遗传学家赵寿元谈——基因组研究引出的人文科学问题，本文主要内容关键词为：基因组论文,人文科学论文,遗传学家论文,赵寿元谈论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
大家知道，人基因组由30亿个、4种核苷酸排列而成。 所谓基因组是指生物体的一整套基因，人有人的基因组，狗有狗的基因组；你有你的基因组，我有我的基因组。这些基因组决定了我是人，不是狗；我是我，不是你。
现在人们碰到的一个问题是，在人类基因组约10万个基因中，有些基因可能与疾病有关，即遗传病。遗传病与先天性疾病不一样，它并不是一出生就发病，很可能是到了青春期以后，甚至到了中年才发病（如青光眼），这就涉及和引发出许多新问题。从医学上讲，有可能因此产生一种预测医学。现在的医学是诊断医学，根据患者的症状作出诊断。预防医学是根据病原作预防，不让病原体入侵或发展。而预测医学是指一个人生下来，对其基因组结构作出分析后可预测这个人患某种病的危险性可能要比其他人高。至于日后这个人是不是真的发病，那还要看与环境因素的相互作用，但是他患某种病的几率比别人高。针对预测医学这一新情况，国外现在已有人在讨论，这是否涉及个人的隐私，因为一旦公布了个人的遗传资料，其后果就是人寿保险公司可能拒绝他保险，医疗保险对他的收费将会增加等。如果有些病很严重甚至是致命的，这个人的就业、找对象谈恋爱就会发生问题。类似这些问题属于个人隐私，所以一些国家，如英国、美国已通过立法规定，个人的DNA 数据不能作为保险的依据，这是遗传学研究的结果影响社会、经济生活的典型事例。
基因组研究与伦理学的关系，主要是基因治疗引出的。现在国际上有人考虑采用子宫内基因治疗，即婴儿还没有出生在子宫内实施治疗，更进一步是对双亲的生殖细胞进行基因治疗，这涉及到伦理学或者人种改良问题，这些是在医学上碰到的问题。
另外，当前大家议论较多的转基因食物的安全性问题。所谓转基因食品或称遗传修饰食品是将某种有用的基因通过基因工程载体导入现有的动植物体内，使其品质、产量发生改变。通常要贴上标签，注明这是转基因食品。近年来，一些发达国家的公众纷纷抵制转基因食品，担心食用了转基因食品会对健康产生潜在的危害。特别是有报道说，有些实验室对小鼠喂以转基因食品后得了一些病，更引起人们的恐慌，后来经验证不是那么回事。此外，在转基因操作过程中，要有一些标记基因或选择基因转进去，有人担心，如果抗卡那霉素、抗链霉素、抗青霉素基因转到食物中，人吃了以后，是否日后注射抗生素会失效，这些都是公众担心的问题。这些究竟是事实还是猜测？如何向公众说明这些问题？
在基因工程一开始时很多人都担心，实验室里把多种生物的基因拼接在一起，将来万一拼接出一个无法治疗、无法抗拒的怪物怎么办？如再感染人体，那会对社会带来难以估量的危害。所以一开始搞基因工程的时候，对实验安全的要求非常严格，要有负压装置，实验室里的空气压力要比室外的压力小，这样门一打开，只可能是外面的东西进来，里面的东西出不去，所有出去的东西都要经特殊处理包括空气都要过滤。可是，以后的基因工程实验事实表明这些顾虑是多余的，于是公众的忧虑也就逐渐消失了。
我想重点谈一下当前很热的克隆人（个体克隆）的问题。自英国罗斯林研究所维尔穆特小组的多利羊问世以来，当时就引起了科学界对其可行性、可靠性的质疑。接着美国夏威夷大学和日本东京大学合作，用类似的克隆路线克隆出50头小鼠，日本又克隆出两头奶牛，表明这条技术路线是可行的，存在的只是效率问题，而非能不能的问题。由此提出了克隆人的问题，很多人对此很恐慌，一些国家已经以立法形式予以禁止，但是否禁得了？去年一家美国公司（先进细胞技术公司）宣布把人的体细胞移植在去核的牛卵细胞里。多利羊是羊的体细胞同羊的去核卵细胞融合后发育而来的，现在是将人的体细胞移到牛的去核卵细胞里，而且据说在体外已开始像胚胎一样地进行细胞分裂，只是实验到此为止没再做下去。
做这项工作的科学家有一段故事。90年代初，他在麻省大学读博士学位时，就在实验室用自己的细胞移植到兔子去核的卵细胞里，并进行了分裂，后为他的导师发觉后制止，不准他做。但他拿到博士学位后到了那家公司工作后不久又故态复萌，用自己脸颊上的细胞移植到去核的牛的卵细胞里，这样的实验更引起大家的反对，万一搞成的东西算什么？算不算克隆人？因为牛的卵细胞不可能再移到人的子宫里去。如果移到牛的子宫里，生下来的东西算什么？当然后来这一实验没有做下去，但是这件事已引起大家的注意，这家公司的股票价格马上就上去了。今年初，韩国大学一家医学院做了人的体细胞克隆，把妇女的卵丘细胞移到妇女的去核的卵细胞里，在体外让其分裂，这一实验做到胚胎细胞分裂，没有再做下去。
从以上情况看，尽管各个国家都禁止克隆人的实验，但实际上还是不断有人在做。这也是需要社会科学家一起来讨论的事，克隆人究竟该不该做？该不该做的前提是要分析，克隆人究竟会对人类带来哪些利弊，权衡利弊后有助于确立我们在这个问题上的态度。
当然现在即使要克隆人也还有技术上的问题。我们知道，多利羊的体细胞是来自一头6岁母羊的体细胞，从遗传学来讲， 细胞每分裂一次，染色体的长度（端粒结构）就会缩短一些。经过40—50次的分裂，梁色体缩短到一定的长度，细胞就死亡了。生殖细胞里有一种酶，在细胞分裂时，这种酶合成一段接上去，所以生殖细胞里的染色体不会缩短，能不断分裂。体细胞里没有这种酶的活性，所以每分裂一次就缩短一段。有人提出，一般羊的寿命是10多岁，多利羊是取自6 岁母羊的细胞，所以要问，它是否一生下来就已经是6岁了？ 多利羊的寿命有没有正常羊那么长？这些都需要进一步观察，如果观察的结果，其寿命要比正常的羊短的话，那对克隆人会带来问题。如果一个70岁的老先生要克隆个体的话，那生下来（克隆）的小孩是否也已是70岁了？如果要复制爱因斯坦，爱因斯坦逝世时是76多岁；如果是他的细胞保留下来进行复制，那么刚生下来的这个个体是否已是70多岁，能不能再长到爱因斯坦的年龄，这些是科学家要解决的问题。需要社会科学家回答的问题是，知识和才能是否是与生俱来的？另外不少文章认为克隆人违背了伦理学，但究竟违背什么伦理学？这些方面都还未见到有说服力的解释。
对伦理学一词，《辞海》上的解释是：伦理就是人的处事准则和道德规范，合乎常理的就是符合伦理，反之就是不合伦理。实际上所谓的常理，各个社会有不同的准则，封建社会是女子无才便是德，鼓吹三从四德是合乎伦理的；西方社会认为试婚有了孩子再结婚是人之常情等。人工授精一开始大家也不接受，后来才慢慢地为人接受。现在不光是接受，而且还打出旗号要“名人”的精子授精，这在20年前肯定是被认为违反伦理的。所以对伦理怎么看，需要社会科学家一起来分析解剖。
生物学界反对克隆人的意见主要是认为，这样做会减少群体中等位基因的多样性。因为一个群体里如果都是克隆出来的基因，完全是相同的等位基因，缺乏基因多样性，日后一旦环境有变化，生物对环境应变的能力下降，这将影响到物种（种族）的生存。从生物学角度看，这是完全正确的。譬如现在讲要克隆大熊猫，国内科学家把大熊猫的体细胞导入兔子去核的卵细胞中，已经做到了胚胎分裂。反对的人说，这样做会减少种群里基因的多样性，都是一个拷贝出来的，大家的基因组都是一样的，无异于近亲繁殖，疾病的发生率高，对环境的应变力低，并会影响到种群的生存。这些在生物学上都是完全合乎科学的。但是仔细想一想即使克隆人，有没有可能做到像工厂流水线生产那样，把一个人克隆成1万个，10万个？我认为在可预见的将来没有这种可能！ 理论上的想象与现实的差距太大。
有些人可能要问，克隆人到底有哪些用处？我想用处之一是可以克隆靓男倩女（克隆模样），从生物体的外形、形态、容貌，克隆体是可以做到一样的。
第二个用处是可以人为地保持人群中的合理性比。现在我国的性比已出现不平衡，男多女少，在出现较大失衡的情况时，就可以克隆一批女性，以达到性别平衡，这有利社会发展和社会安定。
第三，有助于保存珍贵的少数民族遗传的组成。现在国家日益开放，少数民族隔离群体的基因组之间的交流日益频繁，对搞遗传学研究的人来说，相互隔离的少数民族人群对比较研究种族间的基因差异是十分难得的材料。能不能用克隆的方法，把少数民族的基因成份保存下来。
第四，男性中有一种无精子患者，正常的男性一天可生成2 亿个精子，那些不能形成精子的男性当然可以采用人工授精的方法，但感觉上总是人家的孩子。如果用克隆的办法，这些男性患者就有自己的亲生骨肉，这从医学上讲不失为一种可选择的方法。
第五，对我们来讲很重要的是研究知识与才能的获得。遗传和环境起的作用，究竟是哪一个为主？或者是起多大的作用，在遗传学或者心理学中一直存在着nature和nurture的争论，前者是遗传的本性， 后者是后天的教育、教养、社会的影响等等。如果克隆的话，这个人在遗传上完全是等同的，可以研究其在何种情况下是怎样成长的，而且可以有对照。如果这个人在某种遗传背景、环境条件下形成某种情况，具有某方面的专长，那按照他复制出来的克隆人在遗传上是完全等同的，看看在不同的环境下是否还会有完全相同的情况。类似这些问题就是制备遗传学与环境相互作用的很好的模型。
第六，可以保持或增加对生理性状有益的基因在群体中的频率。如健康人的某些基因对癌症没有易感性等，类似这些有用的生理性状的基因的频率可以保存下来甚至可以人为地增加。
第七点我认为很重要的，即有没有可能不克隆人而是克隆人的部分器官。这已不是体细胞克隆的问题，而是胚胎发育的问题。在70年代，有一位女生物学家Mintz，将不同毛色的小鼠胚胎细胞构建成嵌合胚胎，生下的小鼠的毛色是黑白相间的，也就是说，决定小鼠毛色的基因是来自两个亲本。我们知道，一个人也好，哺乳类也好，其早期受精卵胚胎一分为二，二分为四，四分为八，到八个细胞期间，一般每个细胞都能单独发育成为一个个体，保持它的全能性。再分下去，细胞的命运就决定了一些细胞会发育成个体的中胚层，一些会发育成外胚层，另一些发育成内胚层，不同的胚层形成不同的器官。如果我们把人形成某种器官的卵裂球拿出来，与其它动物胚胎形成一个嵌合胚胎，然后发育，这样有没有可能在猪里成长一颗人的心，人的肾脏，使器官移植的供体来源大大增加。这些虽然不完全属于个体克隆的范畴，但也会遭到伦理学方面的指责。
现在回到怎么看待克隆人的问题，我的看法是，如果克隆人是一门科学，对人类有利，那么任何力量都是禁止不住的。或者可以禁止于一时一地，但不可能永远被禁止，这些事实在科学史上太多了。当然，如果是伪科学，那么随着科学的进展它会趋于消亡。所以我觉得这个问题不仅需要生物学家、遗传学家从科学上来研究，同时还需要社会科学家加以研究，要在公众场合作宣传。
遗传学中的一些与哲学有关的问题，也需要社会科学家一起关注和研究。我感兴趣的是在认识论上的还原论与整体论的争论。我是倾向于还原论的。在今年四月份的Science杂志上有一组文章， 总题目是“超越复杂性”，文章作者有物理学家、化学家、生物学家，也有经济学家、气象学家。这组文章提出了一个重要问题：复杂性与简单性的相互关系。即一个复杂系统的属性能不能用构成它的最主要的基本组成的规律来加以认识；表现出非常复杂行为的生命系统能不能用构成生命系统的最基本的规律加以阐明？如果能的话，那就是还原论。反对这一说法的观点认为，一个复杂系统所包含的属性、行为仅靠它的简单组成的行为是无法加以解释的。这个问题涉及到生物学和物理学的关系问题。目前，国际上生物学界提出了一个新的发展方向，叫作BioX。X 是指生物学以外的任何其它学科，BioX则是生物学与这些学科的交叉学科。现已出现了生物物理、生物化学、生物数学、生物信息、生物医学等交叉学科和新的研究方向，这其中有理论的问题，有应用的问题；与哲学有关的有生物哲学、生物伦理学等，这些都是生物与其它学科交叉的产物。
大家知道，物理学的规律是最简洁的，而生命系统是一个复杂系统，如果生物学能够容纳物理学，而物理学能够进入生物学，这就说明在生物学一个复杂系统中有物理学可以解释的地方，它的简明性可以来说明你的复杂性。同时在Nature杂志上有报道，美国许多有名的大学纷纷开始注重生物学和物理学的交叉，盖了大楼，让生物学家和物理学家在一起工作。从发展的趋势来看，说明物理学是可以进入生物学，生物学中有物理学家活动的空间。从生物学、遗传学的发展来看，很大部分是得益于物理学的介入。
当前，遗传学的发展可以1953年为界。1953年以前的遗传学是杂交科学，无论是动物实验，还是植物实验或者微生物实验，都是通过杂交、通过分析杂交后代的性状改变来认识基因、认识基因的行为、认识基因在染色体上的位置，这时的基因是一种只能间接进行分析的遗传单位。1953年以后，随着沃森、克里克对DNA双螺旋结构的阐明， 基因成为可以直接分析和操作的具体的物质。正因为基因是一种物质，它可以像无机物那样克隆出来，把基因拿到手，通过切割、拼接，进行重组，这样就能研究各种各样的遗传性状。基因的分离也好，它本身的结构功能也好，用的都是物理学或化学的概念和手段。这是遗传学发展的分界线。以前通过杂交，现在则主要是通过对基因物质具体的结构、功能加以认识。按这一发展的源泉可追溯到1933年量子物理学家尼尔斯·玻尔发表的一篇题为“光与生命”的短文，他明确指出，生物学如果用物理、化学的概念作为研究手段，生物学就会进入一个新的阶段。当时还完全没有生物学和物理学交叉的概念。另外一位在分子生物学发展上有很重要贡献的科学家德尔布吕克，是一个研究噬菌体的物理学家。噬菌体是最简单的生物，它只有蛋白质和核酸。通过这种最简单的物体可以研究复杂生物体自我复制这样复杂的过程。德尔布吕克后来在冷泉港建立了一个噬菌体小组，讲授噬菌体课程，在分子生物学中起了非常大的历史性作用。
另外，还特别要提到的是欧文·薛定谔。他于1943年作的“生命是什么”讲演，把一些基本的物理学概念引入到生物系统，把负熵、密码等概念引入了生命系统，由此吸引了更多的物理学家进入生命科学领域。物理学家介入生物学领域有两个目的，一是从生命系统来看原有的物理、化学规律能不能解释生命现象；如果不能，那另外一个目的就是，在生命系统中有没有不同于已有的物理化学规律的另一种规律？正是在物理学家参与的背景下，生命科学才会出现DNA 双螺旋结构模型这样的研究，将生命作为一种具体物质的运动形式来加以研究。沃森本人就是从噬菌体小组里培养出来的生物学家；克里克是搞X 光衍射的物理学家。生物学家和物理学家使生命科学研究跨入了分子生物学时代。但是，物理学家进入生命科学领域时提出的两个问题仍是当前生物学家、物理学家和哲学家所关注的。
（江世亮整理）