达尔文的生物进化论

    原始生命过于简单，而今天世界上的生命形式十分复杂；原始生命是单一的，而今天世界上生命的物种是多样的，十分丰富；原始生命是低级的，而今天世界上的生命已走向高级。这种变化是个什么样的过程？而这个过程的动力和机制又是什么呢？

    英国生物学家达尔文生活在19世纪，在他之前出现了各种各样的进化论思想：古希腊哲学家的预言；法国植物园园长布丰的生物分类思想；达尔文的祖父提出的生物进化的可能性；法国生物学家拉马克（1744—1829年）的进化论思想；苏格兰地质学家赖尔（1797—1875年）的地质渐变论思想。但由于种种局限性，最终在达尔文手中完成的进化论在科学界和科学界之外引起的震动最为强烈，最为深刻，也最为久远。

    1831年，达尔文作为博物学家随贝格尔号自东向西作环球探险航行，历时5年。达尔文的任务是在那一片未开发的世界采集动物、植物和岩石样本。这5年对他进化论思想的形成具有决定性意义，他自己就曾说：“贝格尔舰上的旅行，是我一生中最重大的事件，并且决定了我的全部研究事业。”

    随船航行的5年，达尔文一路边观察边记录，采集了许多珍贵的标本，并大量地使用了观察方法、比较方法、分类方法、归纳方法和历史方法，搜集和整理了大量的材料，进行了大量的思考。这使他从一个确信物种不变的神学专业毕业生转化为进化论者。

    达尔文曾看到一种叫“土库土科”的老鼠，由于长期在地下生活，很多都是瞎子，它们却没有什么不便，于是他想到了拉马克的“用进废退”的思想。

    他在南美洲的一个群岛上惊奇地发现，几乎所有的爬行动物和至少一半以上的植物都是这些岛屿所特有的，在世界其他地方见不到。比如他发现26种陆栖鸟中有25种是特有的，而且它们的特征排列成一个渐进的系列。对这些岛上特有的众多的动植物种，达尔文常想，难道上帝在这岛上分别造出这么多的物种吗？他坚定地回答：这只是变种。那25种陆栖鸟是最初从北美洲迁来一种鸟的变种。

    达尔文知道自然界的动植物有巨大的繁殖能力，而各种生物的数量在一定条件下总是保持相对稳定。生物实际生存数量与繁殖数量之间相差很大，达尔文据此得出结论：生物界存在着激烈的生存斗争。

    在占有大量资料的基础上，达尔文特别注意研究了古生物的地质分布和活的物种的地理分布。物种在空间上有序的逐渐变化的序列使他坚信，物种在时间上具有同样的渐进的序列。

    达尔文进化论认为生物有一个缓慢的变化过程，物种不是被分别创造出来的，一个物种是从原有的另一物种传下来的。整个生物系统发展是一个从一到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程，在进化中物种会发生变化。那么，生物是如何进化的呢？要真正解开进化之谜，就必须搞清进化的原因和机制。

    达尔文认为进化的机制是自然选择。达尔文观察到，生物界普遍存在着繁殖过剩的现象，繁殖过剩必然导致生存斗争。生存斗争是每时每刻都存在的，所以不断地有生物死亡的事情发生。在生存斗争中，如何分出高低胜负呢？达尔文的回答是，哪个个体或个体的哪种特征适应了残酷的斗争环境，便会被保留下来，否则就被淘汰掉，即适者生存。一对生物所产生的许多后代，发育是不平衡的，其器官的形态、功能、特性或多或少有某些差别，这些微小的、不显著的、偶然的变异在生存斗争中经受检验，大自然像一台精密仪器，无所不在，年复一年，不知不觉地工作着，把好的、对生物个体有用的变异保留下来，把坏的、不利的变异排斥掉，这就是自然选择。适者生存既是选择的标准，也是选择的结果。这种选择还会将有利的变异通过遗传保留、积累起来。天长日久的生存斗争和自然选择，会使偶然的变异成为必然的属性，生物会产生变种，这就是物种不断进化的过程。

    总之，生存斗争是物种进化的前提，自然选择是物种进化的途径，在生存斗争中的自然选择是物种进化的机制，适者生存是自然选择的标准也是选择的结果。

    身体的密码——遗传基因

    现代医学研究证明，除外伤外，几乎所有的疾病都和基因有关系。像血液分不同血型一样，人体中正常基因也分为不同的基因型，即基因多态型。不同的基因型对环境因素的敏感性不同，敏感基因型在环境因素的作用下可引起疾病。另外，异常基因可以直接引起疾病，这种情况下发生的疾病为遗传病。

    可以说，引发疾病的根本原因有三种：基因的后天突变，正常基因与环境之间的相互作用和遗传的基因缺陷。绝大部分疾病都可以在基因中发现病因。基因通过其对蛋白质合成的指导，决定我们吸收食物，从身体中排除毒物和应对感染的效率。

    第一类与遗传有关的疾病有四千多种，通过基因由父亲或母亲遗传获得。第二类疾病是常见病，例如心脏病、糖尿病、多种癌症等，是多种基因和多种环境因素相互作用的结果。

    基因是人类遗传信息的化学载体，决定我们与前辈的相似和不相似之处。在基因“工作”正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片断不正常，则可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。

    健康的身体依赖身体不断的更新，保证蛋白质数量和质量的正常，这些蛋白质互相配合保证身体各种功能的正常执行。每一种蛋白质都是一种相应的基因的产物。

    基因可以发生变化，有些变化不引起蛋白质数量或质量的改变，有些则会引起改变。基因的这种改变叫作基因突变。蛋白质在数量或质量上发生变化，会引起身体功能的不正常以致造成疾病。

    目前，由多国科学家参与的“人类基因组计划”，正力图在21世纪初绘制出完整的人类染色体排列图。众所周知，染色体是DNA的载体，基因是DNA上有遗传效应的片段，构成DNA的基本单位是四种碱基。由于每个人拥有30亿对碱基，破译所有DNA的碱基排列顺序无疑是一项巨大工程。与传统基因序列测定技术相比，基因芯片破译人类基因组和检测基因突变的速度要快数千倍。

    基因芯片的检测速度之所以这么快，主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维检测平台，能固定住蛋白质和DNA并进行分析。

    美国正在对基因芯片进行研究，已开发出能快速解读基因密码的“基因芯片”，使解读人类基因的速度比目前高1000倍。

    通过使用基因芯片分析人类基因组，可找出致病的遗传基因。癌症、糖尿病等，都是遗传基因缺陷引起的疾病。医学和生物学研究人员将能在数秒钟内鉴定出最终会导致癌症等的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能预测药物对病人的功效，可诊断出药物在治疗过程中的不良反应，还能当场鉴别出病人受到了何种细菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后对糖尿病的确诊率在50%以上。

    基因来自父母，几乎一生不变，但由于基因的缺陷，对一些人来说天生就容易患上某些疾病，也就是说人体内一些基因型的存在会增加患某种疾病的风险，这种基因就叫疾病易感基因。只要知道了人体内有哪些疾病的易感基因，就可以推断出人们容易患上哪一方面的疾病。然而，我们如何才能知道自己有哪些疾病的易感基因呢？这就需要进行基因的检测。

    基因检测不等于医学上的医学疾病诊断，基因检测结果能告诉你有多高的风险患上某种疾病，但并不是说您已经患上某种疾病，或者说将来一定会患上这种疾病。

    通过基因检测，可向人们提供个性化健康指导服务、个性化用药指导服务和个性化体检指导服务。就可以在疾病发生之前的几年、甚至几十年进行准确的预防，而不是盲目的保健；人们可以通过调整膳食营养、改变生活方式、增加体检频度、接受早期诊治等多种方法，有效地规避疾病发生的环境因素。

    基因检测不仅能提前告诉我们有多高的患病风险，而且还可能明确地指导我们正确地用药，避免药物对我们的伤害。将会改变传统被动医疗中的乱用药、无效用药和有害用药以及盲目保健的局面。

    生生不息的遗传和变异

    俗话说：“种瓜得瓜，种豆得豆。”上一代的性状，会传给下一代。孩子的长相总是惟妙惟肖地像他们的爸爸妈妈。他们的性格、脾气，甚至动作、习惯等也都会很像父母。这就是遗传现象。可是，上代和下代之间不可能完全相同，总有一点差异。子女不会同父母一模一样，或多或少总有些不像的地方。这种差别叫作变异。

    奇妙的遗传现象

    为什么会有这种神奇的遗传现象呢？儿女的某些特征与父母相似的原因是遗传物质从父母身上传递给了儿女。人类的胚胎发育过程是一个遗传信息程序的执行过程，当受精卵形成时，它会携带着人类的遗传基因——DNA序列，按照遗传的秘密指令来逐步完成胎儿的发育。到目前为止，已经知道的地球上现存的生命主要是依靠DNA分子的复制完成的。除了遗传以外，决定儿女的特征的因素还有环境，以及环境和遗传的交互作用。

    变异现象

    遗传是一种相似性的延续，它使人类的特征保持相对稳定，而变异则是一种新的特征，是向前发展和进化的。变异分为两大类，包括可遗传变异和不可遗传变异。不可遗传变异与进化无关，可遗传变异则与进化有关。可遗传变异是由于环境变化而造成，不会遗传给后代，而不可遗传变异是因遗传物质的改变所致，其方式有突变和基因重组两种。

    染色体上的DNA

    遗传是细胞核和细胞质的共同作用的结果。绝大多数的生物的遗传物质是DNA，因此，DNA是主要的遗传物质。在真核细胞中，DNA是主要遗传物质，而DNA又主要分布在染色体上，所以，染色体就是遗传物质的主要载体。DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，保证了复制能够精确地进行。一般来说，一条染色体上有一个DNA分子，在一个DNA分子上又有许多基因。

    遗传学的开创者

    1822年7月22日，孟德尔出生在奥地利西里西亚（现属捷克）海因策道夫村的一个贫寒的农民家庭里，父亲和母亲都是园艺家。孟德尔童年时受到园艺学和农学知识的熏陶，对植物的生长和开花非常感兴趣。

    1840年他考入奥尔米茨大学哲学院，主攻古典哲学，但他还学习了数学和物理学。当时，在欧洲，学校都是教会办的。学校需要教师，当地的教会看到孟德尔勤奋好学，就派他到首都维也纳大学去念书。

    大学毕业以后，孟德尔就在当地教会办的一所中学教书，教的是自然科学。

    他能专心备课，认真教课，所以很受学生的欢迎。1843年，年方21岁的孟德尔进了布隆城奥古斯汀修道院以后，曾在附近的高级中学任自然课教师，后来又到维也纳大学深造，受到相当系统和严格的科学教育和训练，为后来的科学实践打下了坚实的基础。孟德尔经过长期思索认识到，理解那些使遗传性状代代恒定的机制更为重要。

    1856年，从维也纳大学回到布鲁恩不久，孟德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商那里，弄来了34个品种的豌豆，从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以相互区分的稳定性状，例如高茎或矮茎、灰色种皮或白色种皮等。

    孟德尔通过人工培植这些豌豆，对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和严谨的态度。他酷爱自己的研究工作，经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说：“这些都是我的儿女！”

    经过8年的辛勤劳作，孟德尔最终发现了生物遗传的基本规律，并得到了相应的数学关系式。人们分别称他的发现为“孟德尔第一定律”和“孟德尔第二定律”，它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。孟德尔的杂交实验终于解开了生物的上一代和下一代之间有相似之处又不完全相同的奥秘。然而，这一重大发现在当时并没有引起科学界的重视，直到20世纪，人们才意识到它的重要意义，人们尊称孟德尔为“遗传学之父”。孟德尔在遗传学上的开拓性工作，拉开了人类向遗传之谜挑战的序幕。

    科学史上的大发现——人体中的基因

    遗传信息是依托某种物质而存在的，可是，这种物质是什么呢？科学家们提出了种种猜测。1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次提出了“基因”的概念，并用这个概念来代替孟德尔提出的“遗传因子”概念，从此，“基因”一词进入了人们的思维中，一直伴随着科学的发展和创新。基因到底有多少呢？美国和法国两个各自独立的研究小组曾经通过对人体基因DNA数据研究后称，人体基因数量不到3.5万个，而不是以前认为的10万个。

    基因到底是什么

    决定我们的身体如何成长的关键信息，是凭借着一种化学物质由父母传给儿女的。这种物质就是基因。基因是一种比染色体小很多倍的物质，即使在光学显微镜下也看不到它的身影。由于基因是生命体最根本的信息载体，所以，它决定着一个生命体甚至一个物种的发展方向。基因是具有遗传效应的DNA分子片段，作为遗传的物质基础，它通过复制，将遗传信息传递给了下一代，使得后代出现与上一代相似的特征。

    遗传的密码

    人体有大概几万个基因，储存着生命孕育、生长、衰亡过程的全部信息，通过复制、表达、修复的过程，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要的生理过程，基因就是生命的密码，记录着和传递着遗传的信息。人类的生老病死等一切生命现象都跟基因有关。同时，它也决定着人体健康的内在基本因素。

    DNA跟基因是什么关系

    基因串联起来形成的长长的螺旋形的分子结构，我们称为脱氧核糖核酸，也就是DNA。DNA并不是全部都具有遗传效应，DNA上具有的遗传效应的片段才是基因。从DNA上的基因发出信息，细胞就会按照指令来制造细胞，因此，每一个细胞都必须拥有DNA和基因，这样才能存活下来。

    什么是基因突变

    人体的基因中既有相同的部分，也有不同的部分。正因为有不同的部分，人与人之间才有区别，才有多样性。DNA是一个高分子的有机化合物，它的基本单位是脱氧核苷酸。基因控制性状的手段是通过DNA控制蛋白质的合成来实现，它们可以忠实地复制自己，生产出相同的或者类似的基因。有时候基因也会发生突变，而突变的基因就会引起变异。由于基因中的脱氧核苷酸的排列顺序不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。基因突变就是在一定的外界环境条件或者人体内在的因素的作用下，基因中的脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序改变而产生的。

    谁发现了DNA

    1896年，瑞士化学家米歇尔发现了核酸。1909年，美国生物学家又发现核酸中的碳水化合物有两种：一种是脱氧核糖核酸，一种是核糖核酸，它们分别携带有不同类型的细胞的全部信息。被人称为DNA之父的詹姆斯·杜威·沃森，1928年4月6日生于美国芝加哥，由于提出DNA的双螺旋结构而获得1962年诺贝尔生理学或医学奖。DNA的发现给生命科学领域的研究带来了革命性的变化。

    医学遗传规律

    孟德尔和他的实验

    第一个用实验数据提出遗传规律的是孟德尔，说来令人奇怪，这位遗传学家竟是一位神父。他出生在奥地利的一位农民家里，当他进入教堂时是一个穷孩子。1851年他被保送到维也纳大学学习自然科学。回到教堂后，1857年开始在教堂后面的小块园地上做了许多实验，进行多方面的杂交研究，由此得出了两条很重要的遗传规律。他的文章在1866年发表后，当时并没有引起注意，足足埋没了35年，一直到1900年才被重新发现。那年差不多在几个星期里，有3位科学家同时用各自的试验证明了他的研究结果，于是就像其他科学上的伟大发现一样，立即引起了强烈的共鸣。

    试验植物的选择是用了一番心思的，正如他所写的：“任何试验的价值与用途，决定于材料是否适宜于它作用的目的。”这个试验要求的是：应该有稳定的、又容易区分的性状；开花时不会受到外来花粉的影响；此外，最好要容易栽培，生长期又比较短。于是他很快地选中了豌豆作为自己工作的材料。总共得到34个多少有些不同的豌豆品种，经过两年试验，挑出了其中22种。他注意到这些品种具有7对区别明显的相对性状——所谓相对性状，就是指同一性状的不同表现类型。它们是：

    种子的形状：圆的和皱的；

    子叶的颜色：黄色和绿色；

    种皮的颜色：灰褐色和白色；

    成熟的豆荚：饱满膨大或不饱满而萎缩；

    未成熟豆荚的颜色：绿色和黄色；

    花的位置：叶腋的和顶端的；

    茎的高度：高的和矮的。

    这些性状在原有品种中都很稳定，譬如说，圆形种子的植株，从来都生出圆形种子的后代。孟德尔让两个具有相对性状的品种相互作为母本或父本。

    杂交工作做得很仔细，不但挑选最有活力的植物作试验，用木棒保持它们的直立，并且尽可能避免昆虫造成的混乱。对于每一个试验，都在开花期间把一些盆栽的植株放到温室里，作为对照。在整个实验过程中，他仔细地观察了植株的表现，并且把观察结果详细地记录下来。

    最初的试验是将上述单个性状上有明显差别的两种豌豆（亲本）杂交。上述7组相对性状分别做了7次杂交，这7次杂交的结果具有惊人的一致性。那就是杂种一代都只出现一个亲本的性状，例如开红花的植株与开白花的植株杂交，杂种一代总是清一色的红花；子叶是黄色的豌豆与子叶是绿色的豌豆杂交，子一代（F）总是具有黄色子叶的性状等等，这种在杂种一代中只出现杂交双亲中一个亲本性状的现象在孟德尔观察的7对相对性状的杂交中，无一例外。此外，当杂种一代自花授粉时，得到了杂种二代种子。在7次杂交的杂种二代中，都出现了两个杂交亲本的性状，即都出现分离现象。更有趣的是杂种二代中，第一代出现过的那个亲本的性状（即显性性状）和第一代未出现的那个亲本的性状（即隐性性状）都为3∶1。

    基因突变导致的异常疾病

    蛋白质是生命活动的最终执行者，是生命现象复杂性和多变性的直接体现者。蛋白质的合成是由基因决定的，一旦基因发生突变，由它转录、翻译合成的蛋白质就会出现相应异常，当这种异常影响了生命活动，就会导致疾病。

    根据基因突变对机体所产生的影响不同，通常把这类疾病分为两大类：分子病和先天性代谢缺陷病。分子病以及先天性代谢缺陷病，均是由于生物大分子——蛋白质的异常导致的疾病。

    人们对基因突变导致相关疾病的研究历史超过了100年，这个研究领域的创始人是英国医生Archibald Garrod（1858—1936年），他在1909年发表了《先天性代谢差错》一书，这标志着这个领域已经为人所重视。而真正取得突破的是对于血红蛋白病的研究成果。1949年学者R Paulin等发现正常血红蛋白和镰形血红细胞贫血症患者的血红蛋白的电泳速率有差异，表明两种血红蛋白分子在结构上的差异。他们认为这可能是由于血红蛋白分子水平上缺陷所致，同时发表了《镰形红细胞贫血——一种分子病》，提出了分子病这一概念，并由此引出近50年来对血红蛋白分子的精深研究，成为医学分子遗传学研究领域中最精彩的篇章。

    ——罕见的皮纹病。2007年，一位二十多岁的瑞士妇女在进入美国边境时遇到了难以想象的麻烦。海关官员无法确认她的身份。这位妇女护照上的照片与她的脸能够完全吻合，但是当工作人员对她的手进行扫描时却发现了一个令人震惊的结果：她没有指纹。

    事实证明，这位妇女患有一种极为罕见的疾病——皮纹病。瑞士巴塞尔大学医院的皮肤科医生Peter Itin将这种疾病戏称为“移民延期病”，因为患者想要进入外国将是非常困难的。与普通人相比，除了光滑的指尖外，他们分泌的手汗也较少。然而科学家对于究竟是什么原因导致了这种疾病却知之甚少。

    由于在这个大家庭中有9位女性成员都没有指纹，Itin和他的同事——包括以色列特拉维夫Sourasky医学中心的皮肤科医生Eli Sprecher——怀疑可能是遗传学因素导致了这种疾病。因此他们从这个家族中采集了脱氧核糖核酸（DNA）——在4名家族成员中仅有1人被证明患有皮纹病，并将患病家族成员的基因组与具有正常指纹的家庭成员的基因组进行了对比。研究人员随后在接近这些基因的17个区域发现了差异。随后他们对这些基因进行了测序，希望能够鉴别出罪魁祸首。

    然而研究人员最终却一无所获。起初，Sprecher怀疑或者是他们的遗传分析工作出现了错误，或者有一些遗漏的突变隐藏在基因组中没有编码的或“垃圾”

    区域。他说：“随后机会来了。”当研究生Janna Nousbeck通过在线数据库对来自可疑区域的罕见DNA转录进行筛查时，她注意到一个非常短的序列重叠在名为SMARCAD1的一部分基因上。这个基因似乎很可能是造成突变的原因，因为它仅仅表达在皮肤中。

    当研究人员对SMARCAD1进行测序后，他们的怀疑得到了证实——这一基因在指纹缺失的家族成员中发生了突变，但在其他家庭成员中却是正常的。这一突变并没有出现在编码SMARCAD1蛋白质的基因区域中，而是位于能够阻止SMARCAD1正确合成的一个关键剪接位点附近。研究人员在8月4日出版的《美国人类遗传学期刊》上报告了这一研究成果。

    Sprecher的下一步工作是搞清SMARCAD1的确切功能，及其如何对指纹模式的形成造成影响——而这是另一个未解之谜。但是研究人员认为，这种基因可能在胎儿发育的早期阶段帮助皮肤细胞之间彼此交叠。

    同样从事皮纹病研究的美国印第安纳波利斯市印第安纳大学医学院的分子遗传学家Terry Reed表示，他不能肯定是否每一位缺失指纹的患者都与SMARCAD1有关。他表示计划对自己的一名皮纹病患者进行基因测序分析。但是他说，“至少很高兴看到确定了一个与这种疾病相关的基因”，并且希望它可以帮助研究人员在大体上了解皮肤形成的过程。

    ——导致维生素B12代谢疾病的基因突变。加拿大卡尔加里大学和麦吉尔大学的研究人员识别出导致两种严重的维生素B12代谢疾病的基因。这两种疾病分别为甲基丙二酸尿病的cblA和cblB形式，可能导致大脑损伤、智力迟钝，如果在婴儿期或幼童期没有检查出来甚至可能导致死亡。

    有关这两个基因的发现分两篇文章报道，两篇文章第一作者都为卡尔加里大学的研究生Melissa Dobson，他与该校生化与分子生物学系的Roy Gravel博士进行合作。这两个基因最先是在细菌中发现的，然后才追踪了它们在人类中的版本。

    Dobson把这项突破归结为人类基因组计划的功劳。“现在我们可以通过比较人类与细菌DNA序列来发现人类基因。”她说。“这一切都因有了可获得的人类基因组完整序列数据才成为可能。”

    为证明她和她的同事——Daniel Leclerc博士识别出的是否是正确的基因，她请麦吉尔大学的合作者David Rosenblatt博士和Thomas Hudson博士帮助对病人进行检查。麦吉尔大学健康中心拥有世界闻名的诊断设施和维生素B12有关疾病病人的细胞库。通过基因组魁北克机构设在MUHC的测序中心，Dobson和她的同事证实这两种疾病病人的DNA中确实存在两种基因的突变。

    “我们通过寻找患有特殊形式甲基丙二酸尿病病人中的基因突变已经识别出对于维生素B12的加工过程至为关键的两个不同基因。”Dobson说。甲基丙二酸尿是蛋白质和其他物质降解时产生的中间化学物质。它能够在机体内累积，大量分泌到尿液中，因为维生素B12加工的破坏阻止了甲基丙二酸尿的代谢。

    引起cblA和cblB的基因的识别对于遭受两种疾病之苦的病人而言是一个里程碑式的重大突破。“这项发现使DNA检测携带者和出生前诊断成为可能。这一点非常重要，因为治疗在怀孕期间就可以进行了。”Rosenblatt解释说。幸运的是，许多病人可以通过高剂量服用维生素B12增补剂和控制饮食中的蛋白含量来进行治疗。

    “这项研究将有助于我们进一步了解这两种疾病，为这两种疾病的患病家庭带来了希望。”有机酸血症协会的执行主任Kathy Stagni补充说，这是一家为遗传性代谢疾病家庭提供帮助的非盈利组织。

    描述这些发现的两篇文章分别发表在2002年11月26日的美国《国家科学院院刊》和2002年12月15日的《人类分子遗传学》杂志上。

    该研究由加拿大卫生研究院、美国国家卫生院和March of Dimes出生缺陷基金会资助。

    ——基因突变可能导致儿童白血病。美国科学家发现基因突变会导致儿童患上T细胞急性淋巴白血病，并称针对阿尔茨海默氏症的药物可以治疗这一疾病。

    美国哈佛大学医学院的研究人员在将于15日出版的《科学》杂志上报告说，他们发现，一种叫作NOTCH1的基因发生突变后会变得过度活跃，大约60%的T细胞急性淋巴白血病肿瘤中都存在这种突变基因。在这种疾病中，作为免疫细胞的T细胞会不受控制地过度生长。德国一项有关婴儿意外猝死的研究表明，使婴儿保持仰卧的正确睡姿和母亲不吸烟等预防措施，可以大大减少婴儿发生意外的风险。

    德国教育和科研部近日发表新闻公报说，由德国17所大学和2个地方研究机构参与的这项跨学科研究表明，正确的睡眠条件对预防婴儿发生意外很关键，如采用仰卧而不是俯卧的睡姿，使用睡袋以及避免婴儿过热。另外，母亲在怀孕期间及其后都不应吸烟，并应保证婴儿在满月前可以吃到母乳。

    公报说，研究人员分析了近500名1周岁以内婴儿的突然死亡病例，并与1100名健康婴儿加以比较。有关数据在明斯特大学研究中心加以汇总和分析。数据显示，以下几个因素最易导致婴儿猝死：采用俯卧姿势睡觉的婴儿，其发生猝死的风险是正常睡姿婴儿的6倍；与父母在一张床上睡觉而母亲吸烟（6倍风险）；母亲怀孕期间吸烟（3倍风险）；不给婴儿喂母乳（2.7倍风险）。

    调查数据还显示，早产婴儿发生猝死的风险是正常婴儿的10倍。而低龄母亲（不满20岁）等因素也使风险加大。据报道，每年德国有近400起婴儿猝死事件发生。

    细胞生长的NOTCH1基因发生了突变。研究人员据此认为，治疗这种疾病的好办法是阻断NOTCH1突变基因的作用，而治疗阿尔茨海默氏症的药物——γ分解酶可胜任这一使命。他们已从T细胞急性淋巴白血病人身上提取细胞，并用γ分解酶抑制剂阻断了细胞的NOTCH1突变基因。下一步，研究人员计划进行小规模的γ分解酶抑制剂临床安全试验。

    研究人员指出，约75%的T细胞急性淋巴白血病儿童可通过化疗治愈，但化疗对儿童的伤害很大，会使其今后更易患上其他疾病。

    ——青年退化成“小宝宝”。由于基因突变引起大脑和小脑的罕见病变，一个身材高大的广东男子竟在几年时间里逐渐“退化”成一个“小宝宝”，不仅走起路来像喝醉酒似的容易摔跤，甚至无法自己吃饭穿衣、洗脸刷牙，就连喝水也总是被呛住。近日，这名28岁的男子在458医院接受治疗后出院，出院时身高1.7米的他终于能蹒跚走出病房。

    据阿峰的姐姐介绍，阿峰小时候与普通孩子并无多大区别。上初中后，他的学习成绩开始下降，最终辍学。后来，家人发现阿峰逐渐出现走路不稳的情况，“他走路的时候就像喝醉酒的人一样，经常跌倒。”据阿峰的姐姐回忆，大概从5年前开始，阿峰开始经常无缘无故地发笑，并自言自语地说一些含糊不清的话。

    不过，最让家人感到惊异的是，阿峰的自理能力也出现了很大的退步。“到后来他连自己脱衣服都不会了，吃饭也总要妈妈喂，甚至一喝水就会被呛住，不停地咳嗽，”阿峰的姐姐说，弟弟的性情也发生了很大的变化，“他经常用烟头烫伤自己，好像一点都不觉得疼，晚上也经常吵闹不睡觉，有时还会打骂家人。”

    阿峰的姐姐说，这几年来，家人带着弟弟看了不少医生，都诊断是精神病，但用药后情况似乎更严重了。不久前，阿峰被转至458医院神经内科。该科的牛富生博士介绍，阿峰被诊断为“苍白球黑质色素变性”。他说：“这是一种非常罕见的疾病，目前还没有有效的药物治疗这种病。”

    牛富生表示，根据记载，这种疾病的患者会随着病情的逐渐加重而逐渐无法行走，最终只能卧床；加上咽喉部肌肉功能失调导致进食和饮水的困难，非常容易出现误吸的情况，并因此导致反复的肺部感染，最终走向死亡。

    他解释说，这种由基因突变引起的全脑病变，不仅会使患者智能下降、智商减退，还会出现精神行为方面的异常。“比如走路不稳、喝水呛咳等，都是小脑性共济失调引起的，”牛富生说，“阿峰刚被送到医院时，浑身上下除了跌伤的痕迹，还布满了被烟头烫伤的伤口。这其实是他感觉减退无法感觉到的疼痛。”

    由于目前还没有有效的药物可以治疗，458医院神经内科医生决定尝试对阿峰进行脐带血干细胞移植治疗。经过三次治疗，阿峰的病情目前暂时得到了一些缓解。“现在早上起床，弟弟会知道要刷牙洗脸了，不过还要妈妈帮忙才行。”

    阿峰的姐姐说。

    阿峰的姐姐说，现在用家乡话问弟弟一些问题，弟弟也能进行简单的回答。

    在出院的当天，医生在走廊上与阿峰挥手告别，阿峰也会歪着脑袋，夸张地伸出手臂，像个孩子一样朝医生挥手。

    牛富生坦承，虽然目前的治疗延缓了阿峰病情的进展，未来仍是一个未知数。“我们从未治疗过这样的病例，长期疗效还需要进一步观察。不过，这个病例仍给我们带来很大的鼓舞，因为它为神经系统多种疑难疾病的治疗带来了希望。”

    ——“芝加哥胰岛素”。10种未知的胰岛素基因突变可导致永久性的新生儿糖尿病，侵袭年幼的儿童，导致终生依赖胰岛素注射。自从1979年人们发现“芝加哥胰岛素”后，就一致认为异常的胰岛素与较轻的II型糖尿病有关，而此次研究首次发现胰岛素基因突变与严重的幼年发病的I型糖尿病有关。

    来自芝加哥大学和半岛大学的研究者介绍了10种发现于16个家庭的221例患者的基因突变，展示了几种突变是如何改变蛋白质折叠的方式，并中断胰岛素合成。他们怀疑突变对胰岛素折叠方式的改变发生于其合成过程中。他们提出这些不恰当的折叠蛋白质干扰了其他细胞的正常进程并最终杀死了生产胰岛素的细胞。“这是一种对婴儿糖尿病全新的并具有治疗可能的解释，”研究报告者Louis Philipson认为，“这是令人激动的，因为每例患者除具有突变基因之外也同样具有正常的胰岛素基因。如果我们能尽早发现疾病，并设法使异常的基因静止表达，或者保护制造胰岛素的细胞免于错误折叠导致的破坏，也许可保护或恢复患者的自身胰岛素制造功能。”

    Philipson教授及半岛大学的Prof. Andrew Hattersley通过对已知胰岛素分泌中所必需的离子通道蛋白的治疗，使得1例年幼的糖尿病患者脱离胰岛素依赖，这是美国的首例。媒体及青少年糖尿病基金会对该疗法的推崇备至，使其他在婴儿时期确诊为I型糖尿病患儿的父母们纷纷到两家中心要求进行基因测试，结果揭示超过12例患者具有相同的可治疗的突变。但在对超过870例已被确诊为糖尿病的1岁以下的患者的测试，结果显示无已知的突变。许多患儿缺少通常出现于典型的I型糖尿病患者中的抗体，这些抗体是在制造胰岛素的β细胞受到免疫攻击时产生的。对一个家系的4例受累患者的测试发现已知突变为阴性。然而，综合连锁研究和候补基因测试，研究者追踪到一种异常胰岛素基因。进一步的测试发现了其他15个家系患者中的10种不同胰岛素基因突变，这些突变均为错义突变，阻止了蛋白质折叠为正常形状，功能异常的蛋白通常被内质网分解。研究者假定胰岛素错误折叠和前体能诱发长期的内质网应激，导致制造胰岛素的β细胞死亡。旨在减少内质网应激的治疗，“可能使得更多的β细胞存活”，他们建议，“如果基于正常胰岛素基因的分泌功能得到更好保护，那就能部分改善糖尿病状态”。

    因其约占这种罕见疾病的20%，研究者认为“胰岛素基因突变是新生儿糖尿病的重要原因之一”。大多数与之相关的病例是在出生后6个月内确诊的，确诊时的平均年龄为9—13周，其中3例为在出生后6个月至1年确诊的。Philipson提到，新生儿糖尿病被许多专家认为是一种遗传病。已知的基因突变能解释50%—60%的病例，美国和欧洲的研究小组正努力在识别导致其他糖尿病的基因。尽管新生儿糖尿病是一种罕见疾病，识别它的致病基因也需要关于胰腺发育和功能的重要信息。

    ——暴晒与基因突变的关系。为了使孩子能健康成长，不少父母经常会带着孩子们晒太阳。但据美国科学家即将完成的一项有关改进防晒霜使用规则的研究表明，如果一个人在童年时期经常被完全暴露在阳光之下，那么他的皮肤不仅会被晒伤，甚至有可能在日后患上致命的皮肤癌。

    黑素瘤是一种最严重的皮肤癌。仅今年美国就有6万人患上此病，并且有8100人因此死亡。特别是近30年来，患有此病的人数不断增多，患者的年龄通常在四五十岁。但医生们还发现，患者的年龄正逐渐年轻化，甚至出现了儿童患者。

    在美国北卡罗来纳大学的皮肤科专家南希·托马斯的领导下，科学家们对美国和澳大利亚的黑素瘤患者进行了一项有关太阳紫外线和人类基因之间相互作用的研究。

    结果发现，那些发生最常见的基因突变（BRAF突变）的患者，也往往是在20岁以前高度暴露在紫外线下的人。与此同时，他们的皮肤上也长有很多痣，而痣是引起黑素瘤的另一个重要因素。托马斯说，现在还不能解释这意味着什么，也许年轻时正是皮肤生长的时期，从而容易受到紫外线的伤害，特别是长痣的时候。

    研究结果还表明，青年时代暴露在阳光下的程度与发生BRAF基因突变有一定的关系，但这种关系在30岁左右时消失。但这并不意味着成年人就可以安然无恙了，到50岁左右时，另一种黑素瘤亚型，即发生NRAS基因突变与接受紫外线照射的强度有关。

    为此，科学家得出的初步结论是，人们在早期生活中注意躲避太阳的暴晒比以前我们认识到的更为重要。

    基因检测的时间

    加拿大研究人员确认5组基因与II型糖尿病有关。研究人员称，这对于预防和及早发现糖尿病患病几率有重要意义。但美国研究人员认为，目前有关基因与疾病之间联系的研究，大多处于初级阶段，而且不少从事基因检测的实验室具有商业性，因此，不应过早地提倡人们利用基因检测发现疾病。

    加拿大的研究由魁北克省的麦吉尔大学完成。研究人员对7000多名志愿者进行了调查。其中有II型糖尿病患者，也有患者的直系亲属，还有一部分人有II型糖尿病家族史。

    研究分析了志愿者的DNA，发现II型糖尿病患者拥有5组相同的基因。因此，研究人员判断，这5组基因是决定人们是否会患上糖尿病的关键。“人们可以通过基因检测来确定自己体内有没有这些基因。如果有，那就可以着手预防了。”

    除了糖尿病，癌症、阿尔兹海默病、高血脂等顽疾也曾被证明与某些基因有关。

    现年38岁的埃米·麦凯居住在美国加利福尼亚州。在过去几十年中，家中多名成员先后死于结肠癌。埃米担心，这是因为家族成员都携带了一种致病基因，自己也可能是携带者。2002年，埃米接受了基因检测，结果证明她身上确实存在这种基因。

    2006年11月，佛罗里达州的卡丽和丈夫接受了人工授精，并做了“胚胎移植前基因检测”。卡丽的外祖父死于极其罕见的亨廷顿氏综合征，母亲也于1999年确诊患上此病。她希望通过基因检测，来保证未来宝宝的安全。

    随着人们对基因检测的需求越来越多，提供相应服务的机构也与日增多。目前，全球有近600个实验室从事基因检测。仅在美国，2004年就有500多万人接受了相关检测。

    然而，即使在美国，基因检测的管理制度也不健全。2006年7月，美国联邦贸易委员会曾发出警示，要求人们谨慎对待基因测试。哥伦比亚大学医学教授南希·韦克斯勒则将基因检测市场的繁荣比喻为一场“大灾难”。他认为，目前基因检测存在三大问题。

    首先，基因检测的结果需要专业解释，但目前专业基因学家的数量很少。现美国仅有专业人员800余人，另有3000名顾问，但不具备专业资格。美国得到政府认证的两大检测机构之一的金宝生物技术公司指出，同一个结果，不同的专家可能得出不同解释。一旦解释错误，就会误导人们对疾病的判断。

    其次，大部分基因检测公司都是商业性组织，带有营利目的。成立于2004年的“DNA指导网”就是其中之一，其检测费用在200美元至3300美元之间。还有些公司向受检者推销预防或治疗药物。美国人类基因组研究所主任弗朗西斯·科林斯认为，这样做就是在欺骗受检者。

    最后，很多人对于检测结果缺乏心理预期，一旦得到负面结果，很可能会变得压抑、颓废，甚至绝望。

    南希·韦克斯勒指出，基因突变并不是导致疾病的唯一原因，生活方式、生活环境等都可能诱发疾病。培养良好的生活习惯，保持乐观向上的生活心态才是现代人更应该注意的。

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