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基因之谜:一个人的遗传密码之书有40层楼高

2019-04-09 11:40江苏新闻网编辑:admin人气:


基因之谜:一个人的遗传密码之书有40层楼高 基因之谜:一个人的遗传密码之书有40层楼高

3月29日,科学家大讲坛在重庆市第十一中学校举行,陈润生院士做专题报告一一遗传密码你知道多少? 上游新闻记者 杨新宇 摄

2000年6月26日,人类基因组工作草图基本绘制完毕并向全世界公布。这是迄今为止,人类完成的最重要、最令人惊叹的图谱。通过人类基因组计划的实施,科学家们逐渐触碰到了生命的奥秘。

近日,来渝参加第34届重庆市青少年科技创新大赛的中科院院士陈润生,来到重庆市第十一中学校,与孩子们一起分享他参加人类基因组1%工作草图研究的往事。

一封来自美国的信

改变了他的人生

78岁的陈润生院士,当天中午12点才到重庆,吃饭短暂休息后,中午1点多来到了重庆市青少年科技创新大赛的现场——重庆市第十一中学校。

为了让孩子们多了解前沿科技,近两个小时的演讲,他几乎没喝一口水,“能多讲点就多讲点,我以前也受到过老一代的提携,有责任点燃孩子们对科学的热情。”

是的,对科学的热情,改变了陈润生的研究道路。上世纪80年代,国际上开始讨论是否有机会破译人类的遗传密码。1989年12月,当时美国任命的人类基因组计划的首席执行官、著名的诺贝尔奖获得者詹姆斯·杜威·沃森,在《Nature》上发表了一篇关于“人类基因组计划”的论文,“他谈到了即将开展的人类基因组计划的研究,以及他对这个事件深远科学意义的看法。当时,我看了以后,心里非常激动,觉得这个事太重要了。”

陈润生当即给沃森写了封信。一个月后,刚从德国回来的陈润生接到了一封从美国寄来的邮件。打开邮件,陈润生看到了三样东西,包括:一封两页的信,这封信是沃森委托美国人类遗传密码破译计划办公室主任布朗教授回的,信中说,中国科学工作者对人类基因组计划感兴趣,他表示感谢,同时说了一些关于人类基因组研究的意义。此外还有两本材料,一个是美国第一个人类基因组计划的蓝皮书;另一个文件是美国国立卫生研究院实验室的设置和每个实验室的主管科学家的介绍,这个材料着重介绍了一个新的学科——基因组信息学,围绕它,美国要开展人类基因组研究,要成立若干个部门,来进行人类遗传密码的破译工作。

一分钱不要

也要挤到基因破译团队去

有热情,再加上沃森的回信,原本研究物理、数学的陈润生有了一个大胆的想法——想办法挤到人类遗传密码计划的中国团队里去。

当得知中国要组建团队时,陈润生就想办法找到了负责人之一吴旻先生,“希望这个团队能吸纳我。我的解释是,我是学理论生物学的,我可以负责基因组的组装和分析工作,这可以和其他专家的工作形成互补。当时科研经费非常紧张,我说我可以一分钱不要,只要能参与这项工作就可以了。”

吴旻给陈润生的回答是“商量一下”。“后来,他找到我说‘欢迎你到我们队伍来’,虽然我说不要钱,但还是给了经费的。”回忆起这段往事,陈润生不忘借机鼓励学生们,“这两个机会,都是在我对学科感兴趣的背景下争取来的,其实本来跟自己没有关系,只要自己认为这个方向是对的,你的努力,你的执着,总是有办法让你完成某些工作、取得某些结果。”

陈润生说,人的遗传密码有非常非常多的符号,要了解这个内涵,一定要成立一个新的学科——基因组信息学。这是一个新的学科领域,它的研究对象就是遗传密码,研究内容就是遗传密码搜集、整理、存储、发布给大家使用、分析以及解释等,即生物信息学最早的一次科学定义。

从那时起,陈润生就开始从事这方面的资料收集,同时研究有哪些方法破译人类的遗传密码,自此走上了所谓生物信息学的研究之路。

一次人类创举

却用了最“笨”的方法

人类遗传密码总的长度是30亿个符号,即30亿个碱基对。如果你对30亿只是一个数字,那陈润生可以举很多例子让你信服,这不只是一串长不可及的数字。

“如果把自己的这30亿个遗传密码测量一下,测完以后要装订成一本书,这本书如果每页记载3000个遗传密码,100页装订成一本书,你自己的遗传密码就要装订一万本这样的书。如果按一本书一厘米厚计算,一万本书就有100米,如果一层楼按2.5米计算,一个人的遗传密码之书就有40层楼高。

如果你想把自己的遗传密码输到计算机里留做纪念,一天敲555000个,“如果一本中篇小说有20万字,你一天敲2.5本中篇小说,也要连续敲15年。这本天书是不好读的!”

陈润生所说的这个不好读,确实是因为密码太长。“即便是到目前为止,也没有任何仪器能够把遗传密码从头读到尾。到现在为止,一次也最多只能测几千个。”

那么30年前,30亿个符号是怎么读的呢?“把这么长的符号切成一断一断的,也就是说,要测一段密码,就得切开来测,但切断以后,测完,再也接不起来,因为丢掉的信息是恢复不了的。”陈润生说。

科学家们遇到的这个难题,用了一个最“笨”、也是最简单的方法来解决。“就是一个人的遗传密码,能不能把这个遗传密码造出两串。就相当于是买两本一样的书,切断了这本拼不好,还有另一本可以凑。”陈润生说,人的遗传密码是国际大协作,“一个最基本的指标,是测完了以后,要把它90%都拼齐了。后来实际测来测去发现,要真正达到90%,两本书不够,最后是5本书。也就是测了一个人的5串遗传密码,才真正完成。”

这项创举可以媲美阿波罗登月计划。正是这样不断的重复,才让“基因”的发现带来生物学革命,其重要性就好比“原子”的发现带来物理学革命,“字节”的发现带来互联网革命一样。

2001年2月15日与16日,人类基因组计划联盟与赛莱拉的文章分别在《自然》与《科学》杂志上发表。论文几乎占据了这两份杂志的全部篇幅,也成为《自然》杂志有史以来最长论著。

由于作者多达7000余人,“名字都只有索引。”然而,在2018年4月5日的《科学》杂志上,不仅封面是由中国科学家选定的中国梯田,还以封面形式发表了中国科学家《水稻(籼稻)基因组的工作框架序列组》。

重庆晨报·上游新闻记者 罗薛梅

(来源:未知)

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