这是人类有史以来投入资金最多,也是最为雄心勃勃的生物学研究计划。已经耗资2.5亿美元并且还在不断追加研究经费的人类基因组计划是生物学研究领域的“登月工程”。
破译密码进展神速
美国国立卫生研究院计算机专家格雷格 · 舒勒刚刚度完周末,正在自己的家中,坐在壁炉前的沙发上,拿着笔记本电脑在编写一个可以在碱基字母的重叠部分进行重新分析的电脑程序。在对多余的基因序列进行研究的过程中,舒勒发现:人类基因组计划破译的DNA碱基“字母"数量早就在去年3月9日突破了20亿大关。
在这次人类有史以来规模最宏大、耗资最多、同时也最为雄心勃勃的生物研究计划中,组成DNA的4个碱基字母中到底是哪个占据了第20亿个碱基字母的位置其实并不重要。但是参与该计划的6个国家的16所实验室(主要是大学实验室)的大约1100名生物学家、计算机科学家和技术人员经过13年的努力并花掉了2.5亿美元的研究经费之后,上述研究成果的发表意味着人类基因组计划在朝着最终目标,即确定组成人体细胞DNA碱基字母的准确顺序前进的道路上已经走完了2/3的历程。
在私营部门竞争的促动下,参与这项公共研究计划的科学家已经将他们破译密码的速度提高了3倍,现在他们每分钟可以确定1.2万个碱基字母的顺序,而且每天连续工作24小时,每周工作7天。截止到2002年3月初,由美国政府和英国宝威基金会资助的人类基因组计划已经完成了2104257000个碱基字母的测序工作。按照这一速度,此项研究计划应该于今年6月完成其“工作草图",也就排列出人类基因组90%的碱基字母的顺序,而且准确率可以达到99.9%。
让生命之树常青
在不远的将来,科学家将掌握人类生命的设计蓝图、人体遗传密码编码方案、使生命之树常青的秘诀、组成智人(现代人的学名)的源代码。哈佛大学生物学家沃尔特 · 吉尔伯特指出,科学家将会知道“人到底是什么"。
这种知识可能会使医学发生革命性的变化,并使生物技术企业一跃成为华尔街股票交易市场上的宠儿。但是就像苹果公司于1977年推出第一台家用计算机时没有人预见将来会出现电子港湾公司或亚马逊公司一样,现在也没有什么“水晶球”可以让我们清楚地看到了解全部人类基因组结构将使我们的生活方式以及我们思考“我们到底是谁?”这个问题的方式发生怎样改变。
但是,我们有相当大的把握可以确定:在揭开整个人类基因组的神秘面纱之后,医生就可以将带有我们遗传基因的溶液滴在生物芯片上,以便查明我们是否患有可能致命的前列腺癌,或者确定病人所患白血病的类型,以便对症下药。医生可以对我们的孩子的基因进行分析,以便按照他们罹患心脏病或阿耳茨海默氏病的可能性的高低进行排队。科学家还会知道伤口愈合、婴儿的手指发育、秃发形成或者额头出现皱纹时哪些基因在发挥作用,当我们体内的激素水平高涨或者精神被沉重的压力打垮时又是哪些基因在发挥作用——而且医生们将学会如何操纵和利用这些基因。想要孩子的人可以在怀孕之前预先对婴儿进行“设计"。雇主在决定雇用你之前会首先了解你的遗传基因概况,如果他认为根据你的DNA结构,你可能不适合从事某项工作,他就会取消你的应聘资格。英国剑桥附近的桑格中心(从事人类基因组研究的实验室)负责人约翰 · 萨尔斯顿指出,人类基因组序列“在未来几十年,几百年甚至几千年时间将成为生物学研究的基础”。
基因研究的两难局面
了解整个人类基因组的意义何在?麻省理工学院怀特黑德研究所的埃里克 · 兰德将此比作19世纪末元素周期表的发现。兰德指出:“对人类基因组的研究正在绘制生物学的周期表。科学家将会知道所有的现象一定都可以通过这张密密麻麻地写满碱基字母的序列表(可以存储在一张光盘上)来加以解释。”研究人员早就从病人身上提取DNA了。他们在DNA样品中加入荧光物质,并将这种经过特殊处理的DNA样品喷洒在表面沾有1万个已知基因的玻璃片上。在激光的照射下,研究人员可以根据玻璃片上荧光物质的发光情况了解从病人身上提取的DNA样品中有哪些基因与玻璃片上的已知基因相同。就在过去几个月时间里,这种“基因表达监测技术"已经诊断出一个当时被认为患有白血病的男孩体内长了一个肿瘤,而且还将两种需要用大相径庭的化学疗法来治疗的癌症区别开来。
但是破译生命之书所引发的伦理问题也造成了一种使人裹足不前的进退两难局面。在掌握自身遗传密码的同时,我们也将获得重新设计人类的能力。生物学家将来可以把人类基因组作为一张零件清单——就像消费者在瓷器商品清单中仔细挑选自己想要的东西以替代打碎的盘子一样——而且很可能他们还可以让想要孩子的人根据自己的意愿选择其未出世孩子的特征。科学家对于基因在塑造不同的性格、体形、身高和认知能力等方面发挥着什么样的作用已经掌握了一些切实可靠的线索。
目前看来,最大的未知数也许就是人类基因组计划的完成——不仅是指排列出C、G、T和A的顺序,而且还了解每一个基因的功能——将会使我们对“人是什么?”这个问题形成怎样的看法。人们很有可能会天真地屈从于遗传决定论的观点,将个性、智力甚至信仰等人类的各种品质全都归于基因。已经有一些科学家在对于双胞胎进行研究之后声称(虽然招致了许多批评,但是他们仍然坚持自己的观点):基因甚至可以决定一个人支持还是反对死刑。就目前而言,我们对于基因组的影响力和局限性暂时还只能做一些猜测。舞台已经搭好,演员也已准备就绪。在投入了大量的研究经费和难以计数的时间之后,帷幕正在拉开——将来我们的子孙后代在回顾这一幕时,一定会带着敬畏的心情将它看作是基因组世纪的黎明。
基因行业争夺市场
鉴于基因行业目前仍然处在初始阶段,它的发展既受到科学的推动,也受到夸大其词的宣传的影响,要想保持领先地位可能是很困难的。塞莱拉公司总裁温特宣称已完成了人体基因组90%的DNA测序。人类基因组科学公司董事长哈兹尔廷则说,实际上他在4年以前就已经完成了95%的基因组测序。这两位总裁还经常互相攻击。温特称从事基因组测序的其他科学家是“谎言俱乐部的成员",因为他们用不同的方法计算开支,衡量自己取得的成就。
一些科学家对所有的夸夸其谈感到困扰。曾在美国国会就“人类基因组计划”听证会上作证的华盛顿大学梅纳德 · 奥尔森教授说,他对越来越多的人利用“新闻稿”宣布科学研究进展感到不安。他认为,比较传统的方式是在专业杂志上发表研究进展,让科学家了解彼此的研究情况。
基因公司为什么要大张旗鼓地宣传他们的“重要”发现?原因不难理解。“毕竟对于它们的产品来说,一个完全成熟的商业市场几年内尚不会出现。就连温特也说,要完全了解他的公司今年测出的全部数据的含意也许需要100年时间。因此,那些希望通过基因手段很快找到治疗各种疾病的方法的人将不得不耐心等待。
[Newsweek,2002年3月10日]