1、解讀生命的“天書”（一）美國病毒學家R·杜爾貝科（1914）1986年3月7日在美國科學雜志上發表了一篇題為癌癥研究的轉折點人類基因組的全序列分析的文章，他指出：“人類DNA序列是人類的真諦，這個世界上發生的一切事情，都與這一序列息息相關。”該文后來被稱為“人類基因組計劃”的“標書”。1989年，美國國立衛生研究院成立了人類染色體研究中心，沃森出任第一任主任。1990年，美國國會批準了“人類基因組計劃”，并于10月1日正式啟動，由多國科學家參加、被稱為“生命科學阿波羅計劃”的人類基因組計劃正式啟動。“人類基因組計劃”的主要任務包括：找出人類DNA上的所有基因（當時估計約10萬個，后來

2、證實只有33.5萬個），確定30億個堿基對的排列順序；建立相應的數據庫，進行數據分析，并分析此計劃可能帶來的人種、倫理及社會問題；對一些動物的遺傳組成進行研究，包括大腸桿菌，果蠅和小白鼠等。所謂的基因組，指的是生物體內的所有DNA，包括它的基因。人類基因組計劃要測定的是人體23對染色體中的所有DNA的序列，它由31.647億個堿基對組成，共有3萬至3.5萬個基因。換句話說，生命天書是由30多億個字寫成的，如果將這30多億字排版到一張報紙上，那么大約需要20萬頁紙才能排完這部巨著。由此可以想見，讀取這部巨著所要耗費的時間將是如何的驚人。如果沒有一系列的技術方法作后盾，那么要想讀完這部書簡直難以想

3、象。在“人類基因組計劃”實施之初，預計要用15年才能完成測序。但由于技術的飛速發展，研究進程不斷加快，加上各國科學家和政府的一致努力，整個計劃完成的時間一再提前。2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6國科學家和美國塞萊拉公司聯合公布了人類基因組圖譜及初步分析結果。 解讀生命的“天書”（二）“他是個很活躍的孩子，常把各種東西混到一起。3歲那年，他把雞蛋打碎攪成油漆，然后將房子刷成了黃色。我經常發現他幾瓶子幾瓶子地收集昆蟲和蛆。我想他簡直瘋了。他對一切都入迷。今天我才知道這是因為他的思維太活躍了。”這是PCR的發明者、美國生物化學家K·穆利斯（1944）的母親在得知兒

4、子獲諾貝爾獎之后說的話。正如他母親所說的，穆利斯是一個從小就擁有異常活躍的思維、獨立不羈的個性和離經叛道精神的人。PCR是聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction）的簡稱，是一種在短時間內使DNA大量擴增的技術，它源于穆利斯1983年回鄉下度假途中的一個突發奇想：如果找到一種辦法操縱分子復制技術這個環節的話，那么目標DNA不就可以以指數形式擴增了嗎？穆利斯的這一突發奇想對于分子生物學家們來說不啻一個福音，使他們的實驗操作程序大為簡化，將大量的人力、精力和時間從繁瑣的重復性勞動中解放了出來，大大方便了他們對生命的研究。PCR法被稱為是“DNA分子的拷貝機”。如今，PCR技

5、術應用的廣泛性有如其本身的原理一般呈指數級增長，早已不再局限于分子生物學領域，它對基礎醫學、臨床醫學、人類基因組測序及法醫學等領域的貢獻都是極其巨大的。解讀生命的“天書”（三）在“人類基因組計劃”中發揮重要作用的另一項測序技術是“霰彈法”（也叫“全基因組鳥槍法”或“打機關槍法”）。該技術是先將DNA從細胞核中分離出來，然后利用聲波將每條染色體分為極小的片段，一共6000萬片，再把每一片插入一臺機器人控制的機器，由它進行高速解碼，破譯的結果傳送給超級計算機，由超級計算機把每一片段重新組裝成人體的23對染色體。換句話說，霰彈法就象拼圖游戲，先將拼圖打亂，最后再重新組裝起來。這項技術是由美國科學家兼

6、企業家C·文特爾（1946）在1991年開發的。文特爾1998年組建了塞萊拉公司，親任公司總裁和首席科技官。文特爾宣稱他的新公司將在3年內完成由政府撥巨資資助的“人類基因組計劃”試圖在15年完成的研究工作！此后，以“人類基因組計劃”領導人F·科林斯為首的龐大的官方機構與文特爾領導的私營機構塞萊拉之間展開了科學競賽，后來由美國總統克林頓出面調解，才使得公私兩家合起手來，于2000年6月26日聯合宣布成功繪制出人類基因組草圖，值得一提的是塞萊拉公司完成這一工作僅用了兩年時間！文特爾被世人看作挑戰科學界的叛逆者，因為他一直游離于正統的科學家之外。據文特爾自己述說，他從小就得了一種

7、罕見的疾病，缺乏視覺記憶功能。文特爾勉強獲得了高中畢業的文憑。他曾經參加越南戰爭，回國后進入加利福尼亞大學圣地亞哥分校刻苦攻讀生物化學，6年后獲得了生理學和藥理學博士學位，從此走上科研之路。文特爾特別喜歡出風頭，并且常常出言不遜。但他爾并不是一個只會說大話的人，恰恰相反，他在行動上也絕對是一個巨子。文特爾敢于和實力雄厚的“人類基因組計劃”叫板，一方面源于他永不服輸的性格，另一方面也源于他掌握著了非常強有力的測序技術霰彈法。基因芯片（Genechip）是生物芯片（Biochip）技術中發展最成熟和最先實現商品化的產品，除了基因芯片之外，生物芯片還包括蛋白質芯片、芯片實驗室等。基因芯片又稱DNA芯

8、片或DNA微陣列。它和我們日常所說的計算機芯片非常相似，只不過高度集成的不是半導體管，而是成千上萬的網格狀密集排列的核酸分子（也叫分子探針）。所謂探針，只是一段人工合成的堿基序列，在探針上連接上一些可檢測的物質，根據堿基互補的原理，利用探針到基因混合物中識別特定基因。與傳統基因序列測定技術相比，基因芯片破譯人類基因組和檢測基因突變的速度要快數千倍，目前，該技術主要應用于基因表達檢測、突變檢測、基因組多態性分析和基因文庫作圖以及雜交測序等方面。它的出現給分子生物學、細胞生物學及醫學領域帶來新的革命，成為后基因時代最重要的基因功能分析技術之一。首先解讀完畢的第22號染色體（一）1999年12月1日

9、，國際人類基因組計劃聯合研究小組宣布完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列的測定，解讀結果刊登在1999年12月2日的自然雜志上。22號染色體的解讀工作是由英國桑格中心伊安·坦哈姆博士的研究小組、日本慶應大學醫學院清水信義的研究小組、美國奧克拉荷馬大學與華盛頓大學的研究小組共同完成的。首先解讀完畢的第22號染色體（二） 染色體的號碼是依染色體的長度，由長到短而定的。但在50年前定染色體號碼時，因當時染色技術的關系，21號染色體看起來比22號染色體要長，實際上21號染色體比22號染色體更短。也就是說，22號染色體是次短的，它由大約

10、5000萬個堿基對組成。染色體包括長臂、短臂及它們之間的著絲點3部分構成，22號染色體的長臂約有3400萬個堿基對，短臂約1500萬個堿基對。分析結果共發現545個基因，134個假基因（假基因指那些目前未發現其有什么功能的基因），并初步斷定了22號染色體上與遺傳病有關的一些基因。科學家介紹說，每個人之間基因組并不完全相同，也叫基因組的多態性，這個多態性就表現在DNA序列上。統計表明：任意兩人之間的DNA核苷酸差異約占基因組的萬分之一。就是這基因組的萬份之一的差異，決定了人類的遺傳多樣性，如有的人容易生病，而有的人卻對疾病的免疫力特別高， 有些藥物，有人用了就靈驗，有人就不靈驗。只有從

11、不同個體DNA序列的差異上闡明人類基因組的多態性，才能真正了解與疾病特別是多基因疾病有關的遺傳機制，同時深入準確地了解人類起源、進化和遷徙過程中的DNA序列變化。 人體的第二張解剖圖人類基因組圖譜1543年，比利時解剖學家A·維薩里（15141564）發表了劃時代的著作人體的構造，開創了人體解剖學，使人們從宏觀上了解了自己。“人類基因組計劃”建立的人類基因組圖，被譽為“人體的第二張解剖圖”，它將從微觀上或者說從根本上使人類了解自己。2000年6月26日，美國總統克林頓和英國首相布萊爾聯合宣布：人類有史以來的第一個基因組草圖已經完成。2001年2月12日 中、美、日、德、法、英等6國科學家和美國塞萊拉公司聯合公布人類基因組圖譜及初步分析結果。人類基因組計劃中最實質的內容，就是人類基因組的DNA序列圖，人類基因組計劃起始、爭論焦點、主要分歧、競爭主戰場等都是圍繞序列圖展開的。在序列圖完成之前，其他各圖都是序列圖的鋪墊。也就是說，只有序列圖的誕生才標志著整個人類基因組計劃工作的完成。200