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人类基因组计划

 

DNA 得到超级巨星的地位后,接下来的挑战就是建立一个目录,例举出人体所有的基因明星,于是有了“人类基因组计划”,那是一九八○年代后期全球展开的科学探索,目标是列出人体的整组基因。

开始的时候,人类基因组计划雄心万丈。当时科学家普遍认为,组构身体的十万多种不同的蛋白质,每一种都需要一个基因来提供蓝图,除了这些载有蛋白质密码的基因外,还需要两万个以上的调节基因,来调控上述基因的作用。也因此,科学家判定人类的基因组至少有十二万个基因,存在人体的廿三对染色体里。

然而故事并没有到此结束,一个天大的笑话才正要开始,诸如此类的笑话每隔一段时间就会出现,让以为发现了宇宙奥秘的科学家跌破眼镜。试想哥白尼于一五四三年发现地球并不是宇宙的中心时,对当时的科学家和神学家所造成的冲击有多大。地球实际上时围绕太阳运转,而太阳也不是宇宙的中心,这些事实重创了教会的教义。哥白尼崩解传统思维的发现,开启了现代的科学革命,挑战教会所代表的绝对真理。科学终于取代了教会,成了西方文明了解宇宙奥秘的智慧来源。

遗传学家也经历了一次类似的震撼,他们发现人类的整个基因组仅含有大约两万五千个基因,而不是他们预期的十二万多,也就是说与安倍被认定为“必要”的DNA,居然百分之八十都不存在!(周文建注:这是因为,虽然蛋白质有十二万种,但是基因元件并不需要那么多,因为同一个基因可以参与调节不同的蛋白质,少量的基因元件可以排列组合出大量的蛋白质调控方案)。

少掉的这些基因,比尼森录音带空白的十八分钟还要令人纳闷。一个基因配一个蛋白质的概念是基因决定论的基本信条,而今,既然人类基因组计划推翻了一个基因配一个蛋白质的概念,我们就必须废除目前的生命运作理论。我们不能再相信基因工程可以轻易地解决所有的生理难题。这个数量的基因根本不足以解释人类生命或疾病的复杂性。(周文建注:是的,几年前我就说过,通过人类基因组分析这种方式得到的只是单个基因的特点,而对基因的整体和相互作用并无把握)。

你可能觉得我好像是喊着天要塌下来的小鸡(chicken little),虽然你可以不相信我说的话,但是大鸡也说了同样的话。世界首屈一指的遗传学家暨诺贝尔奖得主大卫.巴尔提摩在评论人类基因组计划所得到的意外结果时,针对人的复杂性说了这么一段话:

“但除非是人类的基因组包含有很多电脑无法读取的基因,不然我们就必须承认,我们之所以比蠕虫和植物来的复杂,并不是因为我们使用较多的基因。了解到底是什么造就了我们的复杂性——我们庞大的行为库、自主性的行为能力、身体绝佳的协调性、因应外在环境的变迁而做出的适切改变、学习能力、记忆力,还要我继续说吗?——是未来我们要面对的挑战。”

正如巴尔提摩所言,人类基因组计划迫使我们去思考其它阐释生命运作的主张。“了解到底是什么造就了我们的复杂性……是未来我们要面对的挑战。”天真的要塌下来了。

除此之外,人类基因组计划的结果也迫使我们重新省思我们与生物圈其它生物的基因关系。我们无法再以基因解释人类为什么立于进化梯的高点。事实上,在人体里找到的基因数量,与在简单的生物体内找到的基因数量并没有很大的差别。让我们看看在基因研究里最常被研究的三种动物:一种叫做美丽新杆虫(Caenorhabditis elegans)的微生物线性虫、果蝇和实验鼠。

原始的新杆虫为我们研究基因在发育和行为中扮演的角色,提供了一个完美的范例。这个成长和繁殖快速的生物有着整齐划一的身体,由九百六十九个细胞组成,不多也不少,它还有一个简单的脑,由大约三百○二个细胞组成。然而它却有一个独特的行为库,最重要的是它很经得起基因的实验。新杆虫的基因组大约有两万四千个基因,而由五十兆亿个细胞组成的人体,却只能比这个低等、无脊椎、由一千多个细胞组成的微虫,只多出一千五百个基因。

另一个常被研究的果蝇,拥有一万五千个基因,也就是说构造复杂得多的果蝇,却比较原始的新杆虫少了九千个基因。而说到老鼠跟人的不同,也许我们就不得不对老鼠另眼相看了,或者少一点自鸣得意:平行的基因组计划得到的结果显示,人和鼠类的基因数量大致说来是一样的!