2050年前生命八大奥秘能否揭开

日前，科学家们成功地完成了人类基因组的测序工作。那么，未来探索生命奥秘的前景如何呢？美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所所长何林斯博士，作为国际人类基因组计划的领军人物，近日对有关生命奥秘的八个问题进行了科学预测：

可以根据蛋白质氨基酸序列预测蛋白质的三维结构吗？

　　目前我们还不能根据纯粹的理论基础来阐明蛋白质的形状，而用实验方法确定蛋白质结构是十分繁琐的事情。当然，蛋白质结构是保持得很好的--或者说在整个进化过程中保持得相当稳定--比其氨基酸序列稳定多了。许多不同的氨基酸序列能形成形状相似的蛋白质，因而我们可以通过详细研究蛋白质的一个具有代表性的子集来推断各种蛋白质的结构。随着己解出的蛋白质结构的增多以及科学家开发出蛋白质基本结构分类的更加精细的方法，生物化学家将能不断地利用计算机来模拟新发现的蛋白质的结构。

将合成人工生命形式吗？

　　科学家已经利用几种可以得到的已完全排序的基因组--在生命由何物组成这个大问题的指引下，至少在单个细胞的水平上开始了这些有机体所隐含的基因的排列工作。当然，这类实验亦将引出不容忽视的安全性、伦理和神学问题。

能否建立精确的细胞计算机模型？

　　过去50年间，生物学家经常主要研究单个基因或蛋白质。今后50年，研究人员将转向研究许多基因的整体功能、基因路径的反应网络以及外界因素如何影响该系统的领域。 　　当然，长久以来，生物学家就力图描述细胞的构成因子如何相互作用。今后半个世纪里，随着所有基因被鉴别，以及所有的细胞相互作用和反应被绘制出来，药物学家开发药物或毒物学家试图预测某种物质是否有毒等工作都可能转变成用细胞的计算机模型来回答他们的回题。　　

能否弄清基因如何决定哺乳动物发育的细节？

　　就像过去的样板生物，随着人类全部的基因组序列于2003年完成以及老鼠等生物的基因组序列可能在4至5年内完成，序列比较将变得越来越普遍和彻底，并将给生物学家提供在何处寻求构成整个动物形体的动力的众多线索。随着测序费用的减少，代表进化树不同分支的更多的完整基因组将被推导出来。 　　总有一天，他们将描述产生不同种间生命形式的显著多样性的基因序列中的以及也许还有基因调节中的变异。通过比较物种，他们将了解遗传回路被如何修饰以执行不同的程序，以致几乎相同的基因序列将决定物种的不同表现形式。

预防、诊断和治疗医学发生变革吗？

　　长久以来，分子生物学都主张将医学从依赖偶然的事实转向依赖建立在对生命机理根本理解上的合理研究。50年内，我们希望以基因组学为基础的综合卫生保健在美国成为平常事。我们将了解疾病的分子基础，在许多情形下能够预防它们，并为疾病设计出个性化准确治疗法。

能否准确地再建人类种群史？

　　虽然我们知道人类似乎具有显著的多样性；但过去10年的研究表明，我们人类种群比众多其他种群更单一；就一个类型来说，我们人类展示的差异性比黑猩猩更少。在人类之中，不久之前人类由也许只有1万个个体的一小群构成，人类群仅仅最近才在地球上扩散开来。大多数遗传变异早于这一时间。　　过去20年间，种群遗传学家能够较清晰地解释人类学问题。迁移、人口拥挤和人口增长等人口事件都改变基因频率，在人类历史上留下了详细复杂的事件记录。遗传数据已经支持了这样的观点：现代人类相对较近地（也许在10到20万年前）起源于非洲，然后逐渐扩散到世界其余地区。人类学家已经利用DNA数据来检验诸如吉普赛人和犹太人等群体起源的文化传统，追溯人类迁移到南太平洋岛屿和美洲的情形，探索种群在欧洲的扩展等等。 　　随着DNA 序列数据日益容易积累，人类种群之间的关系将越来越清楚，从而揭示相互融合的历史以及隔离和迁徒的时期。种族和人种表现出主要是社会和文化思想上的差异，从科学上讲，将发现类型间不存在明显的根本界限。

能否重构地球上生命的主要进化步骤？

　　50年内，我们将弄清生命史的许多细节；尽管我们不能完全了解第一个自我复制的有机体是怎样诞生的。例如，我们将了解各种世系何时并怎样创造与获取和修改基因以获得一系列新的生化反应或躯体轮廓。以基因为基础的生命前景将如此深深地抓住科学家，以致他们考虑的基本单位可能不再是一个生命或物种而是一个基因。他们将描绘哪些基因在哪些基因组内一起经过了多长时间。科学家还将说明自从达尔文时代起就纠缠着人们的问题：什么东西创造了我们人类？什么东西将我们区分为种群？　　

社会将对遗传知识爆炸式增长作何反应？

　　反技术运动将因遗传科学的全部新发现而熄灭吗？这样的问题还有很多很多。 　　这些社会问题不像先前的科学、技术和医疗问题，没有一个是或不是的答案。遗传信息和技术将为改良卫生和减轻痛苦提供巨大的机会。但是，任何作用大的技术都伴随着风险，并且技术的作用越大，风险也越大。我们将面对如何评价遗传信息的爆炸式增长这个悬而未决的题。 　　科学进步和向简朴、更“自然”生活方式回归欲望之间的紧张状态可能将随着基因组学越来越多地渗入我们的日常生活而加剧。