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1、人类基因组计划及其意义杨焕明科学家们认为人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称的人类科学史 上的重大工程。人类基因组计划由美国政府于1990年10月正式启动，然后德、日、英、法、 中等5个国家的科学家先后正式加入，现在已经有16个实验室及1100名生物科学家、计算 机专家和技术人员参与。这是一项改变世界、影响到我们每一个人的科学计划。人类基因组计划的科学宗旨与“定时、定量、定质”的具体目标，就是测定组成人类基因 组的30亿个核甘酸的序列，从而奠定阐明人类基因组及所有基因的结构与功能，解读人类 的全部遗传信息，揭开人体奥秘的基础。由于生命物质的一致性与生物进化的连续性，以及 人类基
2、因组计划所建立的策略与技术的通用性，这就意味着可以奠定揭开生命最终奥秘的基 础。人类基因组计划对生命科学研究与生物产业发展的巨大导向性的意义，我想可以用规模 化、序列化、信息化及医学化、产业化、人文化来归纳。第一，规模化。“基因组学”这一新的科学是随着人类基因组计划的启动而诞生的，也是 随着人类基因组计划的进展而发展起来的。生物学家第一次从整个基因组的规模去认识、研 究一个物种或多个物种（通过比较基因组学）的全部基因，而不是大家分头一个一个去发现、 研究自己“喜欢的基因。这是基因组学与基因学以及多有涉及基因的生物科学其他学科的主 要区别之一。研究规模的改变带来了实验室及试验方式的改变，同时对领
3、头科学家的素质， 作人员的团体精神，以及超大型实验室特有的“半科学、半企业”型管理都提出了新的要求。 这是人类基因组计划只有6个正式成员国与16个实验室的原因之一。也就是说对人类基因 组计划的贡献份额已成为一个国家综合国力的反映，同时也是生命科学与生物产业标志的根 据。第二，序列化。生物信息的序列化，是生命科学进入21世纪的划时代的里程碑，也是 生命科学成熟的一个阶段性标志。只有数量化（定量）的学科才能称为科学，孟德尔的贡献 主要是把“因子与数量化带进了这一门原先就存在，并已有巨大成就的学科。生物信息的序列化即生命科学以序列为基础，这是新时代的生命科学区别于以前的生物 学的最主要的特点。随着人
4、类基因组序列图的最终完成，SNP （单核甘酸多态性，即序列差 异）的发现以及比较基因组学、古代DNA、食物基因组计划、病原与环境基因组计划 （主要是致命致病原以及与之有关的人类易感性有关序列）的推进，具有科学、经济、医学 意义的主要物种的基因组序列图都将问世。我们可以从序列中得到的信息，已经比到现在为 止的所有生物研究枳累的信息还要多。生命科学第一次不再是以假说与概念为导向的科学。 即使进化这一生命最实质的特征，以及进化的研究一一以往因为时间与过去了的环境而惟一 不能再实验室重复的研究一一都将以多种模式及其他生物的基因组序列为基础进行定量的 研究。古代DNA的研究，将揭示生命进化的奥秘和古今生
5、物的联系。这样就可以帮助人们 更好地认识人类在生物世界中的地位以及与其他生物的关系。第三，信息化。人类基因组计划的成功，是借助了生物信息学，也借助于把地球变小的 网络。没有它们，国际人类基因组计划的协调与全世界的及时公布时不可能的。没有全部的 软件与硬件，人类基因组计划的一切都不可能。序列一经读出，它的质控、组装，以至于递 交、分析都有赖于生物信息学，而从现在开始，序列的意义完全决定于生物信息学。没有电 子计算机的分析与正在爆炸的信息的比较，序列又有何用？而且信息化又改变了整个生命 学，改变了实验对象存在的方式，今天的生物学实验可能大部分工作室分析序列信息。第四，医学花。人类基因组计划之所以引
6、人注目，就是因为人们对健康的需求。人类对 健康的追求，是人类的最重要的活动之一。疾病问题是影响健康的首要因子，是每一个人、 每一对父母、每一个家庭、每一个国家的政府所不得不考虑的问题。人类基因组计划已经把 它的成果医学花，已在医学方面为人类造福。人类基因组计划没有辜负民众的支持与厚望。 这个计划建立的“工作框架图”所提供的序列，经生物信息的加工与其他技术的研究，已鉴定了近4万个基 因，而且己经克隆了几十种与疾病直接有关的“疾病等位基因。40余种基因产品，如人胰 岛素、干扰素、生长激素等，已经投入了生产。很多疾病的基因诊断技术已经建立，基因预 测、基因预防、基因诊断、基因治疗将使整个医学改观。而
7、DNA序列的差异，将有助手人 类了解不同个体对疾病的抵抗力，因而可以根据每个人的“基因特点对症下药。21世纪的 医学将会是“个体化医学。那是，DNA序列分析有可能成为最快速、最准确、最便宜的诊断 手段。以“基因图作为生活中饮食起居的“参考室，使我们的生活方法和生活环境与我们 的基因更为和谐，这肯定会在定程度上延长人的寿命。人类都将因对我们自己基因的认识 而受忠。第五，产业化。人类基因组计划将带动21世纪生物产业的发展。它的规模化、序列化、 信息化等特点，使他在一开始便与产业化的可能性联系起来了。生物产业与信息产业一样将 成为世界各国21世纪国民经济的支柱产业。生物产业的特点是资源依赖性与资源信
8、息化， 因此，生物资源成为了继国土（矿产等）资源之后的另一种可供再争夺、再占有的战略资源。 人类基因组计划所发展起来的战略与技术使使生物资源由原先的群体种质（野生与优质品种 的种质）资源转变为序列化与信息性，技术带来的资源信息性又使它的保护更为困难。不认 识到这一点就有可能使我们的生物资源流失，将会使生物产业失去源头与上游，建立的生物 技术（如基因克隆、转基因、动物个体克隆等）也会成为无米之炊。第六，人文化。白宫庆祝“工作框架图”的背景图案值得玩味：解读生物之书一一人文的 里程碑。从前，当我们讨论“科学是双刃剑时，人们关心的仅仅是人类的敌人可能也会挥 起这柄剑，如希特勒。现在，问题变得更杂起来
9、，一方面这群人类公敌依然存在（如生物恐 怖主义者），另一方面是无法从现有的国际法、一国之法来判定非法的行为。法律在这些新 问题面前变得无所适从，或无能为力。我们在道义或伦理、个人生存心理、社会结构与行为 等各方面都还要作好足够的准备。从认为角度来说，连同人性、人权、平等、社会结构在自 然界中的位置都将重新讨论。人类基因组计划已经给社会带来了很大的冲击。具体表现在以下方面：1 .人类史一个大家庭，如人类只有一个共同的基因组，那么久需要大家一起来保护，而 且它的“知识产权也是全人类所有的。人类个体之间的差异是很小的，这对人类的生存是必 要的。但基因对整个人类都是平等的，没有正常基因组与异常基因组或
10、疾病基因组之分，没 有健康基因与疾病基因之分，没有好基因与坏基因之分。到现在为止所知道的大部分基因， 只要不是全部与疾病有关的某个基因存在方式一一等位基因，对人类的生存都是有意义的， 特别是常染色体隐性的那些疾病的有关基因尤其如此。那些遗传患者为人类承担了难以避免 的痛苦，他们更应受到我们尊敬与照顾，他们同样为人类作出了很大的贡献。任何“优生、 “劣生”的观点，都是没有科学根据的，更是不符合人性的，所以要善待他人。2 .所有成员在遗传上是平等的，人类的基因是人类的共同财富与遗产。大多数疾病的发 生，是基因组的差异与调节基因的环境不协调而引起的。基因将成为我们日常生.活、饮食起 居的参考书。所以
11、要与我们的基因建立起和谐关系，善待自己。3 .一个成员的基因组信息，是一个人最重要的隐私。只是人类基因组的个体概念，关系 到一个社会成员的全部尊严与一部分命运，要收到社会与他人的尊重。4 .人类与生物自然的联系，是自然进化的产物。通过比较基因组学、古代DNA、进化的 研究，人类将更了解自己在自然界的位置，更好地建立符合人性人文，又与自然和谐的新的文明。此外，还要保证公众对基因与基因研究的知情权。最后要谈的是基因组研究的非和平使用的可能性。人类基因组计划的雄心太大，鉴 于自然科学的双刃剑”性质，在它给人类带来好处的同时，我们也不得不考虑，这些信 息被滥用或被错用怎么办？ “人类基因组计划完成之日
12、（这里讲的是人类的奥秘彻底揭 开之时，人类基因组计划只是序幕），就是人类自己灭亡之时”，这种说法虽然太极端， 但绝不是耸人听闻，人类至今安全的原因之一，就是它的奥秘还不为人所知！这是一个有关世界及各个国家的安全问题，应该引起世界各国的高度重视，白宫可 能很早就认识了这一问题并开始考虑了。21世纪反对生物恐怖主义计戈上或者别的题 目已经说明白宫的考虑已不只是停留在经典的、传统的生物武器上了，如生物神经毒气 等。在不久的将来，敌对分子将可以利用致命的病因和基因工程生产的衍生物，制造与 人类基因有关的生物武器。人种之间、族群之间、群体之间，确确实实存在一定程度的 差异。这些细微差异已经足以成为第一代
13、能识别“敌”我的种族或群体特异性生物灭绝 武器。举几个例子：从人种来说，白种人中不少见的对艾滋病（AIDS）病毒的天然免疫 功能，在亚洲人（黄种人）中还没有发现或极为少见；而中国至今没有发现过的CF （囊 泡纤维化），在白种人中的发病率却为1/400,人群中的携带者的比例为1/30-1/20；从 群体来说，中国南方并不罕见的蚕豆病患者，他们的一个基因组中的细微差异可能使他 们吃上几颗蚕豆便将毙命（如果不知病因或抢救不及时的话）。联合国大会通过的人 类基因和人类权利的全球宣言写进了针对基因安全的相关内容，并要求各国遵守。对 这个问题的防范，关系到每一个国家领导人，也关系到每一个有责任的科学家，而且要 保证民众的知情权。我不赞成把人类基因组计划比喻成曼哈顿原子计划（前者在人文 上的意义远远超过了后者），就是出于这样的忧虑。我很希望在这一问题上，在这一亥基 因原子弹爆炸之前，通过我们的努力，建立国际性的合作，防患于未然。历史将证明 这样做的必要性。