按“圖”索驥話基因

王秀盈

人類在很久以前就知道“種瓜得瓜，種豆得豆”這一自然現(xiàn)象，但并不清楚這種現(xiàn)象的科學道理?，F(xiàn)在科學告訴我們，決定“瓜”或“豆”的性狀是由基因控制的。同樣，人的膚色、頭發(fā)、眼睛的顏色等等無一不受基因控制。

20世紀50年代初，DNA的化學本質(zhì)被揭示出來，此后分子生物學時代到來了。人類終于發(fā)現(xiàn)，我們的生老病死，七情六欲，健康狀態(tài)等等都與基因密切相關(guān)。

基因如此深刻地影響到“我們”，讓我們不能不聯(lián)想到一些有趣的話題，比如：

有其父，必有其子嗎？比如，孩子的智商高低，與父母的基因有關(guān)嗎；

發(fā)育與基因有關(guān)嗎？

基因控制人的健康嗎？

成功與基因有關(guān)，還是與機遇有關(guān)？

人的命運是否由基因決定？如果是，在多大程度上可以這么說？

將來能“克隆”孩子嗎？

……

染色體圖（摘自《牛頓雜志》)

這里，我們想用一種看“圖”說話的方式來談?wù)勆z傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。

看圖說話一：染色體

生命的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)從第一層上說是染色體（Chromosome）。

德國生物學家、胚胎學家弗萊明（WaltherFlemming,1842～1915）于1879年用堿性紅色染料把細胞核內(nèi)“微粒狀物質(zhì)”染色后將易著色的物質(zhì)稱為染色質(zhì)。1882年，他發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)在細胞有絲分裂時起重要作用。1888年，德國解剖學家瓦爾德耶爾（WilhelmVonWaldeyer,1836～1921）將染色質(zhì)稱做“染色體”。

1924年，德國化學家孚爾根（RobertFeulgen,1884～1955）用紅色染料發(fā)現(xiàn)是DNA位于染色體內(nèi)。他還發(fā)現(xiàn)，在動物和植物細胞里DNA都位于細胞核的染色體內(nèi)。

人有23對（46條）染色體。其中有22對常染色體，男女各一對性染色體，男性為XY，女性為XX。

看圖說話二：DNA

DNA是脫氧核糖核酸（DeoxyribonucleicAcid）的英文縮寫。DNA是由兩條多核苷酸鏈以一定的規(guī)律纏繞在一起的雙螺旋，直徑為2毫微米（nm）的纖維狀大分子。這兩條多核苷酸鏈之間是以4種堿基相互連接的，就像一條長長的梯子。這4種堿基是嘌呤：腺嘌呤(A)和鳥嘌呤(G)；嘧啶：胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。

生命的天書就是由DNA中的4種堿基A，T，G，C的不同排列組合書寫成的。同時，DNA雙螺旋總是以A=T和G≡C的規(guī)律配對。當DNA復制時，A-T和G-C解鏈，于是以舊鏈為模板，新的一條多核苷酸鏈便形成了。這就是DNA在活細胞中進行的半保留復制。

DNA控制著生物生命活動中的蛋白質(zhì)的合成。

看圖說話三：基因

就是DNA中具有遺傳和控制生命過程蛋白質(zhì)合成的有效片段?；蚝髞肀蛔C實就是遺傳學之父孟德爾（JohannGregorMendel,1822～1884）所提出的遺傳因子。

細胞遺傳學的創(chuàng)始人，美國遺傳學家摩爾根（T.H.Morgan,1866～1945）經(jīng)實驗證明，基因呈直線排列在染色體上。以摩爾根為首的摩爾根學派的科學家們首先繪制出了基因圖—果蠅基因圖。

看圖說話四：人類基因組序列圖

人類細胞核中的染色體是記載人類所有遺傳情報的“生命設(shè)計圖”。通過基因組圖，用不同的方法，人類已識別出8000多個與疾病有關(guān)的基因，包括與白血病、智力發(fā)育遲滯、乳腺癌、心臟病、糖尿病等。弄清這些基因如何發(fā)揮功能，我們就可以找到預防和治療的方法。

現(xiàn)在我們看著人類基因組序列圖，來回答一些父母們特別關(guān)心的問題。

有其父，必有其子嗎？

人類估計有6～10萬個基因，它們控制著人的生老病死。像孩子的智商高低、天才兒童的奧秘以及人類的各種遺傳疾病等等，都可以從基因里找到根源。父母的遺傳物質(zhì)是孩子的生命基礎(chǔ)。生命的延續(xù)就是遺傳物質(zhì)的傳遞。從這個意義上說，“有其父，必有其子”是正確的。

但是，這并不意味著父（母）皆為聰明人，其子（女）就一定會成為天才。因為這句話事實上犯了行而上學的錯誤，違背了遺傳物質(zhì)的遺傳法則。

因為“新的生物”—子（女）的遺傳物質(zhì)已經(jīng)是各取父母的一半結(jié)合而成的新的“組合物”。在這個新組合物（新生命）形成的過程中，同源染色體內(nèi)的基因片段還會發(fā)生互換，產(chǎn)生新的遺傳信息的組合；基因組也并不是靜止的，DNA片段在基因組中能從一個位點到另一個位點的移動，等等，有許多因素都會引起基因重組，導致遺傳物質(zhì)的改變。當子女能產(chǎn)生

精子或卵子時，就算他們與其祖輩的生殖細胞的遺傳物質(zhì)相同（未經(jīng)重組的精卵），他們的精卵與其配偶的新精卵結(jié)合也要發(fā)生新的遺傳物質(zhì)組合形式。如果已發(fā)生過組合的精卵再重組，其與父（母）的遺傳物質(zhì)便會更不相同。

此外，環(huán)境因素，如化學致癌物、X射線等也可以引起基因的改變。如此多的可變因素總括在一起，你能指望傳統(tǒng)狹義概念上的“有其父，必有其子”的說法不被大打折扣嗎？

當然，父母皆聰明，子女聰明的幾率理應(yīng)相對高些。但是問題在于聰明人的生殖過程與常人一樣也必經(jīng)歷上述講到的如此多遺傳變數(shù)的“考驗”，更何況任何一個聰明人又都有未被顯現(xiàn)的遺傳素質(zhì)不良（不良隱性基因）而又不被表達的一面。如果有（許多）不良基因的精子或卵子結(jié)合成受精卵并發(fā)育成人，那么這樣的子女在體能上，更可能在智力上與其父母比較起來大為遜色。這樣，從遺傳基因上我們便可以理解為什么聰明人，或者說天才的子女并不一定成為天才，甚至還可能有嚴重的體能不良和智力障礙。這是子不如父的情況。同理，子女也可以出現(xiàn)取父母優(yōu)良基因而構(gòu)成新組合的情況。這樣的子女在體能或智力上便會和其父母一樣，甚至超過其父母。

可見，從正反兩方面，我們都不能簡單地說“有其父，必有其子”的老話正確。

發(fā)育與基因的關(guān)系

這個問題的答案早已明確了。發(fā)育與基因不僅有關(guān)，而且科學實驗證明，事實上，早在二十多年前日本科學家腰原英利就指出，“發(fā)育”以及在發(fā)育過程中必然出現(xiàn)的“分化”都“受細胞核DNA上的基因的調(diào)控”。他說，“這一點已由卵中進行核移植的實驗所證實”（腰原英利著，敖光明譯，《發(fā)育與基因》，科學出版社，1984，P.125）。如果發(fā)育和分化不受基因控制，該長頭的部分可能長成胃或腳或其他任意的部位；其他部分可能長成頭部。那結(jié)果將不可想像?；蛘{(diào)控的開啟和關(guān)閉是嚴格遵守既定的規(guī)則運行的，在發(fā)育與分化過程中更不會例外。

基因與健康

基因與健康的關(guān)系可以說是最為人們關(guān)心的話題。從廣義上講，它包括基因與壽命、基因與生命質(zhì)量以及基因與疾病三大部分。

毫無疑義地講，基因與健康不僅有千絲萬縷的關(guān)系，而且有著直接的因果關(guān)系。例如，哪怕是遺傳外因素導致的疾病，其最終也是通過被改變后的基因發(fā)揮作用的，更何況已發(fā)現(xiàn)人類有8000多個與疾病相關(guān)的基因位于人類的染色體上。當然，這8000多個與疾病相關(guān)的基因并不會同時存在于一個個體的染色體上，也不會同時開啟。但是，致命的常見疾病如各種癌瘤、心臟病、糖尿病、風濕病等，一個個體若有其中的兩三種致病基因，哪怕只有一種，該個體也是不易長壽的。不言而喻，基因控制著人類的健康，自然也控制著人類的壽命和生活質(zhì)量了。

假如到目前發(fā)現(xiàn)的這8000余個與疾病相關(guān)的基因都能被“修正”或“替換”掉，人類的基因組就會趨于“完美”的境地。到那時，人就不會患病了，也就不會死亡了，人的壽命也

可能會失去上限，也許會出現(xiàn)“不死人”（不是“不老人”的概念）的局面。那時的人類社會將會變成什么樣？真難預料。人在未來，是“怕死”還是“不怕死”？

成功與基因的關(guān)系

我們常常講，成功=勤奮+機遇。那么，成功與基因有沒有關(guān)系呢？

應(yīng)該說，假如一個人把自身“優(yōu)良”的基因調(diào)動好，做到“成功”不應(yīng)該成為問題?！俺晒Α迸c否應(yīng)與良好基因的是否開啟和調(diào)動有關(guān)。

有人會問，一個有“良好”基因組的人對社會的適應(yīng)性可能并不好，在這種情況下生存的“他”，能用基因決定論來解釋嗎？

一個人的社會適應(yīng)性，也就是他的性格與行為，與基因也是相關(guān)的。一個先天性情乖張的人，即使盡力適應(yīng)社會，別人也愿意幫助“他”適應(yīng)社會，但“他”還是不易被徹底改變；相反，假如把一個具有“完美”基因組的人關(guān)在一間四壁無窗的黑屋里，不許他與外界接觸，只給“他”維持基礎(chǔ)代謝所需

的能量維持生命，這種人能談得上什么成功嗎？事實上，這個“他”的不成功與基因無關(guān)，因為“他”的基因并未被調(diào)動起來，他的基因除了制造維持生命的蛋白質(zhì)之外，其他“事”什么也沒干。由此更證明成功與基因有關(guān)，但是，只有“良好的”基因，如不努力利用它們，所謂成功也與你無緣。

將來能克隆孩子嗎？

從遺傳學的角度上說，“孩子”是精卵遺傳物質(zhì)相結(jié)合形成的新的生物的“產(chǎn)物”。如果不是以兩性結(jié)合產(chǎn)生的有性繁殖的后代，“孩子”一詞便只能為“人”所替代；“克隆人”是一種令人類自己既愛又怕的科學技術(shù)制造出的人的復制物。如果是“克隆”而成的生命體，那么那個生命體就是原生命體的復制物，這個新復制出的生命體也不能被稱做是原生命體的“孩子”。應(yīng)該叫什么，或者說新生命體與原生命體的關(guān)系如何安排，正是“克隆人”給倫理學家們帶來的新問題。目前，我們只能暫且把“克隆”出來的新生命體泛指為“克隆人”。

要說“克隆人”，還是要從“克隆羊”說起。大家都知道“克隆羊”多莉是由哺乳動物綿羊的已分化徹底的體細胞乳腺細胞（二倍體）的遺傳物質(zhì)，它被植入去遺傳物質(zhì)的卵細胞內(nèi)，然后在試管內(nèi)令此卵分裂并形成胚，之后將此胚植入母羊子宮內(nèi)發(fā)育而成的羊。這只“羊”就是供體細胞遺傳物質(zhì)的羊的復制物?！翱寺⊙颉钡某晒Ρ厝灰l(fā)人們想到“克隆人”的日子為期不遠了。所以，有些國家的政府頒布了禁止“克隆人”的法令。不過，近來英美先后宣布，可以為科學研究為目的的“克隆”人胚細胞研究開禁。無論從理論上，還是從技術(shù)上講，“克隆人”都是可能的。但是，“克隆人”能否像多莉羊那樣問世，還要看人們通過什么樣的法律、法規(guī)來制約它，如何解決它帶來的社會問題、倫理問題。因為，“克隆人”與他們的原生命體之間不是父母與子女的關(guān)系，也不是兄弟姐妹的關(guān)系，而是一種新型的關(guān)系。問題是，這種新型關(guān)系人們是否愿意接受。關(guān)于這個問題的爭論，在這個世紀不會太遠的時間里，必然還會再次掀起。

人類能為自己設(shè)計一個理想的孩子嗎？

1999年3月22日，美國《時代》雜志上報道了沃爾特·艾薩克遜的文章《生物技術(shù)》。他說：“跟物理學的世紀該說再見了。在那個世紀里，人類裂解原子，把硅轉(zhuǎn)換成有計算能力的東西?，F(xiàn)在，是敲生物技術(shù)世紀之門的時代。”

“20世紀的醫(yī)學對健康人的自然生命周期的增長幾乎無能為力。下一次的醫(yī)學革命將會改變這種狀況，因為遺傳工程的潛力可以使我們實現(xiàn)這一目標，例如征服癌癥，在心臟里植入新的血管，阻止腫瘤中血運系統(tǒng)的生長，用干細胞培養(yǎng)新器官，還可能重塑引起細胞衰老的原始遺傳密碼”（同上）。然而，最令人們興奮的要算是“我們的孩子有可能（我既希望，又害怕）選擇他們的孩子的性狀，選擇他們的孩子的性別、眼睛的顏色”，“也許還能修改他們的智商、性格、體育才能”等等。更令人震驚的是，“他們還可能克隆他們自己，或者克隆他們孩子中的一個，或者克隆一位他們敬慕的名人，甚至把已經(jīng)死去的我們‘克隆出來”（同上）。艾薩克遜還說：“500萬年前，人科動物從猿類分離出來，我們的DNA進化了不過2%，可是下個世紀我們能大幅度地改變我們的DNA，就是可以按照我們的設(shè)計和意愿調(diào)制出新的生命形式?！?/p>

如果選擇智力與美貌需要科學家們在未來做進一步努力才能實現(xiàn)，那么，目前選擇男嬰或女嬰以避掉遺傳病的工作已成功地做到了。在美國的“弗吉尼亞州弗爾法克斯一家生育診所里，一個名叫杰西卡的女孩經(jīng)遺傳預先篩選而成功地降生了”。列蒙尼克說，該醫(yī)院的醫(yī)生聲明，他們只為幫助有特殊需要的人們，而不會把這項技術(shù)應(yīng)用于單純的性別選擇上，因為那樣做將會導致人口性別的失衡。