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1、遗传学与社会发展遗传学与社会发展(科学杂志)赵寿元谈家桢孟德尔遗传定律于1900年被重新发现以来，遗传学经历了一个世纪的发展，取得了近代自然科学史上空前辉煌的成果，正显示出极富活力的强劲的发展势头。基因学：新一代的遗传学回眸历史，遗传学发展的历程可分成两个时期。1950年代以前，以杂交为主要实验方法，通过观察比较生物体亲代和杂交后代的性状变化，进行数量分析，从而认识与生物性状相关的基因及其突变与传递的规律。这是遗传学的杂交分析时代，即从生物体的性状改变来认识基因，是谓正向遗传学(forward genetics)。1950年代以后，遗传学急剧地演变为运用物理学和化学的原理和实验技术，直接解剖基
2、因的物质结构，并在分子水平上揭示基因的结构和功能，以及两者之间的关系的学科。这是遗传物质分子分析时期，即从基因的结构出发，认识基因的功能，是谓反求遗传学(reverse genetics)。基因始终是遗传学研究的对象。1909年，丹麦遗传学家约翰逊(W.Johannsen)首次提出基因这一名词时，它还只是代表遗传性状的一个抽象符号。随着研究工作的深入，基因不断被赋予新的内涵。现在知道基因是一种化学分子，是遗传信息的物质载体，蕴含着支配生命活动的指令和构建生物体的蓝图，同时也是可通过人工操作来改变生物体属性的一种元件。总之，所有生物体的所有生命活动，无不直接或间接地在基因的控制之下。因此，凡是以
3、生物体某一特定生命现象为研究对象的学科，如细胞生物学、发育生物学、进化生物学、生理学、生物化学和神经生物学等，在深究特定生命活动的底蕴和机制时，都会涉及基因。基因融入了生命科学的各个学科，各个学科的发展又推进了对基因结构和功能的认识。在这种情况下，生命科学的各个学科几乎都与遗传学形成了交叉学科，如细胞遗传学、生化遗传学、神经遗传学、发育遗传学、进化遗传学乃至生态遗传学等。遗传学研究逐渐被其他学科所蚕食，遗传学的固有边界正模糊地趋于消失，但这并不意味着遗传学在消亡；恰恰相反，这正标志着遗传学面临着又一次迅猛发展的大好形势，那就是基因组学(genomics)的出现，把遗传学的研究推向了新的高潮。在
4、此基础上，遗传学将以新的面貌-基因学(genics)出现。基因学是在DNA(RNA)分子的结构和功能基础上阐明生物遗传现象的一门学科。它既承袭了遗传学的成就，又包括了基因组学的研究内容。基因组学是罗德里克(T.Roderick)1986年提出的一个新名词，当年即被用作麦库西克(V.McKusick)和拉德尔(F.H.Ruddle)主编的一本新杂志的名字。基因组学依据其研究的侧重点，可分为结构基因组学和功能基因组学。从词义上看，基因组是包含了整套染色体上的基因及非基因的DNA序列，基因组学所研究的基因组的结构和功能，应该涵盖了对基因的结构和功能的研究。因此，基因组学似乎涵盖了基因学。其实不然，而
5、恰恰是正好相反。因为基因组学是在大规模和高通量的水平上克隆分离基因和分析其结构，并在基因间相互作用的网络中来认识基因的生物学效应，这并不有悖于基因学的研究内容。大批克隆和分析基因只是在时间尺度上缩短了单个基因操作所花的时间；相互作用形成的复杂性，最终还是要在了解构成网络的每一单个组成成分的功能后才能得到解析。所以，最终还是落实在对每个基因的研究。至于基因组中非基因DNA序列或非编码序列的研究，也离不开对基因的研究。非编码序列如果有生物学功能，则一般不外乎通过两种途径来实现。一是作为积累不引起突变的核苷酸变化的蓄水池，形成核苷酸序列的多态性，并在进化过程通过易位、转座等方式，形成有功能的新基因；
6、或是改变原有基因的结构而引起功能突变。另一条途径则是通过增强子、弱化子、启动子等形式调节控制原有基因的表达和活性。归根到底，非基因序列如果真的具有生物学功能，也一定是通过形成新的基因或是影响现有基因的表达来实现的。这说明基因和基因组是一个整体，基因组的功能是通过一个个基因的功能来实现的。换句话说，只有真正弄清了每个基因的功能，才是认识基因组功能的基础。从这个意义上说，基因学的研究包含了基因组的研究，基因组学是基因学的组成部分。基因学通过直接研究基因的结构和功能，揭示出新的遗传现象及其规律，而将传统的遗传学研究推向深入。例如，目前除已认识的遗传方式如显性、隐性、共显性和伴性等外，还发现了三核苷酸
7、重复序列扩增的动态突变引起的早现遗传(anticipation)或遗传早现现象。在无临床症状的正常人的基因或基因组中，都存在三核苷酸重复序列；当重复拷贝数超过某一阈值时，正常基因变成致病基因；而且，重复拷贝数在传递给下一代时总有增加的趋势，结果子代的拷贝数更多，发病年龄提前，症状加重。这种现象需要在DNA水平上加以研究，现已提出了若干假说，如突变使编码产生的蛋白质变成酶的作用底物，从而生成异常的产物；或是改变了的蛋白质产物阻遏了正常的酶活性，最终导致疾病的发生。在基因表达过程中，还有一些表观遗传(epigenetic)现象，如基因组印迹(genomic imprinting)、RNA编辑(RN
8、A editing)、蛋白异构体引起类似显性遗传，以及蛋白质(朊粒：Prion)自我复制和传递遗传信息的假象等，也都属于基因学研究的范畴。基因学的实际应用范围也将比遗传学有所扩大。除了单个基因表达产物的应用、增删生物体内单个基因，以及人为地加速自然选择进程达到育种的目的以外，还可发展基因组工程：将成批基因组合起来协调发挥作用，在组织、器官和个体克隆的基础上，实现不同来源的高等生物基因组的拼接，构建一个杂合基因组，创造出自然界中没有的、自然进化也无法产生的、全新的人造高等生物。遗传学与优生学从人到简单微生物的所有生物体，都由蛋白质和核酸组成；蛋白质都是由同样的20种氨基酸连接而成的，核酸则都是以
9、同样的4种核苷酸连接而成。三个核苷酸组成一个遗传密码子，决定一种氨基酸，决定了核苷酸的线性序列同氨基酸的线性序列之间的对应关系。除极个别例外，所有生物的遗传密码都是相同的。于是，不同的核苷酸序列构成了不同的基因，不同的基因产生不同的蛋白质，不同的蛋白质决定生物的不同性状或不同特性。一个生物体的全套基因，也就是生物体的基因组，决定了该生物体的全部生物学特性。人的基因组决定了人之所以是人，而不是别的生物。我的基因组决定了我是我而不是他人。既然如此，通过改变基因和基因组以改良动植物和微生物品种的育种技术，能否用于人类以改善人体的遗传特性呢?回答是肯定的，因为人是生物，对其他生物有效的技术对人同样是有
10、效的。但是，能不能不等于可不可。可不可以将应用于其他生物的育种技术应用于人，这是有争论的。因为人不单是生物学上的人，而且是作为人类社会一分子的社会的人，还要受到社会的制约。最为明显的例子就是优生学的争论。优生学(eugenics)的创始者英国人高尔顿(F.Golton，1883-1904)提出，优生学的目的在于研究促进种族之天赋、使天赋得以充分发展。美国人达文波特(C.B.Davenport)强调研究以改良的生殖方法谋求人类之进步。德国人格罗特扬(A.Grotjahn)则明确指出，研究人类生殖状况及其控制，以防止生理和心理的缺陷的遗传，得到本质良善的后代。优生学说1920年代传入我国，社会学家
11、、优生学家潘光旦就是先行者之一。1922-1926年，他在美国留学4年。在留美期间他广泛涉猎各门学科，为日后治学与研究打下了坚实基础。1923年他利用暑期，在纽约州长岛冷泉港优生记录馆参加优生与遗传研习班。1924-1925年，他又在该馆参加人类学和优生学的研究工作一年。他于1929年任复旦大学社会学教授，先后讲授家庭问题、优生学和社会之生物基础等课程。他早期的优生概论和优生原理两部著作，分别完成于1924年和1935年。潘光旦在优生原理中开宗明义地指出：优生原理是由生物演化论的原理赓续推演而来的。演化的主要成因有三，一是变异，二是遗传，三是选择。那时有人认为生物演化的这些原则不适合于人类，文
12、化有无限的模范与熏陶的力量，甚至可以转移人性。潘光旦的立脚点恰恰与此相反，认为文化的力量虽大，它不能阻挡选择的行施，也的确没有阻挡过选择的行施；它至多可以转移选择的方向，变更选择的品类，但是对于选择的原则，始终未曾改动得分毫。(人文选择与中华民族-两个制度的讨论，原载新月第3卷第2期)当时eugenics除译作优生学外，还译作善种学、淑种学、哲嗣学和人种改良学等。由此可见，当时人们视优生学为运用遗传学以改善人的本质、改良人种而促进人类社会的进步。必须指出的是，这里所说的改良人的本质没有明确区分人的生理特性和知识才能两个不同范畴，而将其混为一谈。这样就置优生学于争论和非议的漩涡之中。人是一种哺乳
13、动物。人的容貌、体型、肤色、毛发颜色、形态解剖学特征、代谢类型以及对疾病的易感性等均属于生理特性，如同其他生物的特性一样，会在自然选择的压力下发生符合进化规律的变化。事实上，现代人种就是从猿人经过漫长的岁月逐渐演变而来的，确实是不断改良的结果。优生学则希望运用科学技术采取各种措施人为地加速选择的进程，比如防止和减少遗传病患儿的出生，降低人群中有害基因的频率。可是从遗传学理论看，根据哈迪-温伯格(Hardy-Weinberg)平衡定律，并考虑对遗传病患者的各种选择作用和基因外显率、表现度、突变率等因素，要想在人群中彻底消除有害的或致病的基因，如果不是不可能，也将是极难实现的。选择对显性基因的作用
14、比较明显，因为纯合的和杂合的个体都将受到选择的作用。软骨发育症是一种常染色体显性遗传病，新生儿发病率为0.0001，对患儿的选择作用为80%，即20%的患儿能存活且留下后代，产生显性有害基因的突变率为0.000043。在这种情况下，人群中每一世代可消除致病等位基因频率40%左右。血友病A是X连锁的遗传病，男性发病率约为0.00008，选择作用为0.75，产生新的血友病A等位基因的突变率为0.00002。这样，每一世代人群中血友病A等位基因频率可下降25%。这些都表明，显性和伴性有害致病基因的频率减少速度还是较快的；即使如此，要完全清除这些等位基因也几乎是不可能的。可是，人群中最多的却是隐性遗传
15、病患者。选择只对隐性基因纯合个体起作用，隐性致死基因在没有新的突变补偿的情况下也可在很多世代中保持。大多数隐性基因处于杂合状态，而且在群体中频率越低的隐性基因，以杂合子存在的概率就越高，受到选择的作用很小。例如在1万个人中，会出现1个白化病人，而带有白化基因的个体有198个；在10万人中，只出现1个半乳糖血症患者，而带有半乳糖血症基因的却有630人；尿黑酸尿症是很罕见的隐性遗传病，100万人中才出现1个患者，可是却有2000人带有这个基因。即使某种隐性遗传病发病率相当高，达万分之一，而且选择作用完全，也就是患者全都死亡不留下后代，在这样严酷的条件下，这种疾病基因每一代也只减少1%。因此，隐性有
16、害基因在群体中消除的速度十分缓慢。所以，通过减少人群中有害等位基因来达到改良人种的目的是难以实现的。目前用来纠正致病基因的基因治疗只限于体细胞，根本未涉及改进人的遗传本性。至于性细胞的基因治疗，由于涉及伦理学争论，至今还没有一个国家实施生殖细胞核基因组的基因治疗。即使有朝一日得以实施，同样也是徒劳的。因为隐性有害基因的携带者，其表型是正常人，不可能逐一对这些人的生殖细胞进行基因治疗。而且，任何政府都不可能采取措施，禁止这些健康人婚育。当然，这不等于说，对有害基因在人群中的传播只能听之任之。人类应该努力提高疾病诊断的能力，普及医学遗传知识，推广遗传咨询活动，在知情、选择的前提下和自愿的基础上，通
17、过各种措施减少遗传病患儿的出生。这样做的目的当然不是要育成凌驾于其他种族之上的优等人种，而是要提高人类的健康水平，增强人民的体质，减少因遗传病患儿出生给个人、家庭和社会造成精神上和经济上的沉重负担。人确是一种哺乳动物，但又不同于其他哺乳动物，因为人是有思维意识的，具有自觉能动地改造客观自然界包括改造人自身的能力。人的这种智能是在社会实践中获得的。当然，学习和掌握知识技能的过程，也是一系列生理活动，是脑功能的体现，因此与脑的神经组织结构密切相关。生物体内器官、组织和细胞的结构和表型受控于基因，从这个意义上讲，一个人学习和掌握知识技能的效率是与基因有关的；或者说，不同个体的基因型为学习知识技能的有
18、效性提供了不同的潜能。但这些基因功能的实现还有环境因素在起作用，只有通过勤奋学习，这种潜能才能转化成现实。即使如此，遗传下来的潜能在学有所成中所起的作用也只占一小部分，更关键的是学习到的知识并不编码在遗传物质中，因此不可能直接传递给下一代。可是早期的优生学者，都错误地把知识才能甚至名位权力说成是直接遗传的。高尔顿在1869年出版的遗传的天才(Hereditary Genius)中提到，中国的科举制度周密深切，向负盛名。他曾探究历届状元在血统上有无关系，并说征得一例，有女子一，初嫁生子后成状元；再嫁，与后夫所生之子后亦成状元。1920-1930年代，美国一批优生学者分别调查了几百名科学家、文学家
19、和天才儿童的出身，结论都是名人出自名门。对于这种优生学说，潘光旦曾提出质疑，认为优生学还不能算是科学：因其发端不久，研究之成绩尚不多见，应否立即加入科学之林，尚是疑问。周建人于1926年更是尖锐地指出，这种优生观点对民族强盛和社会进步毫无用处(东方杂志22卷第8期)。二战期间，纳粹德国宣扬亚利安人为优等民族，犹太人、吉普赛人等为劣等民族，假借优生学作为实施种族灭绝的法西斯暴行的理论依据，因而在战后，eugenics这个名词同希特勒的罪恶行径联在了一起而声名狼藉。其实，我国目前推行的实现优质生育和优质抚养，同纳粹德国所宣扬的优生学根本不是一回事，不仅不应反对，而且应该提倡。婚前健康检查，遗传咨询
20、，产前诊断，在自愿、知情和选择的基础上实施避孕和中止妊娠等，不仅在我国而且世界上许多国家都在实施，并得到人民的拥护。但为了避免eugenics这个名词带来的负面影响，我们对外宣传可以不用这个名词，而采用healthy birth(优质生育或健康生育)，这能真实反映我们对提高人们遗传素质的认识和做法。至于宣扬知识才能可直接遗传、名人精子能产生名人等，则是对遗传学理论的歪曲，是不足取的。遗传学与法律、商业和社会遗传学到1990年代出现了一次飞跃，那就是人体基因组研究的开展，以及由此带动的各种基因组研究计划，使人们认识生物遗传本性有了新的途径。人体基因组研究同时也对一些观念和社会关系产生了巨大冲击，
21、这是摆在遗传学家和社会学家面前的新课题。关于个人基因组资料的隐私权问题人类疾病不管是器质性的还是官能性的，大多不同程度地与基因有关。有些病直接起因于单个基因的突变，有些病则由多个基因的突变引起，还有一些病的患病易感性与基因组内DNA序列形成的遗传背景相关联。例如，1999年12月2日出版的英国自然周刊(Nature)，报道了人的第22号染色体的DNA全序列共3340万个碱基对，其中至少含有545个基因和134个假基因。在这些基因中，有许多是与疾病相关的，如遗传性疾病猫眼综合征、精神分裂症易感性、脊髓小脑运动失调症等。如果对一个人的基因组结构进行分析，发现存在与严重疾病相关的等位基因，但疾病尚未
22、发作；换言之，当分析一个外观健康的人的基因组时，发现了某些异常基因，在今后有可能产生不良后果。此时，这个人的基因组资料就不应公之于众，而应作为个人隐私加以保护。否则，此人在求职、择偶、申报医疗保险和人寿保险等方面，都可能遭到歧视和不公正的待遇。事实上，基因决定疾病发生的过程是很复杂的，受到致病基因及其与其他基因、DNA序列间相互作用的影响，并受内外环境因素的调节。即使是同样的异常基因，不同个体也有不同的表现，有的患病，有的仍然正常，即基因的外显率不同；患病的病情也有轻重之分，即不同的表现度。因此，如何看待个人基因组的资料，既是遗传学问题，同时也是个社会问题。基因组研究的伦理学问题当最终弄清了人
23、体基因组内各个基因的功能，以及非编码序列所起作用后，能否按人们的意志，有计划有目的地去改造人的基因组呢?目前，西方一些国家通过立法规定，除了医疗目的外，不得用人的生殖细胞和胚胎细胞进行实验研究，旨在防范对人的基因组进行增删置换，创造出超级人种。基因治疗也只限于体细胞，除了上述考虑外，还由于基因治疗系统的长期安全性尚在评价之中，一些关键技术有待进一步完善，所以基因治疗的临床研究绝大多数限于恶性肿瘤，特别是晚期患者，其理由不言而喻。除此之外，只有那些无法用药物或饮食控制、缓解，而且在儿童期患者就会夭折的极少数遗传病，才被列为基因治疗临床实验的对象。这种慎之又慎的态度，不仅体现了科学家的人品，更重要
24、的是遵循不以人为实验动物、维护人类尊严、维护科学道德的伦理学规范。由此想到了关于克隆人的争论。绵羊多利降生后，美国和日本科学家又成功地用体细胞克隆出了小鼠和乳牛，人们对大型哺乳动物体细胞克隆的真实性的怀疑已经消除。人也是哺乳动物，克隆人在技术上不再是能不能成功的问题，而只是效率高低的问题。尽管多数政府、国际组织纷纷表示禁止发展克隆人技术，许多科学家早已在进行相关的研究。可是，克隆人技术必须面对伦理道德和社会舆论。伦理是指事物的条理，处理人的相互关系所应遵循的道德和准则，道德则是指立身依据和行为准则。由此可见，伦理道德是没有统一标准的。不同的社会和不同的阶层，所持的伦理道德准绳是不同的。进化论者
25、认为人是从猿变来的，宗教人士则认为这种说法是对上帝的不敬；封建社会倡导男女授受不亲，妇女要三从四德、从一而终；现代社会对人工授精或试管婴儿，尽管在开始阶段也遇到种种阻力，但现在已习以为常，不会再引起非议。自然科学是没有国界的，但自然科学的研究成果对社会产生的冲击，不同的社会则有不同的评价标准。所以，对待诸如生殖细胞基因治疗、转基因食品的生产和销售，乃至人的克隆和在实验室里人工创造新的生命体等，都必须从中国的国情出发，具体而科学地分析利弊得失，理性地作出合理的决策。从科学发展的历史看，凡是科学，任何手段和力量都是禁止不住的，最后终将挣脱羁绊而获得发展；凡是伪科学，则只能得逞于一时一地，最后必将被
26、扔入历史的垃圾堆。总之，在自然科学的社会问题面前，我们既要认真学习和吸取国外有益的经验和合理的规定，又要防止盲目抄袭和听从西方国家的法规和舆论，不加分析地强调同国际接轨。具体问题具体分析是唯一明智的选择。基因组研究涉及的商业和法律问题人体基因有的是可以作为商品开发的，一个与肥胖有关的基因曾售价2000万美元，国外一些大公司已将克隆的有制药和治疗前景的基因申请了专利。一些人体基因编码的细胞因子，如白细胞介素、干扰素、促红细胞生成素等，都有药用价值，都可用基因工程大量生产，现在每一种产品年销售额都达几亿美元。西方一些大型制药企业目前正热衷于克隆常见多发病的相关基因，如哮喘、II型糖尿病、高血压、冠
27、心病和恶性肿瘤等，一旦得手，就可研制防治这些疾病的药品，申请专利，垄断市场，获取高额利润。分离克隆这类基因的重要途径之一，就是广泛收集病例以及病人家系中每个成员的血液样品，从中提取DNA。我国人口众多，病种和病例也很多，而且有些偏僻山区，人口流动性小，远亲近戚聚居一地，是采集病人家系中各个成员的DNA样品的好去处。于是，我国成了外国公司渗入的对象。他们或是打着合作科研的旗号，大量收集成千上万份样品运往国外实验室，但中方合作者的权益如研究论文发表时的署名权、研究成果的知识产权的分享等，均无明确的规定，得不到应有的保证；或是干脆出现金收购血样，他们付少量的劳务费，让当地的科研人员和医务人员为其上山
28、下乡找病人和家属抽血，而且不让被抽血者知道他们的DNA将用于什么样的研究，因而更谈不上在了解样品用途的基础上自愿同意供给血样。可是，知情同意原则恰恰是西方科学家们为尊重人权而确立的。为什么在西方国家里这个原则必须得到保证，而西方科学家跑到中国来，就可把这个原则置之脑后呢?为此，我国政府根据我国科学家的反映和要求，制订了我国人类遗传资源管理办法，把与商业开发直接相关的人体基因组，视作一项重要的遗传资源加以管理和保护。管理办法明确规定，在符合国际惯例、确保我方权益的基础上，加强同国外机构和人员之间的科研合作，DNA样品经过申报审批方可送出境外进行研究。这样，既贯彻了对外开放加强国际合作交流的一贯方
29、针，又杜绝了私自采样、掠夺遗传资源的不法行径，将使我国的遗传学研究更好地得到发展。遗传学将是21世纪迅猛发展的一门自然科学。遗传学的研究成果同人类健康、农业生产、环境保护乃至国防建设都密切相关。同时，遗传学揭示的生物的遗传本性，遗传学研究的思路，以及研究成果对社会产生的影响等，又向社会科学提出了一系列需认真思考的课题。遗传学研究同社会科学研究交叉渗透，相互促进，必将更加有力地推动社会发展，造福人类。1刘祖洞.遗传学.北京：高等教育出版社，19912赵寿元.人体基因组研究引起的人文社会科学问题.复旦大学学报(社会科学版)，1997(2)：13赵寿元，谈家桢.遗传学-为民造福.科学，1998，50
30、(6)：234潘乃穆，潘乃和编.潘光旦文集第五卷.北京：北京大学出版社，19975Bruce D，Bruce A.Engineering Genesis-The Ethics of Genetic Engineering in Non-human Species.London：Earthscan Publication Ltd，19986Paul DB，Spencer HG.The Hidden Science of Eugenics.Nature，1995，374：3027Cho MK，et al.Ethical Considerations in Synthesizing aMinimal
31、 Genome.Science，1999，286：20888Sugarman J.Ethical Considerations in Leaping from Bench to Bedside.Science，1999，285：20719Dunham I，Shimizu N，Rue BA，et al.The DNA Sequence of Human Chromosome 22.Nature，1999，407：489(本文原为赵寿元在潘光旦纪念讲座上的演讲，本刊发表时，作者增加了部分内容，并作了文字上的修改)关键词：遗传学基因学优生学伦理学特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。124413124857