上世纪九十年代的重大科技成就之四

　　基因

　　科学探索和研究工作几百年前就开始了，但是在上个世纪九十年代，整个科学技术的发展出现了以前从来没有的重大变化，可以说是质的变化。这些发明和发现使得人类认识自然界的领域，对自然界进行研究的深度和广度从来没有像今天这样广大;人类利用自然物质提高生产效率，改善生活品质从来没有像今天这样高和快。我们今天生活的方方面面，都或多或少地受到了这些发明和发现的影响。

　　当你坐在书桌前打开电脑，具有纳米材料芯片的计算机通过识别你的虹膜完成身份认证后启动运行，接着你点开浏览器输入网址，网页上出现了哈勃望远镜实时拍摄到的深空影像。其实在这一系列的动作中，你已经享受到了当代四大科技成就带来的便利，即纳米材料、基因、互联网和哈勃望远镜。其中，选定虹膜作为身份识别的标准，是因为每个人的虹膜都具有高度的独特性，其颜色、形态、纹理等都是由基因决定的。

　　基因是什么。当你拿起一面镜子仔细观察，你瞳孔的颜色、鼻尖是勾状还是直状、舌头是否能卷曲、发旋是顺时针还是逆时针等等，这些特征都是由你的基因来决定的。基因是细胞内DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是控制生物性状的基本遗传单位。基因通过控制蛋白质的合成使得不同物种及同一物种的不同个体表现出不同的性状，同时，基因通过DNA复制及细胞分裂将遗传信息传递给下一代。

　　基因的发现。19世纪50年代，孟德尔(Gregor Johann Mendel)发现同一种豌豆可以呈现出白花和红花、高茎和矮茎、绿色豆荚和黄色豆荚等不同特征。在对豌豆的进行长达8年的观察和杂交实验之后，他提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点。20世纪初期，遗传学家摩根(Thomas Hunt Morgan)发现果蝇眼睛有红色和白色两种颜色。通过大量的遗传实验，摩根认识到染色体是遗传因子的载体，遗传因子在染色体上呈线性排列。直到1953年DNA双螺旋结构被发现以后，研究者才确定基因就是孟德尔和摩根发现的遗传因子，其本质就是具有遗传效应的DNA分子片段。自此，DNA双螺旋结构和基因工程将科学家对生命体的研究从细胞水平带入到了分子水平，为生物学研究和医学研究开启了一个全新的时代。

　　基因工程的意义。基因通过控制蛋白质的合成，进而决定着生命个体出生、生长、疾病、衰老、死亡的每一个阶段。人类对基因的研究，意味着可以从分子水平上探索生命的本质。1990年正式启动的人类基因组计划，旨在发现所有人类基因，并分别定位每个基因所在的染色体位置和排列方式，进一步确定每种基因调控的蛋白质及其作用。例如，地中海贫血是由于体内珠蛋白合成不足或者完全缺乏引发的一种严重的溶血性贫血疾病，那么，珠蛋白的合成是由什么基因决定的呢?科学家们通过研究发现，位于第11号染色体上的珠蛋白基因控制了珠蛋白的合成，而珠蛋白基因缺失或发生突变则会导致珠蛋白的合成障碍。于是，通过基因组学研究，地中海贫血就与珠蛋白基因关联了起来。

　　基因工程的应用。正如前面所提到的，地中海贫血症的患者往往贫血严重，常依靠反复输血维持生命，而骨髓移植的治疗方法也因难以找到匹配的供体且治疗费用极高而很难推广。那么，在确定了珠蛋白基因位于第11号染色体上之后，能否通过某种技术修改缺陷基因从而攻克这一疾病呢? 1972年，《科学》(Science)上发表的一篇论文首次提出了“基因治疗”的概念。基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗的目的。随着基因研究的不断深入，DNA重组、基因转移、基因克隆和表达等技术迅猛发展，都为基因治疗奠定了基础。不仅如此，近年来基因编辑技术CRISPR-Cas9迅速发展，基因工程作为一个强有力的技术手段，其应用已经为生物、医药、农业、畜牧和环境等领域带来了重大的突破。

　　基因工程的争议。在人们对未来的憧憬中，基因工程技术就像一只神奇的魔法棒，在科学家手中可以精准地开启、关闭或修改某些基因，生物体的遗传性状可以被定向修改，新的物种可以被创造，定制一只宠物将成为可能。但是，基因工程引发的争议从未停止，人们对于基因工程始终心存忧虑。基因是否真的像整齐排列的积木玩具一样，可以由科学家们随心所欲地增加、减少和修改呢?2007年7月美国马里兰州一位36岁的关节炎患者，在接受基因治疗时意外死亡，继而引发美国对相关基因疗法的重新审查。

　　人类对基因展开深入的研究不过几十年的时间，虽然基因工程技术的发展日新月异，人体自身的基因表达和调控是一个极为精确而复杂的过程，以目前的研究水平就断言部分基因的无用性，或大规模推广基因编辑、基因治疗是非常欠缺考虑的。基因工程的研究成果怎么使用，在哪些范围内可以使用需要经过审慎的思虑。

　　人类一定要对生物技术未来的发展有足够的警惕，在破解基因、复制基因和改造基因的过程中，可能会产生违背人类伦理道德的问题和怪物。生物学研究最终有可能实现某种程度上的长生不老。如果基因改造技术使疾病能够根治，不会衰老，人类繁衍还有意义吗?

　　2015年12月3日，基因编辑技术国际峰会在华盛顿落下帷幕，正如大会声明中所指出的：“强化基因编辑技术的基础和临床前期研究显然是必要的，但是必须在法律和道德的监督之下继续开展。”科研成果是人类认识自我、改变生活方式的最好手段，但是对科学研究也应该始终怀有敬畏之心，科学研究也需要与社会发展相符，也必须遵守人类约定俗成的伦理道德规范。（2016-01-07）