科学首页 > 生命医学 > 新闻列表 > 正文

"垃圾DNA"不容忽视 人类错误观点阻基因学发展

http://www.kexue.com 2013-05-14 10:57:42 光明日报  发表评论

  如果说人类基因组计划是为了精确地撰写生命之书,那么当2003年这个堪比曼哈顿计划和阿波罗登月的工程收工时,科学家们却发现,他们仍然看不懂基因这本谜一样的“天书”。于是同年9月,一项名为“DNA元件百科全书”(ENCODE)的庞大“解密计划”正式开展。历时9年,耗资1.5亿美元,来自5个国家32个科研机构的442名科学家,终于在2012年9月5日,以在著名学术期刊Nature,Genome Biology和Genome Research上同时发表30篇论文的方式,向世人展示他们的研究成果,宣示这一生命科学领域国际合作项目的完成。他们研究的对象,是那些曾经被认为没有生物意义的“垃圾DNA”。

  1972年,遗传学家Susumu Ohno提出了“垃圾DNA”的概念,用来形容那些基因组上没有生物学意义的非编码DNA序列。由于当时的科学家普遍认为蛋白质才是决定生物性状的关键,而且也没有一种好的理论和技术手段来解释这些“垃圾”存在的原因,于是“垃圾DNA”这一观念逐渐根深蒂固,并影响着人们对于基因组的认识与研究工作。

  然而,当人类基因组计划完成时,人们发现人类的全基因组包含了超过30亿个碱基对、大约20000个基因。但奇怪的是,即使把所有基因的序列加起来,也只有全基因组长度的1.5%!难道这1.5%就能解释同卵双胞胎的差异,就能帮助人们找到各种疾病的原因?难道人类基因组中其他的98.5%都是垃圾——这就像一部100分钟的电影,98.5分钟都是广告。

  于是,科学家们开始重新审视传统观点:或许“垃圾DNA”并不是我们原以为的那样无用。通过ENCODE,科学们发现多达400万个基因开关和功能调节因子,它们占据着大约20%的基因组序列。这强烈地冲击了“DNA序列=生物性状”的传统观点:想象一下,每个基因对应着差不多200种各类型的调节方式,而不同的调节方式又决定着生物性状的差异,那么真正影响生物性状的,或者说生物精髓的,就不该是DNA序列,而是那些丰富的调节方式。

  有人认为,传统的基因概念已经过时,应该重新定义为那些具有生物意义的转录本。著名的科普刊物《科学美国人》甚至宣称,“垃圾DNA”是一种“邪恶”的观念,迟滞了人们的基因组学的研究。

  也正是随着ENCODE的完成,一些长期困扰科学家的疑惑,得到了较为合理的解释,比如在生物医药领域。以前生物医药研究的重点在于寻找致病基因,虽然科学家们的确发现了这样一些基因,也解释了一些疾病的机理,可几十年来收效甚微。这让科学家们疑惑不已,他们或怀疑是技术手段的缺陷,或是筛选的样本不够充分,甚或是新的基因没有被发现。但与此同时,人们发现,同一种治病手段用在不同的人身上,效果并不一样,甚至会截然相反。这种差异往往被解释为环境和遗传共同作用的结果,然而环境又是如何去影响、调控机体的?没有理论和机制去解释。

  ENCODE的成果,为解决这种困惑提供了新的思路——疾病的发生,也许并不是某些基因的缺陷,而是复杂的调控网络出现了紊乱;人与人个体的差异,恰恰也是源于这种调控网络间的差异。因此,同一种手段去干扰这种网络,自然会得到不同的结果。伴随着这种机制的逐渐揭示,个体化医疗也将必然走近人们的视野中,传统的医疗模式或许将被逐渐淘汰,代之以个体医疗模式,疾病预测和治疗手段也将更加个性化、精确化。

  应该说,ENCODE已经颠覆了我们的传统思维,将我们带入了一个新的基因组时代。但我们仍需摆正心态,客观地观察判断。

  ENCODE的完成仅仅说明80%的基因组可能有生物功能,但还没有完全弄清楚它们的机制,更不用说那剩下的20%究竟有何意义。而且,也有证据指出,敲除部分序列的小鼠仍然能够健康地长大。所以,我们仅仅可以知道,“垃圾DNA”也许不是“垃圾”,而不能说“垃圾DNA”根本就不存在。所以现在还不是欢呼雀跃的时候,应冷静地面对、分析这些宝贵的数据,真正地吃透、掌握、理解并最终运用生命这部“天书”,为人类生命科学研究作贡献。那种融资、量产数据、堆砌数据的模式,才是生命探索之路上真正的悲剧。

  相关阅读

  肉食性植物拥有神奇功能 可自动删除"垃圾"DNA

  科学家街头提取遗弃DNA 随机打造逼真三维人脸

  DNA复原无公德人容貌 乱扔烟头吐口香糖者被曝
 

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论