论文部分内容阅读
基因的研究越来越重视人与动物的对比，以及生理和心理的对比。沿着这两个方向，产生了许多鼓舞人心的结果。
人与夏长类的基因差异
现在研究人员开始要测定尼安德特人的基因组，因为他们是人类已经消失了的表亲。但是，这个任务相当艰巨。德国马克思·普朗克进化人类学研究所与美国、欧洲454家生命科学公司合作，计划启动检测尼安德特人(20万至3万年前生活于中东、欧洲的智人)的基因组，在两年内完成。把尼安德特人的基因组与现代人和其他灵长类的基因组相比较，有助于确认在人与尼安德特人之间的进化联系。而且，这项研究也有助于描绘10万年前人类离开非洲并迅速扩散到世界各地之后的基因变化。现在黑猩猩的基因组也已测序完毕，也准备与尼安德特人的基因组相比较。美国国立人类基因组研究所CNHGRI也制定了一个测序基因组的目标，至少测定在灵长类的进化树上每一种灵长类的重要位置，包括猕猴、猩猩、狨猴、白颊长臂猿和大猩猩。
研究人员发现，从老鼠到猴，再到黑猩猩和人，有一种至关重要的而且是唯一的大脑蛋白基因在发挥决定性作用。这种神秘的基因帮助构建了现代人类的大脑。而这种基因的作用是给予人类以有别于小鼠、老鼠、猴子和黑猩猩的优势和特点——思考和推理。这个发现是在研究与人类有亲缘关系的黑猩猩和猕猴的基因组时发现的。
把这些灵长类动物的DNA与更为遥远的哺乳动物的DNA相比较，研究人员获得了是什么形成了灵长类和人的一些线索，而且是唯一的。进行这项研究的是美国丹佛的科罗拉多大学和奥罗拉的健康科学中心的杰姆斯·赛克拉和其同事。他们把人、黑猩猩和猴子的DNA加以比较，找到了一些在人身上比在黑猩猩和猴子身上出现更多重复的基因。最为重要的是，他们发现有一种被称作DUF1220蛋白的一个片断编码的基因显得特别突出。人携带212个为DUF1220蛋白编码的基因拷贝，而黑猩猩只有37个拷贝，猴子更少，仅有30个拷贝。在老鼠和小鼠的为这一蛋白编码的基因区域只有微不足道的1个。同时在人体内很多地方都能发现这种蛋白，包括大脑的神经细胞中。这种为重要功能蛋白编码的基因多次重复也许是人类有别于其他物种独特的生物学原因。
人与动物基因的类似
人与动物基因的类似首先要追踪到艾滋病病毒，因为研究人员确信人的HIV是来自灵长类动物。
从追踪艾滋病的基因入手，研究人员发现，猴免疫缺陷病毒(SIV)是类似人免疫缺陷病毒(HIV)的一种病毒，现在SIV已追踪到西非的黑猩猩身上。在喀麦隆南部研究人员发现了黑猩猩身上有类似HIV的病毒，这证实了过去长期怀疑的野生动物是HIV的自然宿主。这个发现也支持艾滋病起源的一种假说，即第一个艾滋病病人是通过与丛林中黑猩猩的污染血液接触而感染的，最终这种病毒从民主刚果的金萨沙附近开始蔓延，然后传播到全球。美国亚拉巴马大学的比阿特丽斯·哈恩等研究人员从喀麦隆收集到了黑猩猩亚种的血样。
他们知道这种被捕获的亚种黑猩猩有几只被确认携带有SIV，几乎与人的HIV-1一致，但是尚不清楚为何这种动物拥有SIV。通过对血样的分析，发现黑猩猩体内存在抗SIV的抗体，并追踪到病毒的遗传序列。在此基础上，研究人员推算，约有30％～35％的黑猩猩是SIV携带者。令人惊奇的是，这些病毒并未引起黑猩猩任何类似艾滋病的病症，因为被捕的黑猩猩并未染上免疫缺陷疾病。对此的研究将可能既弄清艾滋病的来龙去脉，也可以找到治愈艾滋病的新线索。
当然人们对自身与灵长类的相似不会感到惊奇，但是如果说一些与人看起来相差十万八千里的动物与人有相似性，就可能让人大惑不解了。但是基因研究的结果却显示了这一点。
美国休斯顿Baylor医学院的乔治·温斯托克等人现在破译了海洋中一种独特生物——海胆的基因组。尽管人与海胆的进化相去甚远，但海胆的基因组与人类基因组还比较相似，比如，尽管海胆没有眼和耳，但却有类似于人类主管视力和听力的基因。海胆的重要性在于它是研究早期胚胎生命进化的理想生物模式。这种生物能产出数百万卵子，在海洋中受精，并形成自由游动的透明的胚胎，因而容易采集和研究。
海胆、人类和其他脊椎动物都是后口动物的成员，这意味着大家在54000万年前具有共同的祖先，而且现在人类的胚胎与海胆的胚胎仍然有相似性。海胆像人而不像昆虫和软体动物，它和海星都有内骨骼。海胆比其他常用的实验动物模型，如果蝇、线虫等更接近人类，但是又比小鼠和鸡等脊椎动物更远离人类。研究发现，海胆的免疫系统最令人吃惊，一些特定的基因参与识别病毒和其他入侵者。人类也有数十个这样的基因，而海胆的这种基因有数百个。这也许是海胆这种生物的寿命可达百年以上的原因，因为它们能防御病毒和细菌。另外，一些被认为是脊椎动物独有的基因也在海胆基因组中存在。比如，人类用于视觉和听力的基因在海胆基因组中也存在，只是功能有所不同。
从老鼠基因感知心理疾病
基因不仅控制人的生理和行为，同时也导致人的心理活动和思维方式的不同。今天，相当多的基因研究结果已经在证明这一点了。
研究人员发现，老鼠大脑中一个单一分子的改变可能减弱老鼠的免疫能力，从而变得敌意增强，回避社交。而这个发现可以找到研发治疗社交恐惧症和抑郁新药物的方法。老鼠与人的习性稍为有些相像，当它们与陌生者，尤其是具有攻击性的同类接触时，它们会显得退缩和不安。美国得克萨斯大学西南医学中心的艾里克·内斯特研究小组进行了一项研究。他们把一只小棕鼠放入一个装有进攻性强的大白鼠笼子内。经过十天的与攻击性强的大白鼠的较量，小棕鼠似乎有了社交恐惧。即使在受到欺凌后一个月，这种在正常情况下群居的小棕鼠也退缩到笼子角落，远离大白鼠和它的其他同类棕鼠。内斯特等人证明，棕鼠的社交退缩是由大脑中的奖励回路所控制的，这个神经回路能够让老鼠在获得食物、性和药物后感到满足。随后内斯特等人又对一组小鼠大脑奖励神经回路中去除了一个关键蛋白，称为大脑衍生嗜神经组织因子(BDNF)。结果去除了BDNF的老鼠不再害怕有攻击性的老鼠。这意味着BDNF是大脑奖赏神经回路中的关键分子。以此分子为基础可以研发出治疗社交恐惧症和抑郁的新药物。
另一方面，抑郁症同样有着基因因素。研究人员从治疗抑郁的药物效果着手也发现了这样的现象。患有抑郁或慢性焦虑的病人被给予药物治疗他们的病症，但在判断这些药物是否起作用之前得花上好几周的时间。美国纽约康奈尔大学威尔医学院的弗朗西斯·李等人发现，易感抑郁的人大脑有一种基因突变，通过基因工程对有相同突变的小鼠研究发现，小鼠出现了经典的啮齿动物焦虑症状，而给予它们治抑郁焦虑的药物百优解也很少管用。这种情况也能解释为何约60％的抑郁病人最初服药也不管用。选择性重吸收血清素干扰剂(SSRI，百优解是其中一种)是广泛用于治疗抑郁的一类药物。它们靠增加血清素而起作用，而大脑吸收血清素又与情绪有重要关联。但百优解又可能阻碍大脑海马回的神经元生长，造成认知和记忆的副作用。
弗朗西斯等人发现，小鼠为脑源性神经营养因子(BDNF)编码的基因产生突变，而这种因子是由大脑分泌并保护神经生长的。基因突变的小鼠表现出抑郁焦虑症状(不对自己的所处的环境感兴趣)，而且百优解对其不起作用。相似地，有这种基因突变的人则易患抑郁症，并且记忆和认知困难。多达30％的高加索人有这种基因突变。如果能发现人们大脑中有无这种基因突变，就会为未来的抑郁治疗提供更好的药物和方法。
[责任编辑] 张田勘
人与夏长类的基因差异
现在研究人员开始要测定尼安德特人的基因组，因为他们是人类已经消失了的表亲。但是，这个任务相当艰巨。德国马克思·普朗克进化人类学研究所与美国、欧洲454家生命科学公司合作，计划启动检测尼安德特人(20万至3万年前生活于中东、欧洲的智人)的基因组，在两年内完成。把尼安德特人的基因组与现代人和其他灵长类的基因组相比较，有助于确认在人与尼安德特人之间的进化联系。而且，这项研究也有助于描绘10万年前人类离开非洲并迅速扩散到世界各地之后的基因变化。现在黑猩猩的基因组也已测序完毕，也准备与尼安德特人的基因组相比较。美国国立人类基因组研究所CNHGRI也制定了一个测序基因组的目标，至少测定在灵长类的进化树上每一种灵长类的重要位置，包括猕猴、猩猩、狨猴、白颊长臂猿和大猩猩。
研究人员发现，从老鼠到猴，再到黑猩猩和人，有一种至关重要的而且是唯一的大脑蛋白基因在发挥决定性作用。这种神秘的基因帮助构建了现代人类的大脑。而这种基因的作用是给予人类以有别于小鼠、老鼠、猴子和黑猩猩的优势和特点——思考和推理。这个发现是在研究与人类有亲缘关系的黑猩猩和猕猴的基因组时发现的。
把这些灵长类动物的DNA与更为遥远的哺乳动物的DNA相比较，研究人员获得了是什么形成了灵长类和人的一些线索，而且是唯一的。进行这项研究的是美国丹佛的科罗拉多大学和奥罗拉的健康科学中心的杰姆斯·赛克拉和其同事。他们把人、黑猩猩和猴子的DNA加以比较，找到了一些在人身上比在黑猩猩和猴子身上出现更多重复的基因。最为重要的是，他们发现有一种被称作DUF1220蛋白的一个片断编码的基因显得特别突出。人携带212个为DUF1220蛋白编码的基因拷贝，而黑猩猩只有37个拷贝，猴子更少，仅有30个拷贝。在老鼠和小鼠的为这一蛋白编码的基因区域只有微不足道的1个。同时在人体内很多地方都能发现这种蛋白，包括大脑的神经细胞中。这种为重要功能蛋白编码的基因多次重复也许是人类有别于其他物种独特的生物学原因。
人与动物基因的类似
人与动物基因的类似首先要追踪到艾滋病病毒，因为研究人员确信人的HIV是来自灵长类动物。
从追踪艾滋病的基因入手，研究人员发现，猴免疫缺陷病毒(SIV)是类似人免疫缺陷病毒(HIV)的一种病毒，现在SIV已追踪到西非的黑猩猩身上。在喀麦隆南部研究人员发现了黑猩猩身上有类似HIV的病毒，这证实了过去长期怀疑的野生动物是HIV的自然宿主。这个发现也支持艾滋病起源的一种假说，即第一个艾滋病病人是通过与丛林中黑猩猩的污染血液接触而感染的，最终这种病毒从民主刚果的金萨沙附近开始蔓延，然后传播到全球。美国亚拉巴马大学的比阿特丽斯·哈恩等研究人员从喀麦隆收集到了黑猩猩亚种的血样。
他们知道这种被捕获的亚种黑猩猩有几只被确认携带有SIV，几乎与人的HIV-1一致，但是尚不清楚为何这种动物拥有SIV。通过对血样的分析，发现黑猩猩体内存在抗SIV的抗体，并追踪到病毒的遗传序列。在此基础上，研究人员推算，约有30％～35％的黑猩猩是SIV携带者。令人惊奇的是，这些病毒并未引起黑猩猩任何类似艾滋病的病症，因为被捕的黑猩猩并未染上免疫缺陷疾病。对此的研究将可能既弄清艾滋病的来龙去脉，也可以找到治愈艾滋病的新线索。
当然人们对自身与灵长类的相似不会感到惊奇，但是如果说一些与人看起来相差十万八千里的动物与人有相似性，就可能让人大惑不解了。但是基因研究的结果却显示了这一点。
美国休斯顿Baylor医学院的乔治·温斯托克等人现在破译了海洋中一种独特生物——海胆的基因组。尽管人与海胆的进化相去甚远，但海胆的基因组与人类基因组还比较相似，比如，尽管海胆没有眼和耳，但却有类似于人类主管视力和听力的基因。海胆的重要性在于它是研究早期胚胎生命进化的理想生物模式。这种生物能产出数百万卵子，在海洋中受精，并形成自由游动的透明的胚胎，因而容易采集和研究。
海胆、人类和其他脊椎动物都是后口动物的成员，这意味着大家在54000万年前具有共同的祖先，而且现在人类的胚胎与海胆的胚胎仍然有相似性。海胆像人而不像昆虫和软体动物，它和海星都有内骨骼。海胆比其他常用的实验动物模型，如果蝇、线虫等更接近人类，但是又比小鼠和鸡等脊椎动物更远离人类。研究发现，海胆的免疫系统最令人吃惊，一些特定的基因参与识别病毒和其他入侵者。人类也有数十个这样的基因，而海胆的这种基因有数百个。这也许是海胆这种生物的寿命可达百年以上的原因，因为它们能防御病毒和细菌。另外，一些被认为是脊椎动物独有的基因也在海胆基因组中存在。比如，人类用于视觉和听力的基因在海胆基因组中也存在，只是功能有所不同。
从老鼠基因感知心理疾病
基因不仅控制人的生理和行为，同时也导致人的心理活动和思维方式的不同。今天，相当多的基因研究结果已经在证明这一点了。
研究人员发现，老鼠大脑中一个单一分子的改变可能减弱老鼠的免疫能力，从而变得敌意增强，回避社交。而这个发现可以找到研发治疗社交恐惧症和抑郁新药物的方法。老鼠与人的习性稍为有些相像，当它们与陌生者，尤其是具有攻击性的同类接触时，它们会显得退缩和不安。美国得克萨斯大学西南医学中心的艾里克·内斯特研究小组进行了一项研究。他们把一只小棕鼠放入一个装有进攻性强的大白鼠笼子内。经过十天的与攻击性强的大白鼠的较量，小棕鼠似乎有了社交恐惧。即使在受到欺凌后一个月，这种在正常情况下群居的小棕鼠也退缩到笼子角落，远离大白鼠和它的其他同类棕鼠。内斯特等人证明，棕鼠的社交退缩是由大脑中的奖励回路所控制的，这个神经回路能够让老鼠在获得食物、性和药物后感到满足。随后内斯特等人又对一组小鼠大脑奖励神经回路中去除了一个关键蛋白，称为大脑衍生嗜神经组织因子(BDNF)。结果去除了BDNF的老鼠不再害怕有攻击性的老鼠。这意味着BDNF是大脑奖赏神经回路中的关键分子。以此分子为基础可以研发出治疗社交恐惧症和抑郁的新药物。
另一方面，抑郁症同样有着基因因素。研究人员从治疗抑郁的药物效果着手也发现了这样的现象。患有抑郁或慢性焦虑的病人被给予药物治疗他们的病症，但在判断这些药物是否起作用之前得花上好几周的时间。美国纽约康奈尔大学威尔医学院的弗朗西斯·李等人发现，易感抑郁的人大脑有一种基因突变，通过基因工程对有相同突变的小鼠研究发现，小鼠出现了经典的啮齿动物焦虑症状，而给予它们治抑郁焦虑的药物百优解也很少管用。这种情况也能解释为何约60％的抑郁病人最初服药也不管用。选择性重吸收血清素干扰剂(SSRI，百优解是其中一种)是广泛用于治疗抑郁的一类药物。它们靠增加血清素而起作用，而大脑吸收血清素又与情绪有重要关联。但百优解又可能阻碍大脑海马回的神经元生长，造成认知和记忆的副作用。
弗朗西斯等人发现，小鼠为脑源性神经营养因子(BDNF)编码的基因产生突变，而这种因子是由大脑分泌并保护神经生长的。基因突变的小鼠表现出抑郁焦虑症状(不对自己的所处的环境感兴趣)，而且百优解对其不起作用。相似地，有这种基因突变的人则易患抑郁症，并且记忆和认知困难。多达30％的高加索人有这种基因突变。如果能发现人们大脑中有无这种基因突变，就会为未来的抑郁治疗提供更好的药物和方法。
[责任编辑] 张田勘