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2007:令人震动的科学舞台
 
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日期:2008-01-23   作者:匿名   2008年第3期    点击数:9791
2007年的科学研究进展迅猛,许多突破性的科研成果令人啧啧称奇,同时也带来许多令人震动、喜忧参半的问题。比如,皮肤细胞能变成胎儿吗?种族主义是否会借基因个体差异的发现重新抬头?“基因决定论”可能引发基因歧视或“血统论”吗?设法控制全球气候的变暖是否已到了刻不容缓的地步?…… 在这些科学迷思中,有些甚至已经到了探触物种底限的地步,有些则和社会的经济、政治效益捆绑在一起,超出了科学舞台的范畴。

从皮肤细胞迈向人类胎儿

2007年最令人震动的科研进展无疑当属干细胞的研究进展。日本京都大学的教授Shinya Yamanaka 于11月30日在国际著名学术期刊《细胞》(Cell)上发表了工作报告,宣称其研究小组利用改造后的某种病毒(retrovirus)对成年人的皮肤细胞进行了基因改造,使之逆转(reprogram),从而具有了全能干细胞(induced pluripotent stem cells,简称iPS细胞)的特性。

“我们把这些改造过的人类细胞移植到小鼠(mice)体内。经过九个星期以后,我们观察到了肿瘤的形成……这些肿瘤具有类似人类胎儿期的内、中、外胚层(endoderm、mesoderm、ectoderm)组织,” Yamanaka教授说。这一研究成果立即震动了科学界以及社会各界,被视为干细胞研究的一个里程碑。

以往的干细胞研究往往需要使用人类胚胎,或是可能存活发育为人类胚胎的细胞团,从而引起极大的伦理争议。2005年,美国哈佛大学干细胞研究所的凯文·埃根(Kevin Eggan)用胚胎干细胞系代替卵细胞与成人皮肤细胞融合产生“杂种”细胞。这些“杂种”细胞具有干细胞的特性,可以用于研究而不会引发伦理争议。然而,这些“杂种”细胞的基因组是正常人类细胞基因组的两倍,无法完全模拟人类干细胞的特性和应用。2006年,Shinya Yamanaka教授和美国麻省理工学院的科学家鲁道夫·贾尼士(Rudolf Jaenisch)对胎儿小鼠的皮肤细胞进行基因改造,使之具有胚胎干细胞的特性并可在体内参与胎儿小鼠的发育,在当时被同行赞叹为“令人目眩神迷”。仅仅过了一年,类似改造就在成年人类皮肤细胞上取得了成功。这为人类干细胞研究工作扫清了伦理争议的障碍。

Yamanaka教授说:“我们现在可以建立针对每个病人或特殊疾病的特异性iPS细胞,然后产生不同种类的细胞,比如心脏细胞、肝细胞和神经细胞。这些细胞可以用来研究疾病机制和筛选安全有效的药物。如果我们能够克服安全问题,人类的iPS细胞可以用来进行移植治疗。”不过,Yamanaka同时强调,“现在就认为胚胎干细胞可以完全被iPS细胞取代为时尚早”。《科学》(Science)杂志的主编唐纳德·肯尼迪(Donald Kennedy)说,我们认为“有相当的理由继续进行胚胎干细胞研究。新技术可能存在一些尚未被认识的风险。”

距离iPS细胞的研究进展仅仅数月,一家进行干细胞研究的美国加州私人企业Stemagen宣布,他们成功地从成年人皮肤细胞克隆出了人类胎儿。

和Yamanaka的基因改造技术不同,Stemagen采用的是核转移(nuclear transfer)技术。核转移技术并不新鲜,早在1996年,苏格兰的罗林斯研究所就用这一技术孕育诞生了世界上第一个克隆动物---克隆羊“多利”。只不过这一次该技术用到了人身上。Stemagen将成年人皮肤细胞核转移到人卵细胞中,核转移后的卵细胞在体外培养时显示出了如同人类胎儿的发育进程。

虽然Stemagen宣称在世界上第一个成功克隆出人类胎儿,但它并非第一个利用成年人皮肤细胞进行核转移实验的工作。四年以前,中国上海第二医科大学的盛惠珍教授在中国的《细胞研究》(Cell Research)上发表文章,宣布将不同年龄段的人类皮肤细胞核转移到兔子的卵细胞中,得到的细胞具有人类胚胎干细胞的特性,可以进一步发育成神经细胞和肌肉细胞。

如此看来,从皮肤细胞迈向人类胎儿只是一个时间的问题。然而,这样的实验背后可能潜藏着尚未认识、无法控制的风险。尤其是人和动物的混合实验,跨越了物种之间的界限,所潜在的风险无法预计。尽管生物基因主要存在于细胞核中,但是否据此就能认为移植了人类细胞核的动物卵细胞不受少量“残留”动物基因的影响,或该影响可以忽略不计,人们仍然心存怀疑。

我们为何如此不同---人类基因组个体差异

世上没有完全相同的两个人,犹如没有相同的两片树叶一样。且不说不同人种之间身体发肤的明显差别,就是在同一种群中,人与人之间也是千差万别。有些人有过目不忘的天才,有些人却深受健忘症的困扰;有些人祖祖辈辈都是小个子,有些人易受心脏病的困扰……在科学还不发达的古代,人们相信每个人生来就注定有不同的命运。近年来,人类基因组个体差异的发现揭开了这些差异背后的遗传原因。

唐纳德·肯尼迪评论道:“2007年的突破性进展无疑是人类、基因组(genome)和遗传学。不过我们不是特指‘人类基因组’(THE human genome),而是指你或我的特异性基因组。”

七年前,人类基因组第一次完成了全面扫描。自此以后,“每一个新的基因测序和对每一个新人类个体的研究都为基因组的全景图描画了更多的细节。”《科学》杂志的新闻撰稿人伊丽莎白·彭尼斯(Elizabeth Pennisi)说,“2007年,研究人员大量揭示基因组在人与人之间存在个体差异,并称,这些遗传差异和复杂疾病以及个人特征有关。”

2007年中,科学家找到了和糖尿病、艾滋病反应(Host control of HIV-1)、身高、冠心病相关的基因,以及欧洲人控制头发、眼睛、皮肤颜色的基因。

虽然这是“人类基因组个体差异”研究大放异彩的一年,但关于“人类基因组个体差异”的概念和讨论却并非自该年开始。在2003年的美国人类学联合会(American Anthropological Association)年会上,密歇根大学医学院(University of Michigan Medical School)的杰夫·隆(Jeffery C. Long)作了题为“人类基因组个体差异:微观进化的结果”的报告。在这篇报告中,隆指出,“没有两个基因组是完全等同的……这些差异是由随机进行的基因突变造成的。人类基因的差异和地理环境有关系。在欧洲和亚洲的人群中,核苷酸(基因的基本组成成分---笔者注)差异的程度彼此类似,但是非洲人之间的差异要大得多。”他同时指出,人与人之间的基因距离(Genetic Distance)和他们之间的地理距离成正比。

值得注意的是,隆提出,传统意义上的“人种(Race)”概念并不精确,在讨论人类基因组个体差异时,应该采用相对准确的“种群(population)”概念。他说,早先的“基要主义者”(Essentialist)把人种定义为由不同的解剖学特征所区分的人群。这种解剖学特征是由先天遗传决定的。尽管“基要主义者”胡顿(Hooton)曾经观察到在所谓同一“人种”之中也存在着基因差别,他把这些差别看作“噪音”信号而予以忽视。相反地,达尔文进化论中最精彩的概念之一就是这种同一“人种”内部的基因差别,被视为不同“人种”间基因差异的基本来源。”

隆在报告中引用了1999年发表在《自然-遗传学》(Nature Genetics)上的一项工作,表明在与血压相关的基因研究中,人类和黑猩猩分别存在固定不变的基因保留位点,分别特有的基因变化位点,以及彼此内部都引起差异的基因位点。隆不由问道:“在同一个物种内部可能存在多少基因差异位点?多少位点是具有物种特异性的?”

其实,有关物种特异性的基因差异位点研究已经开始逼问物种起源了,“疯狂”一点的问法是,如果物种特异性的基因保留位点发生了强制性的变化,是否会改变物种的特性甚至产生新物种?

这样“疯狂”的问题还是留给生物学家去伤脑筋吧!“人类基因组个体差异”最现实和乐观的用处就是建立个人自己的基因图库。这将有助于医生判断个人发生遗传病的几率以及对药物的反应,从而实现“个性化”治疗。然而,目前进行基因组扫描的费用约为30万到100万美元,对一般大众来说还是太贵了。

希望基因组扫描技术“不是用于追求财富,而是出于科学研究的目的或用于个人的医疗救治”,肯尼迪倡议。这一技术可能会引发一些新的社会问题,诸如新“血统论”--基因歧视,以及基于“人种”间基因差异的种族歧视。未来如何,只能“摸着石头过河”,在实践中摸索了。

全球变暖何时休:科学问题vs.政治经济问题

全球变暖,或者精确一点说,全球气候变化(Global Climate Change),早已引起广泛讨论和密切注意。去年的《科学》杂志就嚷嚷着要让各国政府,尤其是美国的布什政府拿出办法来。办法是早就有了一个,那就是1997年的《京都议定书》,规定主要工业发达国家要减少温室气体,主要是二氧化碳的排放量,从而减少温室效应,延缓地球变暖的趋势。然而,美国总统布什不满该协议的内容,宣布要以自己的方式来解决温室效应问题。不过,事实如何呢?肯尼迪主编批评他:“长久以来从未成功减少温室气体的排放”。

不仅如此,肯尼迪还爆料说,美国疾病防治中心(the U.S. Centers for Disease Control and Prevention)的负责人茱莉·格伯丁(Julie Gerberding)曾向国会报告全球变暖会影响公共卫生健康状况。“茱莉的报告被白宫调阅后送往参议院和众议院,其中整整六页她关于气候变暖的报告从文件中消失(blacked out )了。” 肯尼迪说,“这里有些不为人知的幕后故事。”

到底发生了什么,大众现在无从知道。但是全球变暖这个事关所有地球人的问题必须要解决,不管它被看作是一个科学问题还是一个政治经济问题。



胡一昕,《华盛顿观察》2008年第3期,1/23/2008
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