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基因的革命

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控有染色体DNA水平上的基因调控、转录水平上的基因调控和转译调控等,是相当复杂的。目前生物学家正在深入地研究真核生物基因调控的奥秘。

    此外,由基因调控模型使人们想到,有机体的发育和细胞分化的过程也是受基因调控的。现代生物学已阐明,多细胞有机体在胚胎发育时,生殖细胞中的全部基因都被复制并传递给各个子细胞,但大部基因没有得到表达。哪些基因得到表达决定于这个细胞在身体内的位置、所处的发育阶段以及当时的外在环境。最近几年的研究表明,每个细胞内的活性基因(开着的基因)与非活性基因(关闭着的基因)都有其特定的图式,并且这种图式会随着发育过程的进行经历顺序的变化。据英国剑桥分子生物学实验室的研究,一种透明的线虫在其胚胎发育过程中,有一组基因在控制细胞分化的时间顺序上起着关键的作用。他们把这组基因叫做时序基因。时序基因中的某些突变,可以改变细胞谱系的发育过程,使它们比正常个体提早或推迟进行。此外,1983年巴塞尔大学生物学中心的研究者,对果蝇的胚胎发育进行研究,发现果蝇中许多控制空间结构的基因都具有一段共同的DNA(含有一个独特的碱基顺序),他们称此为同源框。当含有同源框的基因转译成蛋白质时,同源框就会发生一段氨基酸链并连结到DNA双螺旋上去。当这个蛋白质与特定基因的DNA结合上之后,它就能使这些基因打开或关闭。如果这组基因遭到突变,成虫体节长出的结构便会出现差错,本该是长触角的位置却长出足来。后来,有人在蛙、鸡、鼠等其他生物体内,也发现了类似同源框的序列。这样,同源框的发现就为研究基因如何调控有机体的发育提供了一个重要的立足点。

    由此看来,要想深入了解基因调控的机制,一个很重要或很关键的课题就是要搞清楚包含在DNA分子中的密码原本或测定其全校着酸排列的顺序。从60年代起就有不少科学家从事这方面的工作。如菲耳斯从1965年开始研究噬菌体M&RNA的结构,终于在1975年搞清了M&的全核青酸序列。继他之后又有不少的科学家测出了噬菌体十X174DNA的全核音酸序列,以及病毒SV40和噬菌体fd的全核音酸序列。

    80年代又兴起了对人类基因组的全核音酸序列的分析。这是一项国际性的大科学计划。现在普遍的看法是人的基因组估计拥有大约见万个基因,含30亿个核音酸对。要测定如此庞大的全核音酸序列显然并非易事。美国准备用15年的时间,花30亿美元将其完成。一旦把人类基因组的核着酸序列搞清楚了,人们就可以绘制出一幅清晰的人类基因组图谱,并按图索鹦,从简单的DNA来预测人的性状,分析哪些基因发生了突变,基因结构发生了什么样的改变,突变基因在哪条染色体上和处于什么位置,等等。这样,不仅对人的遗传本性和发育程序一目了然,而且还可以研究正常的基因是怎样工作的,不正常的基因又是怎样引起疾病的,等等。难怪有人把人类基因组分析比喻为彻底了解人体自身奥秘的“阿波罗”计划。

    但是,也不应该忽视人类基因组分析所提供的只是一份遗传蓝图,性状发育的可能性,它并不可能完全可靠地预测所有性状的前景,因为许多性状(特别是与行为和认识有关的性状)是由遗传和环境相互作用所决定的,环境的变化可以导致遗传相似的个体沿着迥然不同的道路发育。因此,解释遗传信息的表达,如果不充分考虑这一点也是不全面的。(钟安环)

    地球生物的过去,是生命有机体几亿年进化的历程。在所有这些生命有机体的细胞内,长期潜伏着DNA分子的浓密螺旋要素,透过它,我们能够听到历史的回声。下面的几则小故事就是例子。

    一寻找人类的祖先在基督教和神话传说中,亚当和夏娃是人类的始祖。那么,在现实生活中,人类究竟有没有共同的母亲?要回答这个问题,基因和基因组研究也许能够提供令人信服的根据。

    早在1987年,英国权威的《自然》杂志发表了美国加州大学伯克利分校研究人员的一篇论文,该论文的结论之一是:人类共同的母亲是存在的,这就是“夏娃”。根据科学家的调查和推算,人类共同的母亲夏娃很可能生活在20万年前的非洲。研究人员的依据就是基因。人体细胞的细胞质中存在着线粒体,其中也包含DNA,即线粒体DNA,这是一种特殊的基因。这种基因只能从母亲遗传给女儿。根据这一特点,研究人员研究了许多种族的妇女,包括非洲人、亚洲人、高加索人、澳大利亚人、北美土着人和新几内亚人,结果发现,所有女人的线粒体DNA基因图谱在某一段或一些位点上都很相似或者完全一样。这证明她们都有亲缘关系,很可能她们的染色体(即DNA)出自同一女人,而这个女人就是《圣经》中的夏娃。

    还有的研究人员根据古尸骨骼和DNA测试认为,人类的共同母亲生活在100万年前的非洲。当然,进一步的人类基因和基因组研究将会深入地令人信服地阐明人类的共同祖先是谁。

    二揭示国家或民族的起源是谁最先成