２１世紀(jì)初生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)

呂愛新

摘 要 人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，生物科學(xué)繼續(xù)成為科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，并且取得了許多全新的成就。以美國(guó)《科學(xué)》雜志從2000年～2005年評(píng)選出的科學(xué)十大發(fā)現(xiàn)為對(duì)象，簡(jiǎn)要介紹本世紀(jì)初生物學(xué)取得的重大成就。

關(guān)鍵詞 生物學(xué) 重大發(fā)現(xiàn)

中圖分類號(hào) Q-49

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 E

文件編號(hào)：1003-7586(2006)09-0003-02

人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，生物科學(xué)繼續(xù)成為科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，并且取得了許多全新的成就。以美國(guó)《科學(xué)》雜志從2000年～2005年評(píng)選出的科學(xué)十大發(fā)現(xiàn)為對(duì)象，簡(jiǎn)要介紹21世紀(jì)初生物學(xué)取得的重大發(fā)現(xiàn)。

1 2000年十大科學(xué)進(jìn)展中的生物成就

（1） 美國(guó)、英國(guó)等6國(guó)科學(xué)家合作完成了人類基因組工作草圖繪制工作，基本上測(cè)定了人類基因組上的堿基序列。中國(guó)科學(xué)家承擔(dān)了其中1％的測(cè)序任務(wù)。這一成就標(biāo)志著人類在解讀自身“生命之書”的路上邁出了重要一步。

（2） 生命有可能始于RNA，而非DNA。科學(xué)家對(duì)RNA的研究支持了“地球上生命有可能起源于RNA”的觀點(diǎn)。

（3） 格魯吉亞共和國(guó)德馬尼西出土170萬年前的原始人化石頭蓋骨，這些頭蓋骨有可能是從非洲走出的第一批人類祖先的。

（4） 克隆和干細(xì)胞研究取得進(jìn)展。在克隆方面，科學(xué)家克隆成功了最難克隆的動(dòng)物之一——豬，還克隆出了白肢野牛。這對(duì)于挽救瀕危動(dòng)物具有重要意義。在干細(xì)胞研究領(lǐng)域，科學(xué)家在老鼠和人類移植受體中發(fā)現(xiàn)身體某些部位的成年細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成其他類型的細(xì)胞。

（5） 科學(xué)家在荷爾蒙受體的多種作用方面取得新發(fā)現(xiàn)，加深了人類對(duì)膽固醇的代謝、脂肪酸的產(chǎn)生以及糖尿病和癌癥發(fā)生過程的理解。

2 2001年十大科技進(jìn)展中的生物成就

（1） 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)RNA“多才多藝”。它不僅是遺傳物質(zhì)的信使，還能執(zhí)行科學(xué)家沒有想到的其他工作。例如，科學(xué)家2000年發(fā)現(xiàn)一些RNA小片段能夠使植物基因處于關(guān)閉狀態(tài)，2001年又在老鼠和人身上發(fā)現(xiàn)了類似的“RNA干擾”現(xiàn)象。細(xì)胞生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)信使RNA是如何拼接在一起的，而信使RNA是DNA信息和蛋白質(zhì)信息之間的生化連接。

（2） “人類基因組計(jì)劃”和美國(guó)塞萊拉公司同時(shí)公布進(jìn)一步完善后的人類基因組圖，提前完成人類基因組測(cè)序計(jì)劃。另外，還有60多種生物的基因組在2001年被測(cè)定。

（3） 科學(xué)家在發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)里，發(fā)現(xiàn)了分子信號(hào)如何誘導(dǎo)和壓制神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)，這將有助于科學(xué)家找到修復(fù)受損成年神經(jīng)的方法。

（4） 一種新的抗癌藥物、特效“智能炸彈”出現(xiàn)，專門對(duì)付癌癥的明確生化缺陷。美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)了“格里維克”的上市，該藥能抑制與某種白血病有關(guān)的缺陷酶。

3 2002年十大科學(xué)進(jìn)展的中生物成就

（1） 稱為小分子RNAs的分子控制大多數(shù)基因行為。這一發(fā)現(xiàn)可能進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)癌癥和干細(xì)胞的研究。

（2） 為全球謀求福利的基因組：2002年，科學(xué)家首次宣布對(duì)發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)業(yè)和公眾健康會(huì)產(chǎn)生重大影響的生物基因組序列。秈稻亞種和短粒粳稻亞種序列可能有助于提高稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量，并且可使種植方法更持久穩(wěn)定。

（3） 辛辣味和薄荷清涼味：2002年的新發(fā)現(xiàn)有助于揭示為什么辛辣的食物會(huì)產(chǎn)生熱辣的感覺，而薄荷卻會(huì)使口腔產(chǎn)生清涼感。

（4） 看著眼睛，看到眼睛的深處：2002年，幾個(gè)研究小組這樣做的依據(jù)和結(jié)果是，在哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種新的感光細(xì)胞。該感光系統(tǒng)幫助重設(shè)身體的日?；蛏頃r(shí)鐘，使之成為人體生理學(xué)的一個(gè)重要組成部分。這一發(fā)現(xiàn)甚至可能導(dǎo)致對(duì)消除時(shí)差或冬季抑郁癥影響的新認(rèn)識(shí)。

（5） 3D細(xì)胞：2002年，一種拍攝細(xì)胞3D圖象的技術(shù)克服了重大技術(shù)障礙，揭示了細(xì)胞結(jié)構(gòu)執(zhí)行某些基本生命程序的過程。

（6） 我們最古老的祖先：研究人員在西非古查德湖畔發(fā)現(xiàn)了一個(gè)600萬至700萬年間的靈長(zhǎng)目動(dòng)物頭蓋骨。該頭蓋骨化石幾乎比任何已知的（包括人類，但不包括其他猿類）靈長(zhǎng)目動(dòng)物要早幾乎300萬年。

（7） 生物恐怖主義：生物恐怖威脅是2002年的一個(gè)熱門話題，但卻很少有人采取任何直接的行動(dòng)。

4 2003年世界十大科學(xué)進(jìn)展中的生物學(xué)成就

（1） 破譯精神疾病之謎。研究人員識(shí)別出可增加精神分裂癥和抑郁癥等遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)的特殊基因。該研究成果對(duì)于研制治療這類疾病的新藥意義重大。

（2） 小核糖核酸研究繼續(xù)熱門。2003年，科學(xué)家繼續(xù)探索小核糖核酸分子如何影響從早期發(fā)育到基因表達(dá)等多種細(xì)胞行為。對(duì)小核糖核酸分子的研究，將有助于人類戰(zhàn)勝諸如艾滋病和肝炎等疾病。

（3） 單分子研究取得進(jìn)展。生物學(xué)家和物理學(xué)家通力合作，揭示了細(xì)胞內(nèi)單分子的多種活動(dòng)跡象。

（4） 老鼠胚胎干細(xì)胞既能發(fā)育成精子又能發(fā)育成卵子。

（5） 揭示人類Y染色體遺傳秘密。

（6） 腫瘤饑餓療法。在規(guī)模臨床試驗(yàn)中表明傳統(tǒng)化療中使用的抑制血管生成藥可延長(zhǎng)結(jié)腸癌患者的生命。

5 2004年十大科學(xué)進(jìn)展中的生物學(xué)成就

（1） 最小的人。印尼和澳大利亞科學(xué)家在《自然》雜志上報(bào)告，他們從印尼弗洛瑞斯（Florcs）島發(fā)掘出新的人類物種化石。這種“小矮人”只有約1 m高，腦容量?jī)H為約380 mL，生活在距今約18 000年前。

（2） 隱藏的珍寶。在人類基因組中，編碼蛋白質(zhì)的基因序列只占不到2%，而不同基因之間和單個(gè)基因不同編碼區(qū)域之間的那些部分被視為無用的垃圾DNA。實(shí)際上，垃圾DNA的作用比先前想象的要大得多。

（3） 記錄多樣性衰減。從青蛙到蝴蝶，有關(guān)生物多樣性衰減的大型調(diào)查結(jié)果不斷傳來。其中，保護(hù)國(guó)際和世界自然保護(hù)聯(lián)盟組織500多位科學(xué)家，對(duì)全球已知的5 700種兩棲動(dòng)物進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)30%以上的物種瀕臨滅絕。

（4） 到處都是基因。從海洋或地下深處取水，對(duì)里面發(fā)現(xiàn)的DNA進(jìn)行基因測(cè)序；可以識(shí)別出那些極小而且距離我們非常之遠(yuǎn)的生物。借助這種技術(shù)，科學(xué)家們?cè)谠搴５? 500 L水中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多萬種新基因。

6 2005年科學(xué)十大進(jìn)展中的生物學(xué)成就

（1） 觀察進(jìn)化發(fā)生名列前茅。到了2005年研究人員仍在發(fā)現(xiàn)有關(guān)進(jìn)化論的基本要點(diǎn)的新結(jié)果——在流感病毒基因、黑猩猩基因以及棘魚硬鱗的世界中進(jìn)化到底是如何進(jìn)行的？

（2） 植物研究豐收。揭示幾個(gè)有關(guān)植物開花和其他神秘或驚人特征的關(guān)鍵分子線索。比如，植物分子生物學(xué)家找到了啟動(dòng)植物季節(jié)性發(fā)育的信號(hào)。另一項(xiàng)研究的重點(diǎn)是涉及刺激開花的基因，還有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了令人驚異的隱藏的RNA。

（3） 大腦回路與疾病的關(guān)系。精神分裂癥、抽動(dòng)—穢語綜合征以及閱讀困難等癥的根源在于子宮內(nèi)胚胎發(fā)育時(shí)期胎兒的大腦神經(jīng)回路的“錯(cuò)誤連接”。

（4） 關(guān)鍵蛋白質(zhì)的詳細(xì)圖像。電壓門控鉀通道迄今為止最高分子分辨率的圖像。這些通道是負(fù)責(zé)鉀離子進(jìn)出細(xì)胞的看門蛋白，它們?cè)谏窠?jīng)和肌肉功能上的作用同晶體管在計(jì)算機(jī)中的一樣重要。

（5） 細(xì)胞信號(hào)研究又上一層樓。由于同時(shí)跟蹤多個(gè)細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出，人們逐漸了解了細(xì)胞如何響應(yīng)它們周圍的化學(xué)和環(huán)境信號(hào)的過程。

從美國(guó)《科學(xué)》雜志2000～2005年評(píng)選出的歷年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)來看，生物學(xué)領(lǐng)域所占比重是很高的。2000年生物學(xué)成就占50%；2001年為40%；2O02年為70%；2003年、2004年和2005年均為50%。從以上統(tǒng)計(jì)可以得出這樣的結(jié)論：21世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)的預(yù)言將成為現(xiàn)實(shí)。在這些被評(píng)選出的成就中主要集中在生命的起源與進(jìn)化、人類的起源與進(jìn)化、對(duì)人類自身的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)以及生命現(xiàn)象的深層次研究等領(lǐng)域。這些成就無疑會(huì)使人們對(duì)生命有更深刻的理解。

科學(xué)研究國(guó)際化趨勢(shì)日益明顯，國(guó)際合作在科研領(lǐng)域內(nèi)作用不容忽視，打破學(xué)科界限也在科技突破中得到了充分體現(xiàn)。