资源简介 杨焕明(Huanming Yang)教授,所长,丹麦哥本哈根大学博士电话:(010)80494969E-mail:yanghm@genomics.org.cn 研究方向: 杨焕明教授一直从事基因组科学的研究。杨焕明领导华大中心经过艰苦的拼搏,在世界上首次利用全基因组“霰弹法”策略对大型植物基因组进行测序,独立完成了超级杂交水稻父本籼稻“9311”基因组(大小约为4.6亿个碱基对)的“工作框架图”。该项目的完成,建立和完善了基因组学、生物信息学和蛋白质组学研究的多个技术平台,其水平与发达国家齐步,使我国成为继美国之后的第二个具有全面测定和分析大型全基因组能力的国家,而且从无到有地开发了重复序列识别及注释系统,并率先公布了数据库,促进了“国际联盟”的工作进程,在国际上产生了巨大而深远的影响。 尤其在抗击非典行动中,带领年轻人团队,同舟共济,团结一心,在SARS冠状病毒的基因组研究及建立诊断方法上又做出了贡献,使我国的基因组研究走向了世界,得到了国内外同行与有关部门的肯定。 杨教授及其团队(“所承担的人类基因组、水稻基因组以及家猪、家鸡、家蚕基因组等重大项目使我国的基因组研究得以跻身于世界前沿。主要科研成果: 杨焕明教授一直从事基因组科学的研究。他主持完成的 “人类基因组计划—中国卷”使中国成为这一被称为“二十世纪登月计划”的宏伟项目的成员国,得到了各国领导人和国际科学界的高度赞扬。杨焕明教授及其团队(“华大基因”)所承担的人类基因组、水稻基因组以及家猪、家鸡、家蚕基因组等重大项目使我国的基因组研究得以跻身于世界前沿。2003年,“华大基因”又在水稻基因组完成图、家蚕基因组“框架图”的绘制以及SARS冠状病毒的基因组研究及建立诊断方法都做出了新的成绩。杨焕明教授还特别关注基因组研究的社会影响和基因知识的普及。 自1980年以来,长期从事人类遗传学与人类基因定位的研究。1994年回国后,顺应学科发展趋势,由原先从事人类遗传学的“细科学”转为基因组研究的“大科学”;先后在广泛合作的框架下主持完成了一系列重要代表物种基因组的突破性研究课题,研究成果发表于Science、Nature等著名学术杂志上;为我国建立规模化基因组学研究平台、在基因组学领域跻身世界先进行列起到了重要作用。主要学术贡献包括: 1999年主持完成的人类基因组计划1%测序项目发现“北京区域”序列中142个基因,其中有20个新基因,这些基因中很多是疾病相关基因;共确定了42607个单核苷酸多态性 (SNP)位点,其中4132个为新的SNP;该区域的平均重组率高于3号染色体的其他区域,最高值达6.1cM/Mb;基因分布极端不均匀;“新近片断重复”的集中性分布;基因稀少区存在与神经系统相关的“超大基因”。 2000年,主持“中国超级杂交水稻基因组计划”项目,完成了超级杂交水稻父本“93-11”(籼稻品种)的全基因组测序与分析,并开发了自己的组装软件RePSII用以鉴定“数学意义上的重复序列”,不仅解决了水稻基因组序列的组装难题,还为全基因组“霰弹法”用于测定其它重复序列未知的基因组提供了新思路;开发了自己的基因组注释软件BGF(Beijing Gene Finder)。 此后,作为“国际HAPMAP计划”中国部分项目协调人,带领两岸三地协作组完成了3号、21号和8号染色体短臂的分型工作,对四个人群270个体的样品针对超过13万个SNPs用不同平台体系进行了分型鉴定,通过构建常染色体特定区域的单体型(二态域),选取遗传差异度最大的单体型板块,获得了一套tagging SNPs,对汉族人群的识别度可达到>97%。 2003年,完成了家蚕基因组工作框架图;随后进行了基因注释,初步研究了家蚕中一些重要功能类别基因,并与已完成测序的另两个昆虫果蝇和按蚊基因组之间开展了比较基因组学研究。 2004年,带领团队通过三个家鸡品种与原鸡的比较分析,鉴定了280多万个单核苷酸多态性(SNP)位点,绘制了鸡的遗传多态性图谱并构建了鸡的序列变异公共数据库,为数量性状基因的定位和进一步研究如选育优良鸡种、改善食品安全和品质及以鸡为模式的人类疾病健康研究等提供了重要的基础性资料。 目前担任国家863重大项目“功能基因组与蛋白质组”的首席科学家,并主要从事“癌症的基因突变研究”。人类基因组计划现代遗传学家认为,基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上,并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可以使遗传信息得到表达。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同,是基因差异所致。人类只有一个基因组,大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的,旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息,使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动,这一价值30亿美元的计划的目标是,为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方,这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图,并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢,但非常精确。 随着人类基因组逐渐被破译,一张生命之图将被绘就,人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活,利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶,很多疾病的病因将被揭开,药物就会设计得更好些,治疗方案就能“对因下药”,生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整,人类的整体健康状况将会提高,二十一世纪的医学基础将由此奠定。 利用基因,人们可以改良果蔬品种,提高农作物的品质,更多的转基因植物和动物、食品将问世,人类可能在新世纪里培育出超级物作。通过控制人体的生化特性,人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能,甚至改变人类的进化过程。杨焕明谈人类基因组计划人类基因组序列“全书”提前绘制完成,六国政府首脑发表联合声明表示祝贺,在全世界引起强烈反响。完成图的绘制,有何意义?会给人类带来怎样的影响?记者专访了人类基因组计划中国联系人杨焕明教授。 年过半百的杨焕明,自1980年以来长期从事医学遗传学与人类基因定位工作,1994年回国后,顺应学科发展趋势,由原先从事人类遗传学的“细科学”转为基因组研究的“大科学”,致力于参加“国际人类基因组计划”。 列图的完成“并不简单” 13年前开始的人类基因组计划从一问世,就屡遭质疑:要想在15年之内完成人类基因组全部序列的测定,实在过于渺茫。“根据当时的技术条件和技术策略,不仅不容易,也是难以想象的。”杨焕明说。 DNA序列是所有生物物种遗传信息的携带者。50年前,DNA双螺旋结构的发现告诉人们:如果我们不能“阅读”序列,就不能揭开生命的奥秘。人类基因组计划所测定的DNA序列,使我们进一步了解了生老病死的奥秘,人类和其他生物的DNA序列成为生命科学和生物技术的上游和源头。 杨焕明说,人类基因测序并不像人们想象的那么简单,它是一门大科学,是生物技术、信息技术等的有机集成。在技术上,并不是任何一个实验室花钱买几台机器就能进行大规模的测序和解读。人类基因组计划对所有“俱乐部”成员都有严格的要求,很多国家颇有声誉的研究中心尽管积极争取,都没有被接纳。 他指出,这一计划下属每一个研究中心做的工作,都将影响整个计划的如期完成。从样品制备到“解读”序列,再到最后的序列组装和注释,每一个环节都有严格的质量要求。 人类只有一个基因组,人类基因组是全人类共同的财富和遗产。人类基因组计划是人类历史上第一次“共有、共为、共享”的计划,所有具备能力的国家共同合作进行研究,而其研究结果也由全世界人民平等自由地分享。“如果关系到全人类的事情都像基因组计划那样,能够共同进行,人类的前途无疑将更加光明。” 中国的参与,得到世界的认可 中国通过参与人类基因组计划,平等地分享了这一计划所建立的所有技术、资源和数据,我国成为世界上少数几个能够独立完成大型基因组分析的国家,水稻(籼稻)基因组的全基因组分析充分显示了我国的实力。 中国的参与,受到了全世界的认可。杨焕明认为,这充分体现了中国对世界前途所负的责任,也体现了我国参与国际科研重大项目的积极态度。同时,参与这一计划,也是对几代中国科学家实力的检阅,是改革开放以来经济发展、国际地位提高、实力增强的反映,是我们整个社会崇尚科学、积极实施科教兴国战略的反映。 对中国科学家的贡献,前美国总统克林顿给予特别评价。2000年6月26日,克林顿在为人类基因组“工作框架图”所举行的“白宫科学庆典”上说:“我还感谢他们国家(日、德、法)的科学家,不仅是他们国家的,还有中国的科学家,对广泛国际合作的人类基因组计划做出了杰出贡献。” DNA双螺旋结构发现者之一的詹姆斯·沃森认为,中国的基因组研究机构“可以和世界上任何一个国际同类机构媲美和竞争”。中国已经成为“DNA科学的重要角色”。 谨防基因歧视 迎接“双刃剑”挑战 “正同历史上任何一个重要的科学进步都可能带来的挑战一样,我们将再次接受科学‘双刃剑’的考验。”杨焕明警告说,要谨防人类对基因技术的误用和滥用,人类基因组计划所揭示的遗传信息,有可能在未来若干年内导致新的基因歧视。 他认为,人类基因组计划等高新技术发展太快,导致整个社会在心理、法律和个人行为规范上还没有完全适应过来。“就像克隆人一样,还没有想好怎样确定地位,他似乎就要来了。” 这位教授认为,讲平等首先要讲基因平等,因为基因并不存在好、坏之分。“但以后我们是否需要‘检查’基因?我们的婚姻是否也会由基因来决定,就像今天的婚检中检查很多遗传病一样?这些事情现在也许看起来可笑,但将来不是没有这种可能。”杨焕明预言。 他最后警告说,随着人类对基因认识的加深,转基因作物的发展步伐也许会加快。这也将对人类提出更为严峻的挑战。这些挑战,整个人类都必须认真去面对,慎重加以解决。“面对基因,我的忧虑多于快乐。我们千万不要想扮演上帝的角色。”2000年6月26日,由美、英、日、德、法、中,6国合作的国际人类基因组计划协作组在全球同一时间宣布:完成了人类生命的蓝图--人类基因组的“工作框架图”。尽管不知什么原因,合作国中惟独中国大使没有出席当天的白宫庆典,克林顿在感谢科学家们时,特意提到中国--“不止是他们的国家,还有中国的科学家。”7月4日,在媒体要求采访的包围圈中,记者争取到20分钟采访时间,而采访对象又临时被科技部“召见”,部分采访只得在途中出租车上进行。 我们的采访对象是杨焕明教授(以下简称“杨”),中国参与人类基因组1%序列的测定,就是他争取到的项目,也是他主持完成的,他是中国科学院遗传所人类基因组中心主任、北京华大基因研究中心主任、国际人类基因组计划中国协调人,科技部一位官员称他“上过山、下过乡、留过洋,有一股韧劲儿”。 关于人类的灭亡 记:现在转基因技术用于植物,可以种出抗感冒苹果、防肝炎的梨,如果用在人身上,可以创造“新人类”从事特殊服务。请您判断,在技术上,能造出这样的人吗--听指挥打仗的士兵、刀枪不入的机器警察、不吸氧的太空作业者、深海中真正的“蛙人”、像狗一样能预感地震的人、长翅膀会飞的人、不吃不拉埋头苦干的转基因奴隶……而他们有人的思维,会甘于任人摆布吗?会不会为争取平等权利发生战争?从而导致人类的灭亡? 杨:(据说说话像机关枪的杨教授一反常态沉默两秒钟)你说的这些问题更增加我的忧虑,对我们搞基因的人来讲,这些幻想并没有给我们提供任何思路上的参考,这些问题都是我们想过了的。问在技术上有没有可能,行,我要问大家,难道科学上的进展都是给我们制造这些神话吗?特别是那些对我们人类明显没有好处、甚至对整个人类又带来更大的威胁的神话吗?如果我回答说这是可能的,那会带来什么情况呢? 那好,我就说了,这是可能的!但是科学家的任务,就是绝对不能把科学研究的成果用在这些方面,让整个社会都来奴役个别人,要监督科学家要做的工作。 记:肯定会有人认为,这样利用基因技术很经济…… 杨:(打断记者,语气激烈)很经济,很经济,那要怎么个经济法,像制造一批只会劳动的人吗?难道我们真的去学习蚂蚁的社会精神吗?是工蚁还是兵蚁,那两个养得胖胖的寄生虫,居然它的任务就是繁衍我们的后代、所谓做出最大贡献吗?那我们还讲不讲人性啊,你还做不做人啊。 记:如果真的发展到那一步的话…… 杨:(打断、大声说)那我们就把科学都毁掉、把科学家都杀掉!因为他们干了坏事。 我们探索自然的奥秘,是为了发展现代科学技术,它在很大程度上改变我们每一个人的生活,使我们每一个人活得更平等、更健康、更幸福,使我们的人类社会更加和睦,使我们同自然界更加和谐。要同自然界建立和谐的关系,我们一定要去探索自然的奥秘,一定要保证科学研究的自由,但是这些研究都是为了让所有的人都活得更平等、更好,如果我们违背这一点,所有的科学只会给人类带来灾难。 正因为人类基因组计划可以给人类带来很好、很好的前景,也可能带来灾难,现在问题的关键是,我们整个社会从心理上、伦理上、法律上,都没有做好准备,对很多问题我们还没有明确的时候,某些科学家就完全是利益主义者,他要的只是推广挣钱,而不是真正考虑这些东西对人类有多少好处。如果人类都用商业的原则,这是人性的堕落,如果人类都用生物学的原则,就更是人性的堕落。 记:现在国际上有没有达成共识,转基因技术不能用于造人? 杨:联合国大会在1998年通过了一个非常重要的历史性文件:《人类基因组和人类权利的国际宣言》,中国也是签署国之一。它明确指出,生殖细胞的基因转移是不允许的,也就是不许改变人的物种。 另外,我们对基因的认识实在太不够、太不够了,我们连什么是好基因、不好基因都还分不清楚,我们怎么想到要优化人类自己呢?如果人都是按一个要求、一个模板研究出来的,那人还是人吗?在科学上,那是不允许做的,在我们人性上,不只是伦理道德上,也是不允许做的。 记:基因研究可以使人长生不老吗? 杨:现在人的死亡,可以说都是非自然死亡。假设长寿是由基因决定的,我们现在都没有活到基因影响寿命的限度。为什么呢?首先有很多疾病,传染病夺去了多少人的生命!然后就是肿瘤、艾滋病,如果我们把这些疾病都治好了,显然人的寿命将大大延长。 我觉得人活得足够足够了,我们还有后代呢,我们至少要给他们留下空间吧。 记:人可能活1000岁吗? 杨:不管有没有与长寿有关的基因,只是通过对疾病的治疗,以及生活环境与我们自己基因的协调,我相信,人的寿命比现在提高二三倍,活200岁是完全有可能的。 记:如果真活到1000岁,带来的问题首先是地球能不能装得下,吃饭、就业问题,夫妻白头偕老的难度更大…… 杨:不是那些问题,就是我们大家都变得像山上的石头一样长生不老,“永垂不朽”。 记:据报道,已经找到“不胖基因”,给实验鼠注射这种基因,胖鼠1个月变瘦,同样在鼠身上发现“忠诚基因”,“好色”的鼠注射了“忠诚基因”,变得“感情专一”,将来这两种基因能否用于人的减肥,或对付拈花惹草的伴侣?可以通过基因改变人的行为吗? 杨:老鼠帮我们解决了很多问题,很多在人身上不能做的实验,老鼠都做了,但老鼠实验的结果并不能解决人类所有的问题。行为与基因肯定是有联系的,但这个联系很少很少,大家都知道,后天的影响更大。 如果有这样一种“忠诚基因”的话,我给我的女朋友先把那个基因拿掉,然后告诉她,尽管干你的事吧,只有你选择我、爱我,我才要,我不能按照基因的要求让她忠于我。 我们的性爱,还有很多行为很大程度上是根据基因的,所有的疾病在一定意义上说都是基因病,但绝对不是说,人的一生完全是基因决定的,相反,基因决定论是一种非常可怕的社会达尔文主义,它就是当时纳粹“优生主义”、种族灭绝的基础。 记:谁有权决定某些基因特征的胎儿不得出生,比如残疾儿、有暴力倾向的人…… 杨:谁都没有权力决定!谁都没有权力认为他们是我们这个社会的累赘,谁都没有权力来怜悯他们,使他们不能享受人生、连幸福的权利都没有。我们一定要看到,他们承担的是全人类无法避免的痛苦,他们是为我们大家受苦的,不是他就是我,大家都可以轮到的。人类只有一个基因组,基因绝对没有好、坏之分,也没有正常基因组与疾病基因组之分。我们认为是“坏基因”的那些基因,都是人类身体上必不可少的。 我们千万不要想扮演上帝的角色。 记:作为科学家,您对自己研究成果的后果担忧吗? 杨:面对基因,我的忧虑多于快乐。我想中国的每一个同事,和国际上每一个同事一样,看到人类基因组计划给人类带来的好处同时,我们也同样都为它可能带来的问题,以及已经带来的问题所担忧。 记:已经带来什么问题? 杨:举中国最简单的两个例子,一个是产前性别诊断,因为人类基因组计划提供的那些基因,孩子没生下来至少能知道男女,父母可以选择了,如果大家一个时期都不喜欢男的,就都生女的,或者相反,那人类社会成什么样子?我们不得不考虑,每一个人的价值,重新认识人在整个社会中的位置、整个人类在自然界中的位置。 第二个就是最荒唐的所谓名人精子库。基因绝对不可能给我们提供任何歧视的根据,相反,人类基因组告诉我们,我们大家都属于一个大家庭,都是平等的,搞什么人才精子库,那么别人呢,两个人的基因就决定生出好孩子吗?这样对人类基因组信息的滥用,在中国不但没有被禁止,相反得到一些部门的鼓励。如果打假的话,首先要打科学上的假冒伪劣。 关于中国科学家参与的1% 记:您是什么时间、在什么国际会议上、凭什么保证、怎么争取到1%项目的? 杨:1999年9月1日,是在伦敦召开的国际基因组计划第5次战略会议上,接纳中国加入国际测序俱乐部的。首先一个条件,中国一定要遵守“百慕大原则”,即人类基因组计划的精神,所有合要求的数据都应该在24小时之内上网。 而我们需要在5分钟之内,汇报我们实验室的所有情况,包括面积、设计、多少设备、多少人、管理怎么样、机器跑一次可以生产多少数据、准确率等所有的数据,再加上我们已经递交给国际基因数据库的数据,来证明我们已经做了多少工作,还有一个非常详细的预算,根据我们现有机器的运行情况,确定完成任务要多少天。还有,根据这样的运行,可比的成本要多少,能不能保证这笔钱落实。我们都保证了。 记:美国人不放心中国人能完成这个任务,1999年11月还特意跑到中国来看实验室,有这回事吗? 杨:确有其事,这样大的事情交给中国,中国一直在人类基因组计划领域同国际上不和谐,总是搞一些自己有特色的东西,人家一下子不那么理解的,然后,中国又在这么短的时间,只有8个月,就要完成相当于德国、法国一半或三分之一的任务,他们有点不放心是完全可以理解的。我们只有把自己的工作做好,让他们看到事实来说服他们,我们欢迎他们来看,他们对我们进行了一次一次的“考察”,我们也确确实实遵照人类基因组计划的精神,把数据一批一批上网,随着时间的推移,双方已经建立了了解和信任。 我们在国际人类基因组计划中,对所有问题的发言权,大家是绝对平等的,我几乎对每一个问题都有自己的看法,有的被大家接受,有的没有被大家接受,这也是很自然的,比如6月26日国际人类基因组计划的通稿,我们也提出很多修改意见,有的被接受,有的没有。 记:美国人“考察”之后有什么表示? 杨:中国一定会做得很好。他们很高兴,美国国立卫生研究院的院长当场给我们年轻的工作人员签署荣誉证书,写着“兹证明--生于--年--月--日,参与了在中国绘制人类基因组序列图”,这说明他对我们中国是很信任的。 记:您拿到项目之后工作陷入困境,仍于2000年4月提前完成任务,您遇到哪些困难,怎么解决的? 杨:就像每一个中国科学家碰到的困难一样,什么地方都有困难,首先是人,我们马上就要配齐人马,现在我们也一样,急需搞计算机的、学生物的人。 其次是钱,经费怎么落实,时间那么紧,我们四处求援,浙江省乐清市政府雪中送炭,我们的家乡父老送来一大笔资金,还有我们的员工、朋友,基本上把自己的积蓄都放进去了,当然我们跟他们讲是借款,不是捐款,但到现在还没还,而且还在进一步借钱。 还有设备问题、跟不上的试剂和别的供应问题。客观困难说不尽,现在反正也已经过去了。 记:6月26日宣布,人类基因组计划产生的序列由全人类共享,放弃了能带来丰厚回报的知识产权,那么,中国的参与对中国人有什么特别的好处?作为惟一的发展中国家,中国的参与对人类基因组计划有什么特殊贡献? 杨:就算是应该共享,那完全是全世界所有的国家,特别是这6个国家的16个中心的科学家,经过长期的斗争,才争取到的。这次人类基因组计划的公布,包括美国一个公司的许诺,都是人类基因组计划精神的胜利。 如果没有全世界人民支持的背景,那么美国政府和英国政府的表态,所承受的压力会更大,因此,中国的参与,本身就是为人类基因组序列信息的共同分享,作出了很大贡献,因为中国的参与,就意味着中国对人类基因组计划精神的支持。中国是6个成员国中惟一的发展中国家,后来就带来了一系列的国际社会对人类基因组计划精神的支持,中国做出了只有中国才能作出的贡献,这是16个中心的同事一致赞扬的,特地为此给我们鼓掌。 记:中科院遗传所人类基因组中心和北京华大基因研究中心,是不是一个实体、两块牌子? 杨:一点不错。而且都是科学院遗传所的,华大的成立也是体制上创新的一个尝试,我们如果用旧的体制,整个遗传所都来做这个事情,也确实做不了,而且时间也太紧迫了。 记:华大中心是私营企业吗? 杨:是,注册的是民营、高科技、非营利企业。 记:有人认为,只有私营企业的机制才能争取到,并完成这样一个“不可能完成的任务”,您怎么看? 杨:不是这样讲的。我们国家正面临改革、创新,重要的一点是体制创新,我们现有体制的弊病大家都看到了,要完成这个任务,这是使命对我们的要求,我们体制上一定要进行新的摸索,到底哪种方式最好,现在我们正在认真考虑,科学院的有关领导,包括我们的院长也在认真的考虑。 记:为了完成1%,你们在体制上有哪些创新? 杨:让有能力干这件事的人,让他们力气有地方使,完全给他们独立实施的权力,因为目的非常明确,这件事怎么能干成,就怎么干,这个方面都大开绿灯,都不要考虑原来的规章制度那些问题。比如进行测序工作的研究生,本来要上课的,科学院给予最大限度灵活的支持,研究生这一年暂时不要上课,明年再上,这样小的事情在中国以前来看都是不可能的。科学院做了很大努力。 记:您在争取项目时提的预算是多少钱? 杨:只包括机器和测序的试剂,我们的预算差不多300万美元。 记:完成工作框架图一共需要多少钱?资金缺口有多大? 杨:如果按国际标准,至少需要3000万美元,不管按哪一个标准,我们花钱是最少的。 记:你们想方设法筹到多少款? 杨:我们借了460多万元,其中最多的一个人借给我们20万元,我和大家一样,基本上把自己的积蓄搭进去了,到现在为止,我们中心5个主任基本上都没有拿工资。特别要感谢我们年轻的员工,和他(她)们的父母,年轻人都是向家长借钱,很多父母打电话来,现在中国哪有一个单位向职工借钱的?他(她)们听了这样的解释之后,都很支持子女。 记:是什么精神力量鼓舞您在经费不足情况下,漂亮地完成任务? 杨:我从前给学生讲人体解剖学,哪一个器官、组织不是以外国人命名的?现在,人类很快要有自己的一张基因图了,从某种意义上讲,也是以人命名的,但不是一个人,而是一个研究中心、一个国家。我们给学生讲基因图计划如何重要,学生问中国为什么不做啊,我们只能说中国怎么穷、吹牛中国科学家怎么能干,体制上也有一些问题……所以不能参加,反正中国人的名字就没有了,你说中国科学家丢脸不丢脸?生物信息学在人类基因组计划中的应用生物信息学是当前生物学领域的研究热点,预计在未来的若干年它将变得越来越重要、越来越引起人们的重视。 近期任务由于未来几年蛋白质和核酸的测序数据将以指数方式增加,近期生物信息学将在以下几方面迅速发展:大规模基因组测序中的信息分析 大规模测序是基因组研究的最基本任务,它的每一个环节都与信息分析紧密相关。目前,从测序仪的光密度采样与分析、碱基读出、载体标识与去除、拼接与组装、填补序列间隙,到重复序列标识、读框预测和基因标注的每一步都是紧密依赖基因组信息学的软件和数据库的。特别是拼接和填补序列间隙更需要把实验设讨和信息分析时刻联系在一起.拼接与组装中的难点是处理重复序列,这在含有约30%重复序列的人类基因组中显得尤其突出。新基因和新SNPs(单核苷酸多态性)的发现与鉴定 人类基因组的工作草图即将完成,因此发现新基因就成了当务之急。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段,可以说大部分新基因是靠理论方法预测出来的。比如啤酒酵母完整基因组(约1300万bp)所包含的6千多个基因,大约60%是通过信息分析得到的。当人类基因找到之后,自然要解决的问题是:不同人种间基因有什么差别;正常人和病人基因又有什么差别。”这就是通常所说的SNPs(单核苷酸多态性)。构建SNPs及其相关数据库是基因组研究走向应用的重要步骤。1998年国际已开展了以EST为主发现新Spps的研究。在我国开展中华民族SNPs研究也是至关重要的。完整基因组的比较研究 现在,生物信息学家不仅有大量的序列和基因而且有越来越多的完整基因组。有了这些资料人们就能对若干重大生物学问题进行分析,比如:研究生命是从哪里起源的?生命是如何进化的?遗传密码是如何起源的?估计最小独立生活的生物至少需要多少基因,这些基因是如何使它们活起来的?比如,鼠和人的基因组大小相似,都含有约三十亿碱基对,基因的数目也类似。可是鼠和人差异确如此之大,这是为什么?同样,有的科学家估计不同人种间基因组的差别仅为0.1%;人猿间差别约为I%。但他们表型间的差异十分显著。因此其表型差异不仅应从基因、DNA序列找原因,也应考虑到整个研究组、考虑染色体组织上的差异。总之,这些例子说明由完整基因组研究所导致的比较基因组学必将为基因组研究开辟新的领域。大规模基因功能表达谱的分析 随着人类基因组测序逐渐接。近完成、一些学者就提出如下的问题:即使我们已经获得了人的完整基因图谱,那我们对人的生命活动能说明到什么程度呢?于是他们提出了一系列由上述数据所不能说明的问题,例如:基因表达的产物是否出现与何时出现;基因表达产物的浓度是多少;是否存在翻译后的修饰过程,若存在是如何修饰的;基因敲出(knock-out)或基因过度表达的影响是什么;多基因的表现型如何,等。概括这些问题,其实质应该是:我们虽然知道了基因,知道了核酸序列,但我们不知道它们是如何发挥功能的,或者说它们是如何按照特定的时间、空间进行基因表达的,表达量有多少。为了得到基因表达的功能谱,国际上在核酸和蛋白质两个层次上都发展了新技术。这就是在核酸层次上的DNA芯片技术和在蛋白质层次上的二维凝胶电泳和测序质谱技术,也称蛋白质组技术。生物大分子的结构模拟与药物设计 随着人类基因组计划的执行,估计几年之内就可找到人类的8万到10万个基因,也就是发现它们的一级序列。然而要了解他们的功能、要找到这些蛋白质功能的分子基础,必须进一步知道它们的三维结构。与此同时,要设计药物也需要了解相应的蛋白质受体的三维结构。这是摆在科学家面前的紧迫任务。远期任务生物信息学的远期任务是读懂人类基因组,发现人类遗传语言的根本规律。从而阐u若干生物学中的重大自然哲学问题,像生命的起源与进化等。这一研究的关键和核心是了解非编码区。非编码区信息结构分析 近年来完整基因组的研究表明,在细菌这样的微生物中非编码区只占整个基因组序列的10%到 20%。而高等生物和人的基因组中非编码区都占到基因组序列的绝大部分。从生物进化的观点看来,随着生物体功能的完善和复杂化非编码区序列明显增加的趋势表明:这部分序列必定具有重要的生物功能。普遍的认识是,它们与基因在四维时空的表达调控有关。因此寻找这些区域的编码特征以及信息调节与表达规律是未来相当长时间内的热点课题。对人类基因组来说,迄今为止,人们真正掌握规律的只有DNA上的编码蛋白质的区域(基因),很多资料说u这部分序列只占基因组的3%到5%,也就是说,人类基因组中多达 95%到97%是非编码区。如何深人了解这些非编码区序列的功能是当前科学家们面临的一个真正的挑战。遗传密码起源和生物进化的研究 自 1859年Darwin的物种起源发表以来,进化论成为对人类自然科学和自然哲学发展的最重大贡献之一。进化论研究的核心是描述生物进化的历史(系统进化树)和探索进化过程的机制。自本世纪中叶以来,随着分子生物学的不断发展,进化论的研究也进入了分子水平。当前分子进化的研究已是进化论研究的重要手段,并建立了一套依赖于核酸、蛋白质序列信息的理论方法。近年来,随着序列数据的大量增加,对序列差异和进化关系的争论也越来越激烈。不少的研究结果并不支持分子钟的假设。因为基于某一种分子序列所重构出的进化树,只能反映这种序列的系统发育关系,并不一定能代表物种之间真正的进化关系,即可能存在着基因树与物种树之间的差异。同时,对垂直进化和水平演化之间关系的讨论正逐渐引起人们的重视。当前的资料给了我们。一个更为复杂也更为丰满的进化模式,它启示我们要彻底了解进化的规律必须使用整个基因组的信息。相应地必须发展新的理论方法。 总之,当前是生物信息学研究的一个有活力的新时代。不少科学家还说它是人类基因组研究的收获时代,它不仅将赋予人们各种基础研究的重要成果,也会带来巨大的经济效益和社会效益。在未来的几年中DNA序列数据将以意想不到的速度增长,这是一个难得的机会,我国应尽早利用这些数据就可能走在国际科学界的最前沿。 展开更多...... 收起↑ 资源预览