“人类基因组计划”的由来与发展

1、“人类基因组打算” 的由来与进展人类基因组打算这么一个划时代的工程，是一个人提出的吗？ 不是。这一打算的孕育，经受了长达 5 年的时间，这五年里，在兴旺国家里，上致政府首要，下至平民百姓，都参与了这一场争辩与最终的决策。而各国，首先是美国的科学家，作了大量的论证。各个学科持各种不同观点的科学家各抒己见，充分表达了科学争辩的公平与决策的民主。尽管几度迷离，几度彷徨，几度反复，但最终，人类还是选择了“人类基因组打算”。人类基因组打算的形成，从历史上来说，有好几条思路。七十年月的人类疾病的“基因论”之说，无疑是人类基因组打算的主要思路。不仅疾病与基因有关，人类的生存、诞生、生长都与基因有关，都与DN

2、A 的序列有关。正如有名的诺贝尔奖获得者，意大利的杜伯克在他发表的一篇文章，后来被称为“人类基因组打算”的“标书”之中写的：人类的DNA 序列是人类的真谛。这个世界上的发生的一切，都与之息息相关。在策略上说，“人类基因组打算”所实行的策略是“基因组学”这门科学的策略，正如基因是争辩基因的科学一样，顾名思义，“基因组学”就是争辩基因组的科学。正如杜伯克说的：既然大家都知道基因的重要性，那我们就只有两种选择，一是“零敲碎打”，大家都去“个体作业”，去争辩自己“宠爱”的、认为是重要的基因，而另一种选择呢？则是前所未有的大胆说法：从整体上来搞清楚人类的整个基因组，集中力气先生疏人类的全部基因。由于人类

3、基因组打算的雄心太大、规模太大，要花的钱太多，因此政府部门、科学家、社会群众，都有不少不赞成的意见。首先是这个打算的必要性的问题， 他们认为把纳税人的 30 亿美元用来搞人的浩大无比的基因组序列，纯粹是拿纳税人的钱开玩笑！其次是这个打算的现实性，他们认为到 2022 年完成这个打算是“吹牛”。说实在的，在那时能否如期完成，谁也心里无底。那时候，连现在的现代化的测序仪器的影子都还没有。其三是科学争辩领域的选择问题，有点象“要为不行为”的想象：人类自然科学要争辩的问题很多，为什么要上这样的打算？这笔钱也得花到别的地方或许更值得、更实际，有人还担忧“大科学”会影响小科学，“大中心”会危及小试验室的生

4、存。说的话也很难听，如批判这个打算是“过于偏激、过于集中，目标过多、预算过大”。而得到的东西，只不过是“一张部件名单”。而对于这个打算的具体工程，则更加薄情，如“制图”是在沙漠里建大路，“测序”是把“垃圾”分类，选择“模式动物”是拼凑“诺亚方舟”。最终，认为基因组打算建立的的技术，是“不用现在的 Saturn 火箭”， 而要追求铺张、舒适的航天飞机”，由于分别基因已有不少别的方法。1990 年美国刚开头“人类基因组打算”，好多科学家还联名写信表示反对，结果原来的预算还被砍了 3400 万美元，原打算建的 9 个中心，每个中心年经费 400 万美元。被砍了只剩下3 个，而每个中心的经费只有200

5、 万美元！主要的批判之一，还是不要搞人的基因组打算，这太多啦，应领先搞小的，如细菌等， 或者是经济意义大的，象小麦、猪、羊啊。他们嘲笑这一争辩人的基因组打算是“泥足巨人clay-footed gaint”。还推测将象 75 年开头的肿瘤打算一样“流产”。真理有它本身的真理性，可行性。真理不怕辩论，这就是它的“说服性”。“人类基因组打算”是有道理的，但是对真理的生疏有它的过程，真理本身的完善也有它的过程。“人类基因组打算”正是不断地从批判中吸取正确的意见，渐渐完善到今日这一打算的。如开头仅是笼统的“测序分析打算”。从何入手呢？ 各有各的说法。“制图打算”特别是遗传图的构建，原先是作为“测序”打算

6、的不同意见提出来的，但双方都没有简洁否认对方的意见，有关决策部门也没有简洁地支持一方面压制另一方，而最终持不同意见的双方走到一起，共同制定更加科学、更加全面的打算。“cDNA 打算”就是把一个基因中一小局部与蛋白质有关的序列先搞清楚的打算，也是作为“全基因组打算”的一种反对意见提出来， 但也没有被主流意见所拒绝，没有因此而摒弃“全基因组打算”，而是作为“基因图”的雏型而纳入整个基因组打算，而且成为重要局部之一，即我们要做的“转录图”。“基因鉴定”打算也是作为不同意见提出来的，认为最重要的是那些与人类疾病有关的基因，后来成为最能反映“人类基因组打算”的成果的“热点”。而“模式生物”打算选择了酵母

7、、线虫、果蝇、小鼠作为争辩人类的四大“模式生物”，其科学意义格外重要。整个争辩的过程，渐渐形成了“人类基因组打算精神”的一局部。除了上述的“兼容并蓄”外，其次是“精诚合作”，人类基因组打算是人类历史上第一次由全世界各国不分大小、不分强弱，全部科学家一起执行的科研工程。实施人类基因组打算伊始，兴旺国家具有远见的科学家即号召全球各个国家的政府都重视这一工程，并号召全世界科学家共同参与，建议全部的进展、全部的数据、全部的试验资源应随时公布于众，让全世界全部国家免费享用。在实施过程中，各国科学家精诚合作、共享材料、共享数据、共同攻关。这在人类自然科学史上，还是史无前例的。人类基因组打算与另两个有全球性

8、意义的工程，即曼哈顿原子弹打算和阿波罗登月基因相比，更显示了人类的谐同与进步。 其三就是对社会“高度负责”的精神。人类基因组打算在启动伊始，便重视这一打算可能对社会、法律、伦理方面的冲击，特别留意这一方面的争辩，并形成主流意见。特别是 HUGO国际人类基因组组织的几个重要声明，充分表达了现代自然科学的“求真”、“求善”及对社会的高度责任感。我们应当颂扬这一“人类基因组打算精神”，使它成为各国、各领域的合作楷模。真理只能成功不许失败，我们不能让真理在自称拥有真理的人手里哭泣！尽管真理哭泣过千百次。一个打算，全部的指标就得完成，否则就得宣告失败，或者早已流产。人类基因组基因的目标，争辩来争辩去，数

9、易其稿，对每一局部都有具体目标，定质、定量、定时完成。真理还要有说服性。美国的这一打算的通过与被民众承受，科学家做了大量工作，又要到国会去“游说”。有人说“人类基因组打算”是美国历史上规模最大、参与人数最多、也最为成功的“游说”！ 说服政治家也不简洁啊！要把科学意义与社会意义，经济意义结合起来，把现实的利益与长远利益结合起来，还要一一比较各种不同的意见与方案。还要通过各种关系、渠道把工作做到家。比照他们的工作，我们可以说：假设我们中国的决策者对“人类基因组打算”不予重视，我们科学家也有责任！除了科学家自己的争辩外，主流科学家对民众做了不少工作，后来美国政府也做了不少工作。美国政府不能有自己的报

10、纸、电台、电视台，只好印了很多小册子，有较浅显的，如“人类基因组打算有多大？多有价值？”。也有很通俗的，如“了解我们的基因”这一小册子。使大家都明确基因的重要性，人类基因组打算的必要性，为什么要化这么多钱，这钱化得如何值得。而科学家呢？他们处处讲话，向通俗的语言，把基因说得活机敏现，把“人类基因组打算”说的浅显易懂。本书的很多说法，都是从他们那儿学来的。如搞清楚30 亿对核苷酸，就好象搞清楚整个地球上的 30 亿对人各姓什么假说天下只有四个姓氏！人的基因组就象地球那么大，一个染色体就象一个国家那么大， 一个基因就象我们所在这憧楼那么大，还有“制图”就象在高速大路上标上路标.等等。 “人类基因组

11、打算”被民众承受的过程，确实是社会学家、伦理学家、科学家、民众的一场有关基因的科学普及过程。此外还有伦理学家的问题。这个问题可简单啦！“人类基因组打算”所提醒的人类的最终奇特， 势必冲击社会、法律、伦理。我们还要在本书的后头好好争辩呢。最终民众还是大体承受了这一打算。首先，懂得了基因的重要性后，民众就产生了了解自我， 了解基因的愿望。假设没有特别的外界缘由，我们的基因在诞生以后变化就不大了。但我们要了解：1、我们的基因在我们的家系传递的规律，特别是关系到“病与不病”的那些基因，照料好我们的后代。2、我们要了解“病与不病”的缘由。基因与环境棗包括自然的环境，也包括我们的生活习惯、饮食构造棗相互作

12、用的结果，如带有对烟敏感的人就不愿抽烟棗照料好我们自己的基因。人类基因组打算能够坚持到今日，全靠全世界宽阔民众的支持。由于这是一项公益性的打算， 关系到千家万户，千秋万代。通过这十年的实践与争辩，今日对这一打算的不同意见已不多了。德国是1995 年才开头“德国人类基因打算”，可以想象在1995 年以前，主要的观点是什么。但是到1995 年，科学家突然觉察：反对意见的人没有啦，一个科学家写道：我现在没有听到一个人说不应当搞人类基因组打算。我们要留意：一个科学的设想，假设已经没有一个人反对，即使正确也确定为时已晚！现在德国的科学家已开头反省：德国在二战后又错过两个科学进展的机遇，一是电子计算机，二

13、是人类基因组打算。固然，德国的争辩实力比我们强多啦！ 从前一角度来说， 人类基因组打算是不是当时独一无二的打算呢？不是。从“人类基因组打算”的技术背景来说，10 年后的今日，有必要简洁回忆这一“标书”的技术背景。80 年月初期，由于生物学技术，特别是遗传工程等技术的进展，生物学、医学的争辩正酝酿着的突破。我们可以举出很多例子：大批肿瘤基因可能“促进”肿瘤生长与肿瘤抑制基因可能抑制肿瘤发生与生长的觉察，使70 年月趋于彷徨的肿瘤争辩“柳暗花明又一村”；基因克隆技术的突破、遗传工程产业势在必行；基因表达争辩技术渐趋完善，“讯号传导”争辩初露曙光，神经活动的争辩好似面临的突破；大规模双向电泳、核磁共

14、振、X 射线衍射等技术的建立与改进，使蛋白质争辩方兴未艾。上述每一方面都有足够的理由在世界范围内提出一个“打算”，如“肿瘤打算”、“遗传工程打算”、“讯号传导打算”、“脑的十年”、“蛋白质打算。这些打算都无可非议，当时也确实有人提出过。但为什么只有“人类基因组打算”能被大家承受并成为国际性重大打算呢？自然科学有它的自身规律，有它的内在联系，也有它的进展阶段。好似我们国家在很长一段时间，总是用将来的美景来反对现在进展的“初级阶段” 或前期工作，因而一而再、再而三地耽误国是及我们民族的进展机遇。只要我们想一想，全部这些打算的“最关键”因素，都需要基因来操作，就会使我们不得不佩服杜伯克“标书”的真知

15、灼见。从某种意义上讲，人类基因组打算是一个“补课打算”。只有了解人类的整个基因组，实施其他打算才有可能。我们还要答复这么一个问题：人类基因组那么浩大，又那么简单，为什么不先从简洁物种着手？为什么不先以更有经济意义的动植物的基因组为争辩对象？杜 伯克当时从癌症争辩意义的角度来答复了这一问题，并明确指出：应领先从人类开头。其它科学家也更加详尽地答复了为什么人类本身已成为最适宜、最高等级的试验系统：1世上万物人为首，人最重要，整个社会对人最为关切。2 没有变异就没有基因的觉察，人类在上万年的与疾病斗争的过程中，对人类本身的众多疾病与遗传变异有了较大的积存，也为争辩自身供给了最贵重的材料。3人类基因组

16、争辩的策略理论与技术进展，可以直接、快速地用于解决其他生物基因组的问题，提醒生命现象的本质，就是说，假设把最高级、最简单的生物人类基因组都能搞清楚，再搞别的生物，就简洁多了！4人类基因组打算还将推动生物高技术的进展，产生重大的经济效益，特别是人的基因的“产品”，假设能作为药物不仅可提高人的安康，经济的前景也不行限量。这一点现在已被这几年的实践所证明。1986 年，杜伯克在他的“标书”里还阐述了“人类基因组打算”的必要性与困难性，并写道：“这一打算的意义，可以与制服宇宙的打算媲美。我们也应当以制服宇宙的气概来进展这一打算”；“这样的工作是任何一个试验室难以担当的，它应当成为国家级的打算，并且使它

17、成为国际性的打算”。14 年后的今天，当我们庆贺人类基因组打算的顺当进展而重读这一短文时，不能不鄙视杜伯克的高瞻远瞩，也就不难理解这一“标书”为什么能在全世界引起那么大的反响。其实，在杜伯克“标书”之前，对于人类基因组的争辩已经开头。1984 年 12 月犹他大学的魏特受美国能源部的托付，主持召开了一个小型会议，争辩 DNA 重组技术的进展及测定人类整个基因组的 DNA 序列的意义。1985 年 6 月，在美国加州进展了一次会议，美国能源部提出了“人类基因组打算”的初步草案。1986 年 6 月，在墨西哥州争辩了这一打算的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。1986 年 6 月在冷泉港争辩

18、会上，诺贝尔奖金奖获得者吉尔伯特及伯格主持了有关“人类基因组打算”的专家会议。1987 年初，美国能源部与国家医学争辩院NIH为“人类基因组打算”下拨了启动经费约 550 万美元，1987 年总额近 1.66 亿美元。同时，美国开头筹建人类基因组打算试验室。1989 年美国成立“国家人类基因组争辩中心”。诺贝尔奖金获得者、DNA分子双螺旋模型提出者华森J.Waston出任第一任主任。1990 年，历经 5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组打算”于 10 月 1 日正式启动。美国的人类基因组打算总体规划是：拟在 15 年内至少投入 30 亿美元，进展对人类全基因组的分析。此打算在 199

19、3 年作了修订，其主要内容包括：人类基因组的基因图构建与序列分析；人类基因的鉴定；基因组争辩技术的建立；人类基因组争辩的模式生物；信息系统的建立。此外，还有人类基因组争辩的社会、法律与伦理问题，穿插学科的技术训练，技术的转让，争辩打算的外延等共 9 方面的内容。可以看出，美国打算中“定时定量”的硬任务是第一项，即我们现在所说的3 张图：遗传图、物理图、序列图。而重中之重必需定时保质保量完成的便是DNA 序列图，一个美国出租车司机说的好，人类基因组打算就是一个美元一个碱基。而其他几项，则是对在实施人类基因组打算中，接踵而来的社会问题、经济问题，以及更重要的法律、伦理问题的争辩。由于对于人的生物学

20、以及个人遗传信息的了解，可能会给社会以及个人带来简单的伦理与法律问题。英国的HGP 是于 1989 年 2 月开头的，特点可归纳为“全国协调、资源集中”。“英国人类基因组资源中心”始终向全国的有关试验室免费供给技术及试验材料服 务。自 1993 年开头，伦敦的 Sanger 中心成为全世界最大的测序中心，单独完成三分之一的测序任务。法国的国家人类基因组打算于 1990 年 6 月宣布开头， 其打算由科学争辩部托付国家医学科学院制定。诺贝尔奖金获得者道赛特以自己的奖金于 1983 年底建立了 CEPH人类多态性争辩中心在法国民众的支持下民间捐助至少为 5000 万美元，CEPH 与相关机构为全世界的人类基因组争辩特别是第一代物 理图与遗 传图的构 建做出了不 可磨灭 的奉献。法 国的Genoscope 对人类基因组序列图的奉献为 3%左右。 日本的国家级人类基因组打算是在美国的推动下，于 1990 年开头的。但与日本的其它领域的领先地位相比，日本的人类基因组仍略逊一筹，但这几年进展很快。日本对DNA 序列图的奉献为 7%。此外，加拿大、丹麦、以色列、瑞典、芬兰、挪威、澳大利亚、加坡、原苏联及原东德等也都开头了不同规模、各有特色的人类基因组争辩。德国在 1995 年才开头的“人类基因组打算”，更具有