiàn)不論來自哪里的猿人，其基因都可以從來自非洲的猿人身上找到。因此，科學家提出了非洲起源說。
隨著研究的不斷深入，科學家們發(fā)現(xiàn)不論是從母系遺傳的線粒體DNA還是從父系身上遺傳的Y染色體，都留有非洲祖先的痕跡。而且，還有證據(jù)顯示，非洲的人類祖先曾經(jīng)走出非洲到其他地區(qū)與當?shù)氐娜诉M行通婚。
更有意思的是，基因組的研究還讓科學家認識到即便是同一民族的人，其遺傳基因也存在差異。比如在廣州地區(qū)的東江人和西江人基因不同；盡管漢族占我國人口數(shù)量的90%以上，但其中的基因差異性很大。這說明漢族并非一個純粹的民族概念，而是后期逐步融合的多民族群體。
正是有了這樣的認識，科學家們又逐漸發(fā)現(xiàn)基因差異源于環(huán)境影響。就像在青藏高原生活的藏族人民也并非土生土長，而是在幾千年至2萬年前從平原遷移過去的。他們身上的基因為了適應當?shù)馗咴沫h(huán)境，發(fā)生了變化，讓身體更適應缺氧代謝。而這種變異的基因可能是從古人那里借過來的，或者通過通婚將其他的基因借過來。
在基因的不斷遺傳、變異、重組的過程中，人類自身淘汰了一些嚴重有害的基因。但是現(xiàn)代科學發(fā)現(xiàn)，這也有例外。例外之一就是地中海貧血癥的相關(guān)基因。在熱帶地區(qū)，這一**發(fā)病率較高。眾所周知，這是一種由于遺傳的基因缺陷導致的**，中度和重度患者壽命縮短，那為何進化沒有拋棄這個基因組？進一步研究揭示，這類基因能夠?qū)釒У貐^(qū)的瘧疾有抵抗作用。兩害相權(quán)取其輕，人類自然就保留了這組基因。
類似的基因還有P53，它的失活對腫瘤形成起重要作用。但奇怪的是，它一邊抗擊癌細胞，一邊幫助因化療**受傷的癌細胞進行修復，這造成被修復的癌細胞在**后成為新的腫瘤。P53沒有從人體中消失，反而因為人類從南向北的遷徙過程不斷增加。*終，科學家發(fā)現(xiàn)，P53雖然對腫瘤的“態(tài)度不明”，但卻能幫助人類在低溫中提高受精卵著床的幾率。
基因或?qū)⒏淖兏?/strong>
人類對基因的認識越深，對現(xiàn)代醫(yī)療方式提出的要求就越高。以肺癌為例，它是世界上*常見的惡性腫瘤之一，已成為我國城市人口惡性腫瘤死亡原因的**位。其中，非小細胞肺癌約占所有肺癌的80%，約75%的患者發(fā)現(xiàn)時已處于中晚期，5年生存率很低。在上世紀60年代，醫(yī)生主要依靠細胞毒****患者，其有效率小于5%；2003年，有科學家發(fā)現(xiàn)EGFR是重要致病因子，轉(zhuǎn)而改用靶向**吉非替尼，有效率提高到10%；2005年，科學家們又發(fā)現(xiàn)了EGFR突變是敏感標志物，敏感優(yōu)勢人群包括亞洲不抽煙的女性，約占總?cè)藬?shù)的14%，這就讓靶向**的有效率提高到70%~80%，生命延長30個月。這就是基于分子分型的個性化****。
靶向**的成功研制，讓我們進入精準醫(yī)療時代。人們可以根據(jù)自身基因特點，預防或者**某種**。像近兩年我國一些地區(qū)開始普及的新生兒耳聾篩查。其中攜帶SLC26A4基因的兒童，需要家長注意不能讓孩子參加劇烈的體育活動并且嚴格防止頭部外傷。而攜帶線粒體基因A1555G的兒童，則往往是“一針致聾”的高危人群。他們可能因為發(fā)炎被注射或服用了慶大霉素等氨基糖甙類**而引發(fā)耳聾。以前，很多不了解情況的兒童已經(jīng)承受了耳聾的痛苦，但現(xiàn)在的基因測序則避免了悲劇的再次發(fā)生。
而來自斯坦福大學醫(yī)學院的Michael Snyder，在研究過程中就發(fā)現(xiàn)自己罹患Ⅱ型糖尿病的幾率很高，雖然當時他并沒有出現(xiàn)相關(guān)癥狀。之后不久，他確實患上了Ⅱ型糖尿病。但因為發(fā)現(xiàn)及時，所以得到了很好的控制。同樣，美國影星安吉麗娜·朱莉也是基因檢測的受益者，因為她的家族具有乳腺癌和卵巢癌遺傳史，因此她毅然決然做了乳腺和卵巢的切除手術(shù)。
基因測序曾經(jīng)是個夢，但現(xiàn)在夢想實現(xiàn)了。在未來，基因技術(shù)將走得更遠，甚至在食品**環(huán)節(jié)中也能發(fā)揮作用。比如將我國的物種打上基因條形碼標記，既可以追溯食品源頭，也可以看到食物本身與其標注的內(nèi)容是否相符，更能通過條形碼判斷它到底是什么、有無危害、是否為受保護物種等。基因或許將改變我們的學習方式。
