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《中華文摘》文章:人的個性是從哪里來的?

2010年11月17日 14:50 來源:中國新聞網(wǎng) 參與互動(0)  【字體:↑大 ↓小

  (聲明:刊用中國《中華文摘》稿件務(wù)經(jīng)書面授權(quán))

  一個人的基因定下了,是否說明他的個性也跟著定下了?

  文/袁越

  世上找不出兩個完全一樣的人,每個人的長相、生理機(jī)能和性格都是獨特的,這是怎么回事呢?

  最明顯的理由是基因。人類基因組中每個基因都有不同的功能,活性也都不一樣,這些不同基因的排列組合就是個性的主要來源。寫到這里,肯定有人會想到同卵雙胞胎。事實上,因為基因復(fù)制過程總會出錯,同卵雙胞胎之間的基因肯定也是有差異的,只是差異很小而已。

  換句話說,世界上不存在兩個基因完全一樣的人,討論兩個基因一樣的人是否會有不同的個性,只存在理論上的價值。

  但是,“理論價值”不等于“沒有價值”。同樣的問題換一種問法,就有實際價值了。上面那個問題可以換成一個等價的問題:如果一個人的基因已定,是否他的個性就完全定下了,沒法再改變了呢?

  這個問題很宏大,需要用可靠的實驗數(shù)據(jù)來回答。拿人來做實驗顯然不現(xiàn)實,事實上,任何多細(xì)胞生物都太過復(fù)雜,必須先從單個細(xì)胞開始研究。不過,和大多數(shù)人的直覺正相反,單個細(xì)胞是最不容易研究的?v觀科學(xué)發(fā)展史,你會發(fā)現(xiàn)基于單個細(xì)胞的研究一直是生物學(xué)領(lǐng)域的軟肋,因為細(xì)胞太小了,研究起來非常困難。科學(xué)家們通常的做法是先制造出一大堆基因完全一樣的細(xì)胞(克隆),然后把它們混在一起,研究它們的集體特性,得出的結(jié)果再除以細(xì)胞總數(shù),就是單個細(xì)胞的個性。顯然,這樣做的基礎(chǔ)在于假定克隆細(xì)胞的基因都是一樣的,它們的個性也都是相同的。

  不久前,上述假設(shè)遇到了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。今年7月30日出版的《科學(xué)》雜志上刊登了一篇論文,這篇論文的作者是哈佛大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系教授謝曉亮(Sunney Xie)博士,他領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組發(fā)明了一種熒光染色法,可以定量地將大腸桿菌內(nèi)的信使核糖核酸(mRNA)和蛋白質(zhì)進(jìn)行染色。染色后的大腸桿菌依次通過一臺高速熒光定量檢測儀,就可以準(zhǔn)確地測量出每一個細(xì)胞內(nèi)部的特定mRNA以及特定蛋白質(zhì)在那一瞬間的準(zhǔn)確含量。

  需要說明,蛋白質(zhì)的生產(chǎn)過程需要經(jīng)過兩個步驟。第一步是按照設(shè)計圖紙(DNA)的規(guī)定成立相應(yīng)的施工隊(mRNA);第二步是施工隊在車間里生產(chǎn)出特定的蛋白質(zhì)。以前的理論認(rèn)為,一旦設(shè)計圖紙定好了,那么在特定的內(nèi)部和外部環(huán)境下,細(xì)胞內(nèi)的施工隊數(shù)量也就確定了,而一旦施工隊數(shù)量定了,蛋白質(zhì)的數(shù)量也就跟著定下了。

  為了檢驗這個理論的正確性,研究人員選出了1018個基因(約占大腸桿菌基因總數(shù)的1 /4),對它們的mRNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行定量研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),單個細(xì)胞內(nèi)其個蛋白質(zhì)的總數(shù)在0.1至10000之間浮動,相應(yīng)的mRNA的數(shù)量在0.05至5之間浮動。也就是說,單個細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和mRNA的數(shù)量存在巨大的差異,有的細(xì)胞內(nèi)連一份拷貝都找不到,有的細(xì)胞內(nèi)卻能找到成千上萬個拷貝。

  事實上,科學(xué)家們早已知道細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)數(shù)量存在差異,但這個實驗第一次用如此精確的方法測量了種類如此多的mRNA和蛋白質(zhì),得出的結(jié)論也著實讓科學(xué)家們吃一驚。要知道,這些細(xì)胞都來自同一個克隆,基因完全一樣,所處環(huán)境也沒有任何區(qū)別,為什么它們體內(nèi)的mRNA和蛋白質(zhì)數(shù)量竟然存在如此巨大的差異呢?

  謝曉亮博士認(rèn)為,這里面不存在什么奇怪的機(jī)理,答案只有一個,那就是“隨機(jī)”。在他看來,一個細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)圖紙(基因)通常只有1~2張,負(fù)責(zé)成立施工隊的部門(轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子)往往也只有少數(shù)幾個,兩者之間的合作存在極強(qiáng)的隨機(jī)性,某段時間內(nèi)雙方很可能沒有碰上,于是mRNA的生產(chǎn)便停止了,蛋白質(zhì)也就跟著停產(chǎn)了。

  謝曉亮博士還預(yù)測,高等動物細(xì)胞內(nèi)的這種“隨機(jī)性”應(yīng)該比大腸桿菌更高,因為高等動物的DNA都是卷在一起的,解開染色體鏈的過程非常繁鎖,步驟更多,因此蛋白質(zhì)生產(chǎn)過程受到概率的影響也就更大。

  該實驗還得出一個有些奇怪的結(jié)論,那就是大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的mRNA拷貝數(shù)量和蛋白質(zhì)拷貝數(shù)量不成正比。這個結(jié)論似乎違反了分子生物學(xué)的一項基本原則,但是來自新澤西醫(yī)學(xué)院的桑杰•提亞吉(Sanjay Tyagi)博士認(rèn)為,這個結(jié)果也很好解釋。在他看來,這是因為細(xì)菌mRNA壽命很短,通常只有幾分鐘,而蛋白質(zhì)的壽命很長,通?梢跃S持幾個小時不被分解。大腸桿菌每隔30分鐘分裂一次,也就是說蛋白質(zhì)的壽命大大超過了大腸桿菌的生命周期。這些蛋白質(zhì)在細(xì)胞分裂時被隨機(jī)地分給兩個子細(xì)胞,于是細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)很多都是來自母細(xì)胞,而不是來自自身的蛋白質(zhì)工廠。

  不管怎樣,這個實驗清楚地告訴我們,兩個細(xì)胞即使基因完全一樣,也會因為“隨機(jī)性”原因而變得完全不同。一個人體內(nèi)有成千上萬個細(xì)胞,其結(jié)果更是千差萬別了。

  (摘自《三聯(lián)生活周刊》)

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【編輯:楊彥宇】
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