基因:生命奥秘的真谛
“种瓜得瓜,种豆得豆”是生物遗传特有的缜密逻辑。遗传,是由基因而起;变异,也是由基因而起。古代人对生命现象当中的遗传和变异现象,一直就很关注。为什么自家的孩子,长得像自己?为什么邻家的姑娘长得漂亮,和邻家的大人类似?面对这些现象,古人渴望知道藏在这些必然规律背后的本质。而研究还是需要从身边的小动物和植物着手,人们由此一点一滴地积累着知识。
1928年,英国科学家进行了肺炎双球菌的转化实验。显微镜下,表面光滑的菌株是有害的,会导致小鼠死亡;表面粗糙的菌株是无害的,小鼠安然无恙。但当科学家把无害的活细菌与有害的死细菌的混合物注射到小鼠体内时,小鼠也死亡了。这说明,有害死细菌内有一种物质可以引起无害活细菌的突变,产生了有害菌,那么,这种物质到底是什么呢?科学家把有害菌中的各种化合物提取并分离,单独与无害菌混合,最终发现只有有害菌的脱氧核糖核酸(DNA)和无害菌混合培养才会出现有害菌。由此,科学家们初步得出DNA是遗传物质的重要结论。后来,人们经过多次实验,最终确认了DNA确实是遗传物质,后来又确认了DNA拥有双螺旋的稳定结构,并制作了DNA的双螺旋结构模型。
DNA的作用和结构的确认,开启了分子生物学的大门,生命科学的新时代从此开始。
人们在此基础上开创了DNA重组技术。1973年,人类第一次成功地完成了基因克隆实验;1981年,培育出第一只转基因小鼠;1983年,培育出第一例转基因烟草;1991—1992年,培育转基因玉米与小麦获得成功。1996年,克隆羊多莉诞生。
DNA双螺旋结构模型。摄于辽宁省科学技术馆
进入21世纪后,基因工程研究进入鼎盛时期,在医、农、牧、渔等学科都得到了广泛应用。同时,蛋白质工程、酶工程、发酵工程等相继产生,这些科研成果将会给我们的生活带来更多便利。
那么在这个遗传技术异军突起的时代里,中国有哪些规划呢?又将会为我们的生活带来哪些变化呢?其实基因就好比一个巨大的宝库,短时间内根本不可能研究彻底。只有规划好了,一步一步实现研究,一步一步推动其实际应用,才能挖掘出这宝库里丰富的宝藏,为人类的生存和发展做出贡献。
中国的基因研究计划:提高生存质量的宝藏
中国十万人基因组计划:于2017年12月28日正式启动。本计划将获取我国10万人的健康数据,完成全基因组测序和数据分析,构建中国人基因组变异图谱,从而绘制多组健康地图。为今后中国人更好、更健康地生活,提供基因层面的保障。
中国新生儿和胚胎两大基因组计划:于2016年8月7日正式启动。计划将在未来的5年内开展10万例样本的新生儿基因检测,旨在构建中国新生儿基因组数据库,建立新生儿遗传病基因检测标准,制定新生儿遗传病遗传咨询标准,将会大幅减少残障儿童出现的可能性。
百万人群基因组测序计划:于2017年10月29日在江苏正式启动。该计划准备在南京江北新区建立超大规模的DNA测序平台和生物医学大数据分析中心,通过队列研究和百万人基因组DNA测序,建立中国人群特有的遗传信息数据库。(www.xing528.com)
个人基因组计划中国项目:于2017年10月29日启动。中国是亚洲首个启动个人基因组计划的国家,旨在建立一个非营利性的基因组资源共享平台,由参与者个人自愿公开其基因组、生物样品、病史、血型等信息,共享给全球各地的科研工作者,从而最大限度地推动人类对自身基因组的认识。
地球生物基因组计划:目标是破译地球上所有生命的基因组,其项目组成员由多国科学家组成,有多位中国科学家参与其中。
基因,一切生命个体特点的原初,人类生命质量的基石。基于大数据平台上的生命基因的大数据库分类构建,也将是中国在未来向世界人民献上的一份大礼。
基因科技与未来生活的交融
说了这么多基因工程的发展成果,似乎和我们的日常生活离得有些远。基因难道不能给我们的生活带来一些看得见、摸得着的改变吗?其实是有的,随着基因组检测技术的发展,相信在未来,我们每个人都会拥有自己的基因组,通过分析基因组,就会有很多有针对性的改变。现列举一二例如下:
制作最适合自己的美食:每个人喜欢的食物和最有利自己健康的食物,都在基因层面有迹可循。了解自己的基因后,就能选定最适合个人口味和健康状况的食物。
选择适合的生活环境和运动娱乐方式:基因技术对每个人的特点加以分析,可以选择出最喜欢和最适合的工作和生活环境。还能拟定最好的运动方案,最大限度推动人们选择最健康的生活方式。还有娱乐方面的喜好也会受基因的影响。比如,我们喜欢的音乐旋律、颜色类型,都和遗传有关,当然也受到后天教育的影响。
几乎所有疾病都可以被预防:通过基因检测,每个人在遗传方面的弱点得以明确,能够预测大多数有可能患上的疾病。通过基因技术可以完全避免遗传疾病的出现。对心血管病、糖尿病和癌症这类在基因和环境共同作用下出现的疾病,当我们了解到遗传风险,以及这些遗传风险与环境的关系时,就能更有针对性地加以预防。
根据基因选药物:不同的基因特点,决定了相同药物对不同人的不同治疗结果。在未来,我们的基因数据可以在医学数据库当中保存,有治疗权限的医生可以直接获取患者的有效药物目录,这样每一次用药,都将是针对个体的,切实做到安全、有效。
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