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基因的21世纪

1999-12-29 来源:中华读书报 □方舟子 我有话说

我们将能够将这些成分混合起来,人工合成出有生命力的最简单的细胞,从而创造出第一个人工生命。

在未来的二、三十年之内,第一个克隆人还是有可能诞生。

我们将能够通过改变受精卵中的基因,使我们的下一代变得更聪明、健康、漂亮。

20世纪可以说是基因的世纪。在这个世纪,生物学家们对基因的物质基础、结构和调控机制已有了相当透彻的了解。近20年来,分子生物学的发现已被逐步应用于医学、农业等方面,转基因技术、药物设计、基因疗法等新兴技术正走向实用。DNA双螺旋结构模型逐渐取代原子结构模型成了科学的标志,“基因”乃至“DNA 等科学术语已进入了日常生活。但是,对绝大多数人来说,这一切仍然是与切身利益和日常生活没有太大关系的新奇事物。只有到了21世纪,基因技术才有望成为日常生活中不可分割的一个重要部分。让我杜撰一个新词,将这种现象称为“基因化”。

预计在2005年之前,包含了60亿个碱基对(DNA的基本单位)的人类基因组序列将全部被测定,从此我们就有了一本隐藏着人类遗传的全部秘密的密码本(如果把它打印出来,将有几百卷百科全书那么厚)。下一步的工作,将是对这些密码进行区别、鉴定。在未来的几十年间,其中最重要的编码人体的蛋白质(约十万种)的所有基因都将被鉴定出来,所有蛋白质的结构和功能也都将被测定,这样,我们就具有了用于揭示人类的生命奥秘的完整的宝库。

在我们知道了组成人类细胞的所有分子的结构和功能之后,我们将能够建立一个计算机细胞模型,它包含了人类细胞的所有成分,可以精确地模拟人类细胞的活动。我们将可以用这样的模型很方便地研究细胞中各成分的相互作用,以及外来刺激(比如药物)对细胞活动所产生的影响。到那时候,体外的实验结果和体内的结果将不会有什么不同。

其他重要的实验生物(比如果蝇和小鼠)的细胞模型也将被建立起来。通过不同物种的细胞模型的比较研究,我们将能够发现生命活动所必备的最少的成分及其功能。最终,我们将能够将这些成分混合起来,人工合成出有生命力的最简单的细胞,从而创造出了第一个人工生命。

生物具有功能和进化两重性。仅仅知道了现有生物的结构和功能是不够的,我们还必须知道这些结构和功能的由来。对生物进化过程的许多细节,我们仍然一无所知。对生物进化的机制,大部分都通过间接的证据推导而得,缺少直接的实验验证。在21世纪,这种情形将会发生根本的改变。在过去的这个年代,分子生物学最为重大的一个成果,就是发现所有的动、植物从受精卵到成体的发育过程,在分子水平上具有一致性,特别是,它们的身体发育蓝图,都受到相似基因的控制。在对生物发育过程的基因调控有了更为深入的了解之后,我们将能够通过改变这些基因,在实验室再现生物的进化过程。比如,我们可以通过改变鱼卵中的某些基因结构或其调控,让它最终发育成了蛙。

生命起源是最大的科学难题之一。生物学界已普遍相信,生命是通过化学进化而来的,即从小分子进化出生物大分子,由生物大分子进化出原始细胞。对化学进化的各个步骤,已有了不同程度的实验验证。但是,仍然存在着许多困难,对细节也有激烈的争论,有着各式各样的假说。在二十一世纪,我们有望解决这些困难,描绘出一幅能被学术界普遍接受的生命起源的图景。甚至,我们有望从最小的分子开始,通过模拟原始地球的条件,人工合成一个原始生命。

人类的许多疾病,都是由于某种基因发生了突变引起的。我们已经发现了许多种与疾病有关的基因突变,对突变基因进行修复、更换的基因疗法也已进入临床实验阶段。在21世纪,所有与疾病有关的基因突变都将被鉴定出来,基因疗法将成为一种常规疗法。许多不治之症,特别是癌症,将能够被根治。

我们已经成功地用体细胞克隆出了绵羊、牛和小鼠,也具有了克隆人类的能力。尽管社会阻力重重,在未来的二、三十年之内,第一个克隆人还是有可能诞生。但是,体细胞克隆技术将更多地被应用于克隆人体组织和器官,为器官移植提供材料。我们将能够通过改变受精卵中的基因,使我们的下一代变得更聪明、健康、漂亮。正常的儿童甚至成年人,也将能够通过接受基因疗法,永久性地提高智力、体力、感官和其他各方面的能力。

我们对衰老的原因和分子机制已有了初步的了解。在21世纪,我们将最终揭示衰老的奥秘,并找到延缓衰老乃至永葆青春的办法。在五、六十年后,发达国家的平均寿命可能将会达到一百岁,而且老年人的身体与青年人并无太大的差别。最终,人类的个体寿命有可能被无限制地延长。

但是我们能够做到并不等于我们会被允许、有必要去做到。这些生物技术的进步都将引发一系列的伦理、社会问题。我们是否应该克隆人?是否应该在遗传上设计我们的孩子?万一设计结果出了偏差怎么办?这是否意味着富人的孩子在先天上就能够远胜过穷人的孩子?贫富悬殊是否会越来越大,而且难以改变:富人的后代将永远是富人,穷人的后代将永远是穷人?我们是否应该不受限制地延缓人类个体的寿命?因此引起了人口膨胀怎么办?将如何面对一个越来越老年化的社会?毫无疑问,随着时间的推移,类似的问题将越来越迫切地摆在我们的面前,并且难以有一致的意见。

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