第7版(国际周刊)
专栏：放眼全球
信念拯救人类
杨健
迄今为止，还没有哪一项科学发现，像人类基因图谱的绘制一样，如此深切地逼近我们的心灵。
如果非要在人类认识史上找出一个类似的例证，也许只有对地球的了解可以与之媲美。此时此刻，在这两块巨大的里程碑之间探寻某种内在的联系和印映，我们会有许多新的发现和感悟。
从麦哲伦、哥伦布的远航，到伽利略、哥白尼的发现，再到20世纪50年代人类第一次从太空中俯瞰这颗蓝色的星球，我们花了差不多600年的时间来勘定上帝和自己在这个世界上的确切位置，而现在，我们终于要在没有上帝指引的前提之下寻找自己通向未来的道路了。
为了争取精神的自由，我们经历了火刑、监禁和众多诸如此类的宗教迫害；而自由在某些特定的情形之下，又是如此地令人迷惘。
或许我们还来不及为自己1200年的寿命而悉心规划，诸多现实的问题就会接踵而至。试想一下，如果你参加了一场电视里常常会有的小测试，得了60分、70分或者80分，可能你根本不会把自己的表现好坏当一回事儿。但假使别人事后告诉你，这其实是对你基因品质的测试，而且测试的结果将存入你的个人档案，像影子一样伴你终生时，你是否会对所有的考试蛇影杯弓？
事实上，抛开所有虚荣、隐私权、个人尊严等外在的概念，我们的恐惧也许还要深重：在摆脱了上帝许久之后，科学的进步会不会给那些自信的奋斗者们带来一个新的上帝———基因决定论？商业利益会不会像白蚁一样蛀空人类的精神世界，打乱生物进化的既有规律？在这种情形之下，古希腊神殿大门上那句著名的箴言“认识你自己”中所指的“自己”还会不会清晰而真实地存在？
确切地讲，这并不是有了人类基因图谱才有的新问题，人类基因图谱所造成的压力在于：如果人类不能科学地解答这些问题，科学和人类也许就会在其自身的发展中迷失方向。
然而，这又决不是一个在一朝一夕之间就可以找到完满答案的问题。只有当我们把投向未来的目光转向过去的时候，我们才不致陷于无尽的恐慌和忧惧———伴随着地理大发现，也有过血腥的殖民史；在“上帝死了”的悲鸣中，也曾有过无数关于“世界末日”的预言，但人类的历史并未因此而中断，我们一步一步地走过来了，而且生活得比前人更为美好。我们正是在那些担心、恐惧和矛盾的跌宕之中，找到了自身进步的正确方向。
如此看来，眼下最迫切的，不是简单地在贬抑或者赞美之间表态，而是在审慎对待新知的前提下，树立起对真、善、美的自信。只有信念才能拯救人类。
第7版(国际周刊)
专栏：
现代医学福音
国家人类基因组南方研究中心主任、中国科学院院士 陈竺
人类基因组计划（HumanGenome Project，简称HGP）自1990年正式启动以来，已宣布获得了人类基因组序列的工作草图，预计在2001年获得完整序列图。这是人类自实现登月以来的又一伟大科学工程。可以预见，有关基因与疾病相互关系的研究，将由于基因组结构和功能的阐明而大大加快，无论对于疾病机理的认识，疾病的诊断、预防和治疗，还是对于新药的设计、筛选，都将产生深刻的影响；而与之相关的伦理、道德、法律方面的讨论，对于保证基因组研究的科学成果造福于人类，将产生重大的作用。
基因组结构—功能异常是疾病发生的内因
长期以来，科学家包括遗传学家们一直在不懈努力，以解答人体为什么会患病的难题。事实上，除了外伤、极度营养缺乏等状态，绝大多数人类疾病都是遗传因素和环境因素共同作用所引起的，其中遗传因素是内因，环境因素是外因。在某些人类疾病中，遗传因素的作用非常强，仅由于单个基因DNA序列某个碱基对的改变就造成了疾病，并会把这样的改变传递给后代。这些疾病被称之为单基因病，其发生率一般都较低。而有些疾病的发生涉及到多个基因的变异和环境的影响，常称之为多因素和多基因疾病。所以，要从本质上识别疾病发生、发展的原因并制订合理的防治措施，就必须识别这些疾病的致病或相关基因。
HGP与现代医学密切相关
HGP的直接始动因素就是要解决包括
肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题，因此与医学密切相关。在人体约5－8万个基因中，导致6000多种单基因病和多种大面积危害人群健康的复杂疾病（如肿瘤、心血管病、代谢性疾病、神经—精神类疾病、免疫性疾病等）的致病基因和相关基因，代表了所有人类基因中结构和功能完整性至关重要的那一部分。因此，疾病基因的定位、克隆的鉴定，是HGP竞争的核心，也是HGP启动以来在社会上显示度最大的成就。从发展的观点来看，HGP所带动的疾病基因研究走过了以下的道路。
1.从“定位克隆”到“定位候选基因”90年代之前，绝大多数人类遗传性疾病的生化基础
未知，无法用表型—蛋白质—基因的传统途径进行研究。在HGP的遗传和物理作图带动下，出现了“定位克隆”的全新思路，导致了包括囊性纤维化、亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌、乳腺癌等一大批重要疾病基因的发现。随着人类基因组序列工作草图的问世，所有人类基因很快就会被精确地定位于染色体的各个区域。因此，一旦某个疾病位点被定位，即可从定位区域中遴选出可能相关的基因进行分析，这就是“定位候选基因”的策略。
2.从单基因疾病到多基因疾病
单基因疾病由于因素单一，基因型—表型关系清晰，已经形成了较为成熟的致病基因定位、分离技术体系，目前研究的趋势是更加注重对基因功能以及相关生化通路的阐明。由于基因组研究成果的不断改观和统计分析方法的进展，目前国际上已掀起了多基因疾病研究的热潮。人类是一个具有多态性的群体，不同群体和个体在对疾病的易感性、抵抗性以及其它生物学性状（如对药物的反应性等）方面的差别，其遗传学基础是人类基因组DNA序列的变异性，而这些变异中最常见的形式是单核苷酸多态性（Singlenucleotidepolymorphism，简称SNP），约在500—1000个碱基对中就有一个SNP。已知多基因疾病是由多个基因的累加作用和某些环境因子作用所致，这些基因的SNP及其特定组合可能是造成疾病易感性最重要的原因。因此，对疾病相关调节通路的候选基因进行SNP的关联研究，可能是多基因疾病研究取得突破的希望所在。
3.从纯基因研究到基因与环境相互作用的研究
1997年美国提出了环境基因组学计划，其目的是要了解环境对人类疾病的影响和意义。由于人类遗传的多态性，不同个体对环境致病因素的易感性也有差异。针对与环境中物理、化学或生物因素发生相互作用蛋白的编码基因（如DNA修复机制、氧化—还原反应及病毒受体蛋白等），识别其基因组多样性和结构—功能关系，将有助于发现特定环境因子致病的风险人群，并制定相应的预防措施和环境保护策略。
中国科学家大有可为
在结构基因组学方面，我国承担的1％测序计划在达到工作草图阶段目标之后，将继续向完成序列图努力。
在医学基因组学方面，由于我国人口众多，疾病发生谱广，基因组学研究和医学研究结合，不仅有助于解决中国人的健康问题，而且将对国际人类基因组研究作出独特的贡献。1994年起步的中国人类基因组研究计划，就将与疾病相关的基因组学研究放在非常重要的位置。国家高技术863计划和国家自然科学基金在“八五”和“九五”期间的重大项目均重点支持了我国重大疾病相关基因的研究。最近，国家重点基础研究发展规划项目（973）《“疾病基因组学”理论和技术体系的建立》项目，又针对影响我国人民健康的肿瘤、高血压、糖尿病、神经—精神等疾病开展创新性的研究。我国在基因组测序、生物信息学以及功能基因组学研究方面已建立了一支过硬的队伍，而中国医学领域的资源和研究优势是国际公认的，这两方面力量的结合，将大大促进对人类疾病的认识，这对改善人民的健康，培植民族医药产业，都将产生举足轻重的影响。
第7版(国际周刊)
专栏：
●如果把人体中所有的DNA都首尾相连，其长度相当于从地球到太阳来回600多次。
●人类基因组信息可以写满堆在一起高达61米的一摞平装本，或者200本500页厚的电话号码簿。
●约有20种不同的氨基酸，它们的不同组合相应组成了千差万别的蛋白质。
●人体基因中DNA的97％未发现有任何功能。
●人体98％的DNA与黑猩猩完全一致。
●人和老鼠的基因数目在6万到10万之间，蛔虫的基因数目大约在1.9万左右，酵母的基因约为6000个，而结核病菌的基因数目在4000个上下。
●不同的人类个体之间DNA的差别仅为0.2％（即每500个碱基对中有一个不同）。（本刊编辑）
六月二十六日，六国科学家向全世界宣布人类基因组工作草图绘制成功。这是人类有史以来——
宏伟的科学工程
本报驻美国记者 王如君
工程浩大无比
目前完成人类基因组工作草图的有两队人马。一是由美、英、法、德、日、中六国科学家组成的人类基因组计划。该计划最早由美国科学家1985年提出，1990年启动，预计耗资30亿美元。二是来自美国马里兰州的私营企业塞莱拉基因公司，该公司成立两年，全面开动基因工程也只有9个月，但研究速度惊人，大有后来居上之势。
人类基因组计划中，美国国家健康研究所承担研究任务的50％，英国威尔柯姆托拉斯和美国能源部牵头的研究小组承担30％，剩下部分由其他国家分担。美国国家人类基因研究所所长科林斯宣布，六国联队完成的工作草图破译了人体基因中97％的遗传密码，对其中85％的碱基对完成了精确测序，到2003年将完成全部基因图，准确率达到99.99％。
而塞莱拉基因公司也一点不弱，尽管没有公布较为详细的资料，但声称已经破译了99％的基因密码，在多项研究指标方面超过了人类基因组计划，完成基因密码全图的时间表也在2003年之前。
人类基因组是人类遗传物质DNA的总和。美国科学家估计，人体细胞核23对染色体中约有3.8万至12万个基因。这些基因由约30亿个碱基对组成。碱基对又是由A、T、C、G四类核苷酸组成。上述两队人马的目标就是测算出碱基对在染色体中的精确位置，从而解读“只有上帝知晓的人体天书”。科林斯感慨地说，如果将数以十亿计的“化学字符”全部打印出来，所用的公文纸叠起来与美国首都高达555英尺的华盛顿纪念碑不相上下。
破译密码只是第一步
随着医学的发展，科学家们日益认识到，人类基因组实际上是一本“生物指南”，指导着人体形成与发展的每一环节。人类的绝大部分疾病是由这本指南中的错误所造成。基因对人的生老病死、七情六欲都有巨大的影响。因而破译基因密码，了解基因功能对人类征服诸如癌症、糖尿病、心脏病以及其他无数疑难病症具有突破性意义。
美国各家媒体对人类基因组工作草图的完成大加赞扬，称这是生物学上的发现万有引力定律、阿波罗登月计划等等。但是，许多科学家发表观点时则比较谨慎。塞莱拉基因公司的董事长兼首席科学家文特尔就说，“获得遗传密码实际上并不十分重要，只不过是我们所做业务的一个开始。”
的确，人类基因组研究是一项耗时、耗力、耗钱的巨大工程。即使人类基因组测序图全部完成，真正运用于医疗实践也许还需要十几年或数十年。
在人类基因组中只有3％到4％的基因含有遗传性的“生物信息”，科学家们先得从数以百万计的“垃圾DNA”密码中整理出真正的遗传信息基因，然后还得分析基因对人体健康和疾病起了什么作用，各个基因之间有何关连，基因的活动模式怎样形成，如何制造出药物或其他方法修正某些基因缺陷或阻止有病基因的发展，诸如此类，无一不需要科学家们付出大量的汗水和心血。
1953年首次发现DNA结构的合作者之一、著名科学家沃特森指出，“这就像发明了印刷机一样，发明很伟大，但现在我们该印书了。只有等到能够挽救生命时，我们才会欢呼。”
“基因经济”竞争激烈
今年以来，美国政府支持的人类基因组计划与塞莱拉基因公司之间的竞争日趋激烈。前者有六国加盟，数以百计的科学家参与，人力、物力、财力充足。自从去年1月以来，美国政府方面的研究支出就高达3亿美元；后者尽管是“单兵作战”，但研究成果却毫不逊色。该公司为研究基因已花掉1.5亿美元，其超级计算机一周7天，一天24小时全天候运转。为绘制工作草图，已进行了480亿次计算，取得连对手都不得不承认的“正确而完整的”数据。塞莱拉基因公司还拟筹资金10多亿美元，全力投入基因研究。
前不久，双方一度为最先提出工作草图而打得不可开交，最后是在不少重头人物撮合下，甚至克林顿总统本人都介入其中，双方才同意共同参加白宫举行的新闻发布会，同时宣布完成了工作草图。
在绘制基因全图方面，人类基因组计划与塞莱拉基因公司所用方法不尽相同。人类基因组计划采取的是“分层系列测序”法，有人比喻说，就像将一本书全部打乱，只是在知道有多少章的前提下重新恢复旧貌；塞莱拉基因公司则是采用“整体基因快速测序”法，先将全书拆散，然后在不知顺序的情况下逐页复原。
人类基因组计划使用的DNA是从100多名志愿者中选出的12人的血样中获得。塞莱拉基因公司则是从包括拉美人、黑人、高加索白人、亚洲人在内的5个人的身上取得。人类基因组计划的科学家说，基因中的DNA化学学符为31.5亿，而塞莱拉基因公司则认为是31.2亿，两者相差3000万。对于基因组的整体规模以及究竟有多少基因，谁也说不准。
目前，塞莱拉基因公司与人类基因组计划达成妥协，同意今年底之前在一家科学杂志上同时发表各自的成果，明年初联合举办讨论会，双方专家比较各自成果优缺点。值得注意的是，塞莱拉基因公司是第一家将基因研究从学术研究引入了市场的公司，而且取得了巨大成功。由于投资太大，尽管时下还谈不上赢利，但该公司前景诱人，股票过去一年上涨了1439％。塞莱拉基因公司已与6家大型医疗企业、一家大学签订了合作协议，每项合同年收费在1500万美元左右。业内专家评价说，塞莱拉基因公司与政府方面的合作只是暂时现象，随着基因研究的深入，“基因经济”可望出现，新的竞争很可能会更加激烈。
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专栏：国际回声
国际回声
我们正在学习上帝创造生命的语言……这是人类所曾绘制的最神奇的图谱。
——美国总统克林顿
想象一下，在你面前摆放着莎士比亚的全部作品，字与字之间没有空格，没有语法，而且你又不懂英语。绘制完整的基因图谱就像这种情形。
——美国马萨诸塞州惠顿学院生物学教授贝齐·戴尔
从一个非常现实的意义上讲，在基因组时代，在人类掌握了能够对自身进行重新设计的基因草图以后，人类也就走到了自身命运的最后边界。人类的特点是什么？当科学对一个经历数千年发展而成的基因组横加干扰，并试图将其改变时，文化与自然的界限在哪里？如果有，那么什么样的基因干扰是不受限制的？这些都是新兴生物学摆在我们面前的不容忽视的伦理问题。
——美国塞莱拉基因公司董事长文特尔博士
自从达尔文提出进化论以来，自然科学家从来没有像现在这样引起人们对于“人是什么”这个基本问题进行如此广泛的重新思考。遗传学家第一次揭示完整的人类基因密码排序，这项科学突破最终将会像达尔文提出的那个引起轰动的理论一样，可能对人类以及人类在宇宙中的地位等固有的社会和神学观念发起挑战。
令人头痛的伦理学问题——例如对未出生的胎儿进行改良、为要求购买健康保险的人提供基因档案——仅仅是开始。在绘制人体基因图谱的过程中，研究人员为一个争论了很久的问题提出了新内容：人性究竟是人类自由意志的产物还是预先注定的？
假如掌握了一个人遗传密码的医生确诊说现在这个20多岁的人50多岁时将患一种致命的疾病，谁应该知道这个消息呢？他本人？他的亲属？还是他的老板或是他的保险公司？
——美国《基督教科学箴言报》
绘制基因图谱将帮助我们对所有的问题——比如隐私权、保密权和人对自己身体各部分的所有权等等重新加以考虑。对那些诊断出若干年以后将患致命疾病的人来说，你怎样度过余下的日子呢？如果某个孩子注定要死，是否意味着这个孩子将像一种遗传性麻风病一样遭到拒绝？这是一个从完全不同的角度提出关于人类死亡的整个问题。
——美国伍斯特工艺研究所宗教和社会伦理学教授汤姆·香农
我同意绘制基因图谱，越快越好。但还没有人能够为那些想要进行基因测验的人保证提供保险；还没有人能够保证人们负担得起这种基因测验；还没有人能够保证未经包括儿童和胎儿在内的人们允许不得进行基因测验。没有人阻止对死者的测验；没有人保护已经储存起来的基因信息不被第三方窥探。医学院和护士学校的人们还没有接受过法律和道德方面训练，告诉他们在要求解释基因信息时应该怎样去做。
——美国宾夕法尼亚大学生物中心主任阿瑟·凯普兰
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专栏：国际资料库
国际资料库
什么是基因？
遗传物质脱氧核糖核酸（简称DNA）上有遗传意义上的片断叫基因，基因包含一定数量的碱基。基因是基础的遗传单位，它们决定一个人的眼睛、耳朵的大小、脑容量等所有人的生理特征和一些行为特征。更重要的是，基因与许多疾病有关。
什么是基因组？
每个人类体细胞中的细胞核中包含分别来自父体和母体的两套染色体，基因组就是每一套染色体上的全部基因。基因组包括有机体的全部遗传特征。
什么是染色体？
染色体是细胞核中载有遗传信息基因的物质，在显微镜下呈现出长长的丝状或棒状，由核酸和蛋白质组成，在细胞发生分裂时期容易被碱性染料着色，因此而得名。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样。而在有性繁殖物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体；性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。
在有不同性别的生物体内，有两个基本类型的染色体：性染色体和常染色体，前者控制性联遗传特征，后者控制除性联遗传特征以外的全部遗传特征。人体共有22对常染色体和一对性染色体。男女的性染色体不同，男性由一个X性染色体和一个Y性染色体组成，而女性则有两个X性染色体。
什么是测序？
确定DNA双股链上每个独立结构单元或碱基的确切顺序的过程。
测序经常被称为“破译”，因为其结果就像解码一样。解码结果包含数百页和成千上万行4种字母的序列。这些字母表示4种不同的碱基，分别用它们的首字母A、T、C、G表示，其排列顺序中蕴藏着各种各样的遗传信息和生命指令。
（本刊编辑）
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专栏：
图中被踢翻的盒子上写着“潘多拉盒子”。图中人物语意为：“我完成了！我已经破译了人类基因密码！！！哎哟！！！”
（原载美国《国际先驱论坛报》）
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专栏：
人类基因组研究大事记
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年5月 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，目标是投入3亿美元，到2001年绘制出完整的人体基因组图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。
10月23日 美国国家人类基因组研究所在美国《科学》杂志上发表声明说，人类基因组计划的全部基因测序工作将比原计划提前两年，即在2003年完成。
1999年3月15日 英国韦尔科姆基金会宣布，由于科学家加快工作步伐，人类基因组工作草图将提前至2000年绘出。
9月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1％，也就是3号染色体上的3000万个碱基对。中国是继美、英、日、德、法之后第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。
12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。
2000年3月14日 美国总统克林顿和英国首相布莱尔发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。
4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码。但不少欧美科学家对此表示质疑，认为该公司的研究“没有提供有关基因序列的长度和完整性的可靠参数”，因而是“有漏洞的”。
4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1％人类基因组的工作框架图。
5月 国际人类基因组计划完成时间再度提前，预计从原定的2003年6月提前至2001年6月。
5月8日 由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组宣布，他们已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
6月26日 科学家公布人类基因组工作草图。
（颜亮 张小军）
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