近日，由美、英、日、德、法、中等6 国科学家参与的人类基因组
工作草图的测定工作已经完成，这是人类破解生命奥秘的一个新的里程
碑。这一消息引起了全世界的广泛关注，一些敏感行业如股票业、科技
界、教育界、企业界、医疗卫生界、风险投资业、保险业等更是反应强
烈。为什么人类基因组全序列测定工作会如此牵动社会各界呢？

    首先要搞清什么是人类基因组？简单地说，人类基因组是人类的遗
传物质（其化学本质是脱氧核糖核酸，简称DNA），包含所有的基因序
列及非基因序列。人类基因有三类，它们分别编码蛋白质、转运核糖核
酸和核糖体核糖核酸，其中编码蛋白质的基因大约有10万个，它们在表
现各种生理作用和生命现象中起决定性作用，是最重要的一类基因。由
于基因是遗传物质，所以由其决定的生理功能和生命现象也可由上一代
遗传给下一代，并且代代相传下去。

    其实，人类在很久以前就知道“种瓜得瓜，种豆得豆”这一自然现
象，但并不清楚这种现象的科学道理，100多年前，遗传学家才把它归
结为遗传现象，并提出基因的概念。当时的基因概念是：决定某一特定
遗传性状的物质就是基因。决定瓜和豆的遗传性状不同是因存在不同的
基因所致，同样，在人类，不同肤色、头发、眼睛也由不同基因所致。
在20世纪40年代，DNA的化学本质搞清后，基因研究进入了新时代（称
为分子生物学时代）。现在已经知道，人类的生、老、病、死，喜、怒、
哀、乐，健康状态，心理状态，甚至生态环境、生物进化等等都与基因
密切相关。

    现在的基因概念更加具体了，它是DNA分子中一段能表现生理功能
的序列。基因与人类生活和生存关系最为密切。

    临床医生经常会遇到这样的情况：在某些家族中徘徊着某种疾病的
“幽灵”，使这些家族内部一代一代发生着某种相同的疾病。现已清楚，
这个“幽灵”就是致病基因。致病基因是由正常基因经变异而形成的。

现已发现由致病基因引起的遗传病有6000余种，它们也称单基因病，因
为主要的疾病“幽灵”——致病基因只有一个。阐明单基因遗传病的基
因原理是基因研究的重大突破。

    随后，人们很快明白，实际上所有的人类疾病都是基因病，除上述
单基因病外，还有多基因病，如：恶性肿瘤、心脑血管病、精神神经性
疾病、糖尿病、风湿病、免疫性疾病等等。另外，还有获得性基因病，
由病原微生物侵入人体所致，如艾滋病、乙型肝炎、结核病等等。更重
要的是，科学家发现，不论单基因病或多基因病，在发病过程中实际上
都涉及很多基因的作用，只是被涉及基因的作用有主有次，有前有后。
因此，在基因研究的观念上发生了根本性变化，认为欲搞清任何一种疾
病发生发展的机理或某种健康状态的机理，必须从基因组层次上搞清涉
及疾病或健康状态的所有基因的变化规律，而不只研究某个基因。由此
孕育出人类基因组计划这一最伟大的科学工程。

    这个投资30亿美元的人类基因组计划的主要目标是测定人类基因组
全序列。人类基因组DNA由4种核苷酸按一定的顺序排列而成，由于DNA
所含核苷酸总数为30亿对，欲将基因组全序列顺序排列出来（即测定）
是非常复杂而困难的任务。为了把如此庞杂的序列顺序有效地排列出来，
科学家想出了一整套办法，简单地说是按不同尺度把人类基因组分成若
干区域，每个较大的区域再分成小区域，然后把每个小片段的序列拼接
成小区域，由小区域序列拼接成大区域，再把大区域序列拼接成全序列。
在专业上，上述过程叫“作图”。大尺度作图称为遗传连锁图，这张图
可告诉我们哪些遗传基因位点在基因组的什么位置，相邻的基因位点之
间的距离有多大（遗传连锁距离由“厘摩”度量）。中等尺度作图称为
物理作图，它把遗传标记定位在基因组中，使我们能在比较精细的水平
上认识基因组序列的相对位置，小尺度作图称为单核苷酸多态性（SNP）
作图，这种作图所采用的遗传标记SNP数量更多，彼此间的距离更小，
所以确定序列之间的相对位置更准确。除此之外，还需作一个“转录图”，
转录图即是把所有基因定位在基因组的不同位置上。所以，总起来说，
人类基因组计划要作5张图：遗传连锁图、物理图、SNP图、转录图和序
列图，最终目的是获得序列图。

    目前获得的为工作草图，完全的序列图还需2年时间才能完成。

    人类基因组草图的绘制是国际科技合作的成功典范。它于1990年首
先在美国启动，很快便得到国际科学界的重视，英国、日本、法国、德
国和中国科学家先后加盟。它充分显示了多国合作在当代科研中的重要
性。中国虽然参与最晚，而且是唯一的发展中国家，但中国科学家仅用
半年时间，就基本完成了所承担的1％人类基因组测序工作，从而在这
一科学丰碑上自豪地刻下了中国人的名字。

    人类基因组研究已经在科学、社会和经济等方面显示出巨大的意义
和价值。在科学上，基因组结构和功能的阐明给信息科学、材料科学等
新兴学科的发展带来无限机遇，对数理化天地生等自然科学与社会科学
的交叉融合提供了新的机会，对解释生命现象和疾病发生机理提供了新
的可能性，所以，许多人预言，21世纪科学是生命科学世纪，而生命科
学将进入后基因组学（功能基因组学）时代。无疑，基因组科学将成为
领头科学。在实际应用上，基因组科学是基础理论研究与应用相结合的
典范。由于遗传结构语言的破译和基因功能的阐明可直接指导基因产业
和医疗卫生工作，其社会效益和经济效益将不可估量，在基因诊断、基
因治疗、器官移植、法医鉴定、流行病防治、药物制造、食品制造等等
方面都正在发挥着越来越大的作用。大家熟知的一个事例是肥胖基因发
现后，其经济利益已超过1亿美元。基因组产业被称为21世纪朝阳产业，
它的巨额经济效益吸引着投资商和企业向这一领域汇聚，目前美国的一
些著名公司正进行着一场重组和改造，把主要目标放在与基因组相关的
产业开发上。如今，如果有哪家公司宣布克隆到某种有功能的新基因，
其股票马上大幅度升值。人类基因组研究的任何进展都会给“基因工程”
增添强大的驱动力，创造出人间奇迹。

    值得指出的是，基因组研究如同一把双刃剑，在造福于人类的同时，
若处理不好，也会给人类带来灾难，正像原子能既可和平利用又可制成
原子弹杀人那样。我们暂且不论基因武器的潜在危险，仅仅人类基因组
研究所面临的社会、伦理和法律问题也足以引起我们高度重视。

    还必须指出，现在呈现在我们面前的人类基因组全序列乃是一部遗
传结构的“天书”，目前科学家还只能看懂其中一点点内容。完成基因
组序列测定是破解人类遗传奥秘的历史性开端，而不是结束。
（中国医学科学院教授  方福德）
 
(人民日报  2000-06-30)