中国为何参与“人类基因组计划” - 分子生物 - 生物秀
标题: 中国为何参与“人类基因组计划”
摘要: 7月6日，“人类基因组计划”在中国的项目执行人杨焕明在中国科协召开的专家座谈会上，揭开了继“曼哈顿”原子弹计划、“阿波罗”登月计划之后自然科学史上的第三大计划——“人类基因组计划”实施过程中的内幕。“人类基因组计划”需要中国中国是人类基因资源的“首富”。中国的人多，病也多……
7月6日，&人类基因组计划&在中国的项目执行人杨焕明在中国科协召开的专家座谈会上，揭开了继&曼哈顿&原子弹计划、&阿波罗&登月计划之后自然科学史上的第三大计划&&&人类基因组计划&实施过程中的内幕。
&人类基因组计划&需要中国
中国是人类基因资源的&首富&。中国的人多，病也多，再加上中国人几代同堂，没有天灾人祸不动窝，少数族群生活在偏远的大山里，形成的家系最多最纯。一些基因资源掠夺者便把目光聚焦在中国。
中国人类基因组的研究已经进入世界前列，然而并未得到国际社会的认可。&人类基因组计划&最核心内容就是DNA序列图的构建，中国参不参与序列图绘制的国际合作，已经讨论了10年。如果认同人类DNA序列图是&重中之重&，关系到21世纪我国生命科学与产业的基础建设，那么，不参与序列图绘制，将使中国眼巴巴地永远失去参与的机会。
中科院遗传所的&人类基因组中心&（简称北京中心）于日正式开张。日，在伦敦举行的第五次人类基因组测序战略会议上，北京中心与已为人类基因组作出卓越贡献的15个中心一起讨论战略。占世界人口20％的中国，负责测定人类基因组序列的1％
穷也要有&穷棒子精神&
1988年4月，HUGO（国际人类基因组组织）宣告成立。我国已有40多位科学家加入这一组织。
今年&本命年&属龙的杨焕明1988年于丹麦哥本哈根大学获博士学位，后在丹麦、法国、美国做博士后研究。1994年回国后一直任国家自然科学基金委员会人类基因组重大项目秘书长。现为联合国教科文组织&伦理委员会&非政府成员、国际人类基因计划在中国的项目执行人。
我国的&人类基因组计划&于1993年开始。作为这一计划的第一阶段是国家自然科学基金委员会资助的&重大项目&。开始阶段，杨焕明和他的同事们曾被少得可怜的研究资金所困扰。他们向各方呼吁，却难能得到理解。浙江温州的乐清市市长得知此事马上表示，你们需要钱，我们可以借给你们800万元，领导和专家一定会支持你们的，迟早的事。
人们对电视播放的一个镜头记忆犹新，北京中心试验室里摆放着玉米棒子，前面有个小标牌，上书&穷棒子精神&。这正是中国科学家的真实写照。美国1990年启动&人类基因组计划&时，预计投资30亿美元。在中国参与国际&人类基因组计划&后，中科院以1000万元投入这项研究计划。要知道中国是参与国际&人类基因组计划&中惟一的发展中国家。
在中国参与国际&人类基因组计划&的过程中，杨焕明和他的同事们有过艰辛、有过泪水，也有过喜悦。毕竟他们总共只花去2000多万元人民币，就作出了使中国成为第六个为人类基因组提供数据最多的国家之一的成绩。
中国的&1％项目&意味着什么
&人类基因组计划&中&1％项目&是由中国承担的。具体而言，人类3号染色体短臂上的一个约30Mb区域的测需任务由中国承担，该区域约占人类整个基因组的1％，因此简称&1％项目&。
&1％项目&显示了中国领导人与决策者的高瞻远瞩和果断，我国以500万美元的投入，进入五强国历时10年、总投资达50亿美元的HGP行列。
通过参与而分享了国际人类基因组的资源与技术，我国在短短的6个月内，走过了别国10年的历程，缩短了可直接比较的差距。
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你可能喜欢从DNA到人类基因组计划
1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型，从而解答了DNA分子结构的问题，由此诞生了分子生物学，这也是遗传学发展到分子遗传学的新的里程碑。从这以后，遗传学的研究进入了飞速发展的新阶段。
1958年，克里克在谨慎的实验后大胆地提出了“中心法则”。这是指遗传信息从DNA传递给mRNA，再从mRNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。“中心法则”认为遗传信息也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。当然，大自然无奇不有，在某些病毒中，中心法则也会有例外，如在烟草花叶病毒中的RNA自我复制和在某些致癌病毒中能以mRNA为模板逆转录成DNA的过程。简单地说，就是：DNA制造mRNA，mRNA制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助DNA自我复制。
克里克（网络图）
这之中最让科学家们好奇的是，mRNA到底怎么制造蛋白质呢？mRNA是一条由核酸构成的单链，蛋白质是由氨基酸构成的，所以最初科学家猜想，mRNA中的一个碱基决定一种氨基酸。但这样的话，四种碱基就只能决定四种氨基酸，显然不够决定生物体内的二十种氨基酸。如果是二个碱基结合在一起，决定一个氨基酸，那么就可以决定十六种氨基酸，显然还是不够。如果三个碱基组合在一起决定一个氨基酸，则有六十四种组合方式，看来三个碱基的三联体就可以满足二十种氨基酸的表示了，而且还有富余。这就是著名的“三联体密码”猜想，后来在1959年被美国生化学家尼伦伯格(Marshall Warren Nirenberg）等人用“体外无细胞体系”的实验证实。
尼伦伯格（网络图）
尼伦伯格的思路很简单，也很严密。他想，既然核苷酸的排列顺序与氨基酸存在对应关系，那么只要知道mRNA链上碱基序列，然后由这种链去合成蛋白质，不就能知道它们的密码了吗？所以，他尝试着构建仅仅含有单一碱基尿嘧啶（U）的mRNA链，做试管内合成蛋白质的研究。也就是说，在这一条mRNA链里，只有UUU这个单一密码子的存在。把这种mRNA放到和细胞内相似的溶液里，应该得到由单一一种氨基酸组成的蛋白质。这样合成的蛋白质中，只含有苯丙氨酸。于是，人们了解了第一个蛋白质的密码：UUU对应的氨基酸是苯丙氨酸。随后，又有人用U-G-U-G交错排列的mRNA合成了半胱氨酸—缬氨酸—半胱氨酸的蛋白质，这说明UGU为半胱氨酸的密码，而GUG为缬氨酸的密码。通过尼伦伯格的实验，人们不仅证明了遗传密码是由3个碱基排列组成，而且不断地找出了其他氨基酸的编码。
破译64个密码子的工作并不简单，现有有三拨人逐步发展出了四种破译方法，终于才在1965年找出完全密码子和氨基酸的对应表，这三位科学家，包括尼伦伯格和其他两位美国科学家分享了1968年的诺贝尔奖。
64个密码子与氨基酸的对应表（网络图）
遗传密码的破译解决了遗传信息本身的物质基础含义，而中心法则的修正则解决了遗传信息的传递途径和流向问题……加上20世纪60年代初，人们相继发现了限制性内切酶和DNA连接酶等，它们可以帮助实现DNA分子体外的切割和连接。以上研究成果为人类开始“操纵”基因，也即基因工程的问世提供了准备。
野心勃勃的人们很快拿DNA“开刀”了。1972年，人们首次构建了重组的DNA分子，简单地说，就是一个经过剪贴、拼接的DNA分子，并研究出将它植入目标宿主细胞之中的载体技术。也就是说，人类可以将一个想要的DNA移动到动植物体内了。
人类已经可以剪切拼接DNA（网络图）
基因过程的发展非常迅猛。就在短短的二十年里，人类不仅发展了一系列的基因工程操作技术，还构建了多种DNA载体，获得了大量转基因菌株，并于1980年首次培育出了转基因小鼠，随后在1983年又通过农杆菌介导法培育出转基因植物——转基因烟草。这一切成就都是崭新的，夸张点说，这象征着人类彻底朝着造物主的方向直奔而去了！
在基因工程变得较为成熟之后，人们终于把目光投向了自身。医学家们梦想已久的“基因治疗”，似乎变得触手可及起来。要知道，很多疾病的根本原因就是细胞内部的基因突变，针对这样的缺陷基因，我们可以先在体外编码一个正常的基因，然后通过载体植入人体，替换掉那个坏掉的基因，从而纠正因为基因缺陷而导致的疾病。基因导致的疾病可比大家想象的要多，肿瘤、衰老等谜题也隐藏在基因之中。如果人类能够彻底掌握自身的遗传信息，基因治疗就不再是梦想了！
就是这样，1985年，美国科学家率先提出了人类基因组计划(human genome project, HGP)，并于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。中国于1999年9月积极参加到这项研究计划中的，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。按照这个计划的设想，在2005年以前，要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划，被誉为生命科学的“登月计划”。
人类基因组计划（网络图）
非常使人欣喜的是，日，参加人类基因组工程项目的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能够忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前2年。
这个计划的成果不仅是一张人类基因组草图，更重要的是，它促进了基因工程技术的发展，六国科学家历经了13年花费了27亿美元才完成的草图，今天只需要一两天，成本不到5000美元。成本的骤降令“个人基因组时代”成为可能。另外，科学家对疾病的基因根源认识也越来越深，所找到的致病突变基因数量迅速增加。据美国国家人类基因组研究所统计，1990年人类基因组计划开始时，人们所知道的缺陷基因有53个，而今天则超过2900个。攻克这些缺陷基因将不再是难事。或许未来，长生不老真的不再是梦。
本作品为“科普中国-科技创新里程碑”原创 转载时务请注明出处
作者： 伍丽青
[责任编辑: 张莉明]
DNA,mRNA,基因,基因组,氨基酸人类基因组计划对社会的影响_百度文库
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人类基因组计划将再度提前两年完成
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新华通讯社
　　新华社北京5月12日电 记者日前从中国科学院遗传研究所获悉，人类基因组计划全面提前，将从原来确定的2003年6月提前至2001年6月完成所有测序分析工作。这是这一被称为“生命登月计划”的伟大工程将完成时间再度提前
　　这一消息是人类基因组计划国际组织中国联系人、中科院遗传所人类基因组中心主任杨焕明通过国际长途转告的。这
位中国科学家正在美国冷泉港参加人类基因组计划国际组织的庆祝会，庆祝人类基因组计划顺利完成工作草图，进入第二阶段
--“完成图”的攻关阶段。
　　1990年起正式实施的人类基因组计划原定于2005年完成。1998年，由于技术的进步和大规模测序手段的
出现，科学家曾经宣布将计划完成时间提前至2003年。
　　中科院遗传所人类基因组中心副主任于军博士说，这意味着人类基因组测序最后也是最艰难的阶段――解析人类基因
组30亿对碱基的顺序，将由原来的3年时间一下缩短为1年。参加这一计划的美、英、德、法、日和中国的科学家，将在短
短的一年时间内，完成一张全面、完整的人类基因组DNA序列图，将人类基因组整体序列的准确率提高到99.99%。
　　到今年4月末，我国科学家已经按照人类基因组计划的部署，超额及时完成了1%人类基因组的测序任务，拿到了3
号染色体短臂上3000万对碱基的工作草图。
　　而我国科学家目前也已经启动了中国超级杂交水稻等资源基因组计划，工作量呈几何量级上升。面对人类基因组计划
提前两年完成的巨大挑战，于军表示，我国科学家将在有关部门的支持下全力以赴，在一年的时间里完成最后的填图补洞任务
，拿下最后这块“硬骨头”。
　　科学家透露，人类基因组计划完成时间之所以提前，一方面是因为各国科学家大力合作，提高了工作效率；一方面是
因为技术进步导致测序能力的提高；另外一个原因就是国际竞争的加剧，迫使以全人类共享生物信息资源为宗旨的人类基因组
计划不得不提前完成。(记者李斌)
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