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“滴血认亲”:基因与政治

1999-11-05 来源:光明日报 玛丽·克莱尔·金 我有话说

“我已经学会不问坏蛋干坏事的动机。他们干他们的,你设法阻止就是了。”遗传学家玛丽·克莱尔·金说。那么,她阻止坏蛋做坏事的工具是什么呢?遗传学——这门家族与遗传的古老的学问,今天由于破译了人类基因组,发现了脱氧核糖核酸的分子结构(DNA),而发生了革命性的变化。“我从来就不相信,我们对于科学的思考,可以脱离对生活的思考。不管是否意识到,我们都是具有政治属性的动物。”她说。

金是一位模范的平民科学家。现在,她身兼二职,在公共卫生学校和加利福尼亚大学伯克利分校分子和细胞生物系工作,领导着一个由23名研究人员组成的实验室。她取得的任何一项研究成果都足以让另外一位科学家奋斗一生。她成功地分离出引起遗传性乳腺癌的基因。这种病仅仅在美国就影响了60万妇女的健康。她还确定了遗传性耳聋的基因。金还发现由于遗传基因的不同,艾滋病病毒携带者对病毒的反应也不同。这一发现对改进治疗办法,培育疫苗都具有十分重要的意义。

1975年4月号《科学》杂志封面上的要目就刊登了金具有开创性的研究成果:人和黑猩猩的基因有99%完全相同。她的发现,为测定人类进化的历史提供了一个标准。按照这种计算方法,猿和人大约500万年前才分道扬镳。比我们以前的估计要近得多。她在进化学方面另一项重要研究集中在线粒体DNA的遗传现象上。根据这种遗传材料,我们都可以通过我们的母亲,追寻到一个共同的祖先——“线粒体夏娃”。人们认为,大约20万年前,她生活在非洲。

金现在领导着一个国际性项目,安排世界各地不同人种线粒体DNA序列。这个项目被叫做“人类基因组差异项目”。和“人类基因组项目”具有同等重要的意义。“人类基因级项目”的主要任务是排列人类细胞核基因级的顺序。金的项目是研究并且试图保护世界各民族线粒体的基因组,特别是那些古老的民族。

金最为出色的政治运动始于1984年。她参与了“五月广场老祖母运动”。这场运动的始末是:70年代阿根廷那场“肮脏的战争”期间,不少儿童被拐卖到美国,有的被卖掉,有的被送到军人家庭。按照阿根廷方面的说法,孩子们的父母已经死亡,或者“失踪”。现在老祖母们来到美国,在五月广场集会示威。她们还请求金帮助她们找回自己的孙儿孙女。

老祖母们需要证据,揭穿那些虚假的家庭,证明她们和孩子们的血缘关系。有的孩子出生在监狱里,祖母连一面都没有见过,这种证据就越发重要。金有一系列非常准确的遗传标志证明了孙儿孙女和老祖母的关系。这些老祖母们利用金提供的遗传基因的证据,打赢了50场官司,领着自己的孙儿孙女凯旋而归。阿根廷政府因此而建立了一个基因数据库,以备以后再解决这种纠纷之用。

金1946年生于伊利诺斯州。她是一个喜欢神秘事物,希望解开千古之谜的人。念大学的时候,她学的是数学,在研究生院认识到,基因才是谜中之谜。她还看到,她卷入的科学和政治革命很快改变了世界面貌。她现在在伯克利的办公室就是她当年组织学生反对越南战争的指挥部。现在,金仍然和恶势力进行着不懈的斗争,仍然进行着激动人心的科学研究。

我们和黑猩猩有哪些区别呢?

尽管遗传基因没有什么区别,但是人和黑猩猩显然有许多重大的不同。原因并不在于基因的结构,我的研究已经显示,这种结构非常相像。原因在于某一基因的性状或效应表现的时间,以及它们的规则。这是一个非常对路、非常聪明的想法。尽管当时我们还没能对它加以证明。从那以后,许多人开始按照我的思路在这一领域进行研究,并且找到了影响这种规则的方法。遗憾的是,不是我。我还称不上一个非常优秀的生物化学家。

什么是线粒体?

线粒体是蛋白质的一个遗传密码,负责细胞里能量的产生。每一个哺乳动物的细胞都包含着几千个线粒体。它们可以使细胞得到某种缓冲,并使其快速工作。显然,细胞如果拥有大量线粒体,就可以产生大量蛋白质。所有哺乳动物都有线粒体,但是为什么它们从细胞核的基因出发,开始各自的进化,尚不清楚。

请你解释一下“线粒体夏娃”的含义好吗?

对于任何两个个体来说,不管他们相互之间的差异有多大,都可以沿着母亲方面的世系追根溯源,一直追寻到享有共同线粒体序列的祖先。但是,线粒体的进化并没有告诉我们任何关于细胞核的遗传基因或者父亲方面的老祖宗。我们所能做到的只是通过线粒体,追寻到母亲方面的老祖宗。如果我们顺藤摸瓜,按照一个又一个分枝搜寻下去,你和我以及所有的人最终都可以联系到一起。因此,这个分枝不管多么庞大,多么繁茂,最终肯定有一个共同的根源。

利用“分子钟”——线粒体DNA变化的节律——阿伦推算出,我们那位共同的母系老祖宗应该在15万到25万年前。这个老祖宗生活在非洲。为什么在非洲?道理很简单,我们在非洲发现的线粒体世系的变种比世界任何其他地方都要多。非洲漫长的历史,就这种分子的遗传现象而言,实在是丰富多彩。我们所有的人都可以在非洲找到尚且存活的老祖宗的遗传分子。

这个祖先会不会在非洲以外的其他什么地方呢?

如果你对自己说,我要画一个“家谱”,表明我们共同的起源在非洲以外的什么地方,没关系,你当然可以这样做。你可以把数据、资料向你想象中的那个方向引申。而且仅凭数据验证,看不出这个“家谱”比非洲“家谱”差多少。然而这并非问题的关键之所在。关键是,为什么非洲有如此多的线粒体的变种?用以研究进化的线粒体序列是一些没有传递遗传密码的DNA。和其他线粒体不同的是,它们不是选择的对象,所以具有非同一般的变异性。事实上,在整个人类的基因组里,它们是最容易改变的一部分。假定在世界各地这些DNA变化的速度都相同——因为并没有因为地域不同而增加或者减少改变它们的压力——那么,它在某地存在的时间越长,变化出来的东西就越多。既然如此,什么地方变异出来的东西最多呢?非洲。从统计学角度进行测试引起的混乱发生在阿伦去世以后。遗憾的是这种混乱使他充满智慧而又简洁明了的构想变得扑朔迷离。

什么民族的基因仍然完整无缺,未受损害?

中非的一些小矮人群体。卢卡从60年代初期就开始对他们研究。西伯利亚和安安达曼群岛的部分居民,巴斯克人,一些爱斯基摩人,甚至几百年来一直居住在一个地方没有动窝的欧洲人。他们都是当代的民族,但是相对而言比较稳定,不像你我这种现代城市人。正如人类学家记录人类文化一样,我们将收集头发标本,或者血液标本,解释遗传密码。我们希望分辨出每一个民族遗传基因的差异,并且搞清楚这种差异和其他民族的差异是否一致。

通过研究古代民族,我们能学到什么?

我们想弄明白我们是谁?人类意味着什么?我们是怎样变成现在这个样子的?在人类进化过程中,什么是相对重要的因素?气候?对病原体的抵抗?迁徙?还是别的什么影响?这都是人类进化最基本的因素。要想明白这些因素到底如何起作用,最好的办法就是对人进行检查。但是不是像你和我这样可以随心所欲周游四方的人。我们迁徙并不是出于某种选择或者因为深刻的文化渊源,估价这种影响力要找那些在某一个地方呆了好长时间的民族。他们是进化的力量不受任何影响,单独起作用的民族。

你是如何用遗传学研究成果解决犯罪问题的?

许多案件涉及到强奸和凶杀。这就意味着,你必须确定一个可能作案的嫌疑人,并且排除他近亲中的男性。线粒体的DNA,由于都是从母亲方面传下来的,在侦破这种案子的时候便派不上用场。我们现在的技术可以准确地识别出两个母亲方面有关系的人。这对于那种涉及到人权的案子不失为理想的鉴别方法。如果你要辨认一具受害者的遗体是不是某位妇女的孩子,也相当准确。但是如果是涉及到好几个互相有关系的嫌疑人的强奸案和凶杀案,事情就不那么好办了。

在侦破案件中,利用细胞核基因测定,是验血的另一种形式,但是更现代、更准确。如果在犯罪现场发现的血和嫌疑人的血都是AB型,那就很说明问题了。因为只有5%的人的血型是AB型。现在用分子遗传学测定的方法和上面说的方法相同。但是倘若碰到特别的问题,可以更好的解决。比如,在犯罪现场发现的血是一种特别的遗传型。只有十万分之一的人才有这种遗传型。而你用现代手段测定出嫌疑人也有这种遗传型,那么就是强有力的证据。P.D.詹姆斯写的小说里那位亚当·达尔格利斯对传统的鉴定方法非常内行。但是对现代技术——VNTR.PCR,和线粒体DNA,他就一窍不通了。

你能解释一下这些新技术吗?

VNTR是一种特别的遗传密码。这种密码的重复出现对于绘制基因图,研究人类的进化都非常有用。因为它们和一个基因的产生毫无关系。它们只是基因之间的空隙,非常容易变化,也很容易恢复原状。通过这种办法我们很快就可以把一个人和另外一个人区分开来。因此,在法庭上也非常有用。

这种进化研究是通过聚合酶链式反应或者PCR完成的。PCR是阿伦·威尔森实验室开发的一种新技术。PCR可以使我们按照需要,将微量物质的序列放大。这是一种可以广泛运用的非常有用的技术。我们可以辨别出40年前搜集到的“取样”的序列。这种方法在“人类基因组差异项目中”将起到极大的作用。我们可以通过这种技术检查出婴儿是否感染了艾滋病毒的鲜血,这种技术的用途非常之广,用起来十分简便。

这项技术还有什么问题吗?

以PCR为基础的任何一种技术都有这样一个问题:如果你把“取样”混合到一起,PCR不加区别地放大所有混杂在一起的东西,结果污染了序列,破坏了证据。法庭上不接受那种纯样本的证据,比如说直接从某人胳膊上取到的血样。他们需要的是犯罪现场的血样。不过这项技术正在发现,PCR确实威力很大,因为只要有一小点点材料,就可以进行检验。

你现在正处在科学革命大潮之中,是吗?

我们正处于科学发展的独一无二的时代。为了每个人自身的利益,分享着最新的科技成果。时代发展的如此之快,需要做的事情如此之多,许多项目已经不是你一个人可以完成的了。要想走在科技革命的前头,唯一的办法是把你的想法、你的成果融入集体智慧中,然后就进行下一步的工作。在这个过程中你吸收了别人的成果和智慧,这比你一个人埋头苦干,成效更大。因此,现在即使竞争之心最强的人,也愿意和别人合作。

这并不意味任何人可以分享任何东西,但的确意味着,基本方法,化学试验,技术手段都是大家可以掌握的,而且掌握得很快。等到你的什么发现见诸于报端早就成了“旧闻”。那天,我和一位同事聊天,对遗传学界这种同力合作的风气大加赞扬。他说:“趁此风尚浓,好好干。因为一旦基因组织项目成功,人们或许又要回到相互竞争的老路上了。”或许他说的很对。但眼下,我们还是合作得很愉快。(《再创未来:世界杰出科学家访谈录》(美)托马斯·A·巴斯著李尧张志峰译三联书店)

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