就在昨天,在第二届国际人类基因组编辑峰会召开的前一天,南方科技大学生物学系副教授贺建奎宣布,一对名为Lue和Nana的基因编辑宝宝11月出生。
贺建奎宣称,通过对婴儿基因的修改,他们得以天然抵抗艾滋病。不同于该消息公布之初的普遍乐观情绪,随之而来的是百名科学家的联名反对,对于伦理审查流程的质疑,以及一系列的科普和官方发声,表达了在不成熟的科技条件下,对人体基因进行编辑的强烈谴责,否定了所谓“历史性突破”。
为什么基因编辑如此令人担忧,这离不开对于基因的一些基本认知。
什么是基因?
在生物界,为什么植物可以“种瓜得瓜,种豆得豆”,动物能够“龙生龙,凤生凤”,人类更是“有其父必有其子”?这些能从一代传到下一代的现象,绝非偶然,因为所有生物都含有遗传物质,靠这些遗传物质,生物现象得以代代相传,在生物学上,这些遗传物质的载体叫染色体。
染色体上具有遗传效应的化学分子是DNA。DNA是英文Deoxyribonucleic acid的缩写,它的中文译名为“脱氧核糖核酸”。DNA是一个大分子,其具有遗传效应的片段称为基因(Gene)。现代所称的基因,就是遗传之父Mendel所称的“遗传因子” (Plomin, et al, 2001),基因一词是由一位丹麦遗传学家Johannsen在1909年提出的,先用德语称之为Gen,而后,才在英语中被称为Gene。日本人称基因为“遗传子”,是中国的科学家把“Gene”从英文直译为“基因”的。
在自然界,除了一部分的病毒(virus)之外,几乎所有的生物,包括人类、动物、植物、微生物,都受制于其DNA。在DNA分子上最基本的功能单元叫基因。50年来,基因研究硕果累累,涵盖从结构到复制、从切筛到重组、从调节到转移、从进化到图谱、从医疗到增产等各个领域,无所不及。
基因与疾病
从人类基因图谱上我们可以得知,人类所有的基因,并没有以前估计的8万到10万个那么多,大约为3万多个。到目前为止,我们知道的有26588个基因,其中大约1%操控我们的免疫系统,2.9%主导预防肿瘤的发生,3.3%负责细胞间的沟通,5% 制造细胞,10.2%制造化学反应的酵素,13.5%控制细胞核的运作,还有41.7%的基因的功能尚待确定(Enriquez,2003)。
同时,我们也知道人体的每个器官所含基因的数目为: 大脑: 3195;肝: 2091;心: 1195;肺: 1887;红、白血球: 8和2164;脂肪: 581。每个细胞的DNA都含有复制生命的全部密码。DNA是个庞大的分子,印出来有75490页报纸之长,即使每天花8小时研读,也要30年才能读完(毕东海,2002)。
无巧不成书。到目前为止,我们知道的疾病亦有4万种左右。科学家们已经找出许多与基因缺陷有关的疾病,特别是单一基因缺陷的疾病,据估计,约有五千种人类的疾病,包括亨廷顿舞蹈症、海洋性贫血、玻璃娃娃等是由单一基因变化引起的,此外,还包括老年人的帕金森氏病、儿童的神经失调症、致人猝死的心血管症、使老年人失明的视网膜黄斑部退化症等。目前发现有特别的基因,其中一个基因在10个肺癌、胃癌、乳癌患者的组织上有7个看到它出现,全球10种导致人类死亡的疾病,包括中风、肺炎、艾滋病等9种皆与基因有关。
此外,科学家也已经发现影响肥胖的基因、同性恋的基因、尼古丁上瘾的基因、囊性纤维病基因、肌肉萎缩症基因等,其数目正在与时俱增。
科学家希望能透过了解人类每个基因所担当的角色,找出人类患病与基因变异的关系,尤其是一些常见病,如糖尿病、心脏病、哮喘、结肠癌、子宫内膜癌、胃癌、肝癌、卵巢癌,还有其他一些癌症和精神病等,从而有针对性地研究医治与预测的方法,甚至可以及早免于得病。
基因对人性的影响
随着生物技术时代的来临,研究行为遗传学的学者也开始探索影响人类行为的各种基因。人类的诸多恶习,如抽烟、饮酒、吸毒等,都和遗传有关,而且身高、体重、暴力、暴躁、侵略也都源自遗传。凡是源自遗传的特征,都会涉及影响这些特征的基因。于是,寻找影响人类行为的各种基因,蔚然成为风气。
近来已经找出,并已经经过验证的基因、已在染色体上定位的基因和正在寻找的基因,包括:(1) 人类肥胖基因(Human Obese Gene)(2) 人类早衰基因(Human Age Gene)(3) 智商基因(IQ Genes)(4) 同性恋基因(Gay Genes)(5) 语言的基因(Language Genes)(6) 酗酒的基因(Alcoholic Gene)(7) 吸烟的基因(Smoking Gene)(8) 爱情的基因(Genes of Love)
Hamer在《科学》杂志上的一篇文章,《对行为遗传学的再思考》(Rethinking Behavior Genetics)(Hamer,2002),回顾了近百年来行为遗传学的进展。在研究行为遗传学上的第一个一百年,从1800年开始,就致力于分析人们各自在思想、感觉和行为上的差异,在什么程度上是受制于遗传的因子,在什么程度上是受制于环境的影响。
结果是: 手法直截了当,答案明确磊落,人类的性格、气质、能力,以及精神失调等现象无一不受基因的影响。遗传的作用的确非常之大,影响了人类30%到70%的大部分差异,而且其效果又不受社会和文化的影响。
在这漫长的岁月里,学者对基因的研究范围非常广泛,由友善的性格到违法的行为,由疾病到尿床,从婚姻到就业。人类唯一不受制于遗传的特性似乎只有从学习而得到的特征,诸如一个人所讲的某一种语言和所信仰的某一种宗教。
基因具有自私的本性
从基因双螺旋结构上的设计来分析,基因唯一的目的就是复制自己,为了达到此一目的,就要使拥有基因的个体生存并繁殖。简言之,所有生物个体,包括人类都是基因生存的机器。譬如,猴子和鱼也不过是维持基因在树上和水中生存的机器而已(Dawkins,1976)。
基因的天性是自我复制,不能自我复制的基因,无法继续生存。可是,基因又如何才能达到自我复制的目的呢?像建造一座宫殿一样,它只有图谱,却没有材料。因此,它唯一可行的手段就是拿出自私的本领(Dawkins,1976),利用天地间的生物作为它生存与繁衍的载体,把生物体视为它的殖民地,将细胞视为它的工厂,以细胞核的核苷酸作为它的原料,用来自我复制。宇宙间必须有生物,基因才能自我复制;宇宙间也必须有基因,生物才有生命。
基因的自我复制(Watson & Crick,1953)和自私的天性(Dawkins,1976)成为宇宙间生物繁衍的原动力。天地间能自我复制的基因没有不自私的,也没有不自私而能自我复制的基因。基因靠生物复制,生物则赖基因繁衍。
基因要复制自己,就要行为自私,更何况基因是自私行为的基本单位,而自私行为又是进化的原动力。不自私,就难以渡过自然选择进化这一关口。基因除了拷贝自己的模子之外一无所有,而要完成拷贝自己任务的唯一本领就是自私。要自私地利用一切所能利用的机制和物质来达到自身复制的目的。宇宙间所有的生物个体,包括我们人类都是基因贮存、生存与繁衍的工具(Dawkins,1976)。
基因不但利用自私行为进行自身的复制,还利用自私行为保障自己的永垂不朽。正因为如此,基因才不会衰老,即使是活了100万年的基因,也不会比它仅仅活了100年的同伴更有死去的可能。它无情而自私地一代又一代地,从一个生物个体转到另一个生物个体,用它自己的生活方式,并用它自己生存的目的,操纵着它们,又在一代接一代的生物个体进入衰老死亡之前,就无情地抛弃它们,转而去利用年轻力壮的个体来进行自身的复制。
在理论上,一个DNA分子能够以自己的拷贝形式生存1亿年还不死,成功的基因会将生存机器的死亡至少推迟到生殖之后,这是基因最普遍的自私行为之一。从这里可以看出,任何一个生物个体,其生存时间无论何等短暂,都不过是基因的临时性运载的工具,一个接一个,一代接一代,使得基因个体几乎能够天长地久。在地球上,没有任何生物个体能够永恒存在,唯一的例外就是基因这个不朽的复制者(Dawkins,1976)。
基因是利己的,每个基因只复制自己的基因。不但如此,基因还用心思扩大复制,连感冒和狂犬病以及流行过的非典型肺炎,都是利用打喷嚏和口吐白沫去扩展寄主而达到繁殖自己的目的。
人的基因亦复如此。一个人把基因传给自己的子女,又会因为爱自己的基因而爱护子女,更会因爱护自己的基因而爱护自己的孙子。一切都是为了基因,自私的基因。自私的基因驱使人也自私。在生物群中,每个成功的基因,都具有其成功的特性。一般来讲,最突出的特性就是它无情的自私。
这也难怪,因为凡是经过选择进化而产生的任何个体,都不是因为利他而成功的。于是乎,无情的自私就成了在生存上必需和应该的了。因此,自我复制和自私成了基因的天性。
摘自《基因与人性》
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