Science前沿问题：遗传变异与人类健康(探讨生命科学和人类健康的关系.)

Science前沿问题：遗传变异与人类健康

2016年09月15日讯 人类遗传变异常常是与生物学功能相关的，遗传变异可影响人类健康。不同种类的遗传变异往往对人类健康产生不同的影响，深入了解不同变异对人类健康影响的机制，将大大促进人类健康的研究。而随着技术的进步，尤其是高通量测序技术的广泛应用及相关技术的出现和发展，必将极大完善基因诊疗方案。

近期来自深圳华大基因研究院等处的研究人员发表综述，侧重于遗传学变异对人类健康的影响，探讨遗传变异和人体健康的直接联系，以了解在人类健康中基因与环境和基因与基因之间的相互作用，促进人们对人类健康的认识，而这也是目前亟待探索的领域和话题。

阐明遗传变异在人类健康和疾病中的重要意义是21世纪的主要科学挑战之一。为了研究遗传变异如何影响人类健康， 科学家们已经发起了大规模的致力于个体之间差异核苷酸的鉴定和分类的研究。最初的研究主要集中于对单核苷酸多态性 （single nucleotide polymorphisms, SNPs）的模式和频率范围的理解上。随着结构变异对人类疾病患病率的贡献得到认识， 现已成立了相关联盟并进行了系统的研究， 用以提高我国对该类变异的认识水平。

2007年，J. Craig Venter的完整基因组序列作为首例个人基因组序列被发表。随后不久，又发表了第2例个人基因组序列，即James D. Watson的基因组序列。接着，又对2个匿名个人的基因组进行了测序：其中一个是中国汉族人，另一个是非洲人。总的来说， 这些在人类基因组计划（human genome project, HGP）之后发表的研究，迅速增加了我们对各种形式的人类遗传变异及它们的进化史和相互关系的认识。然而，我们对整个基因组上变异的位置和频率的理解仍然有限， 确定变异的分类是亟需解决的问题。

人类基因组中最普遍的多态性（或遗传差异）是单碱基对差异，即单核苷酸多态性。比较2个不同的单倍体基因组， 平均每1000个碱基我们就可以发现1个SNP.其他类型频率较低的多态性还包括拷贝数变异、插入、缺失、重复和重排等。 研究结果一致表明，人类的不同群体间，有85%的遗传变异为群体特有， 而有15%的遗传变异为群体间共有。

研究表明，人类大量的表型变化是由遗传因素和非遗传因素（环境等）共同引起的。许多临床疾病都与基因突变有关。人类遗传变异通常被分成常见型和罕见型，以人群中最小等位基因频率 （minor allele frequency,MAF）来区分。 常见变异又可称为多态性，是指群体

中的最小等位基因频率至少为1%的遗传变异，而罕见变异的群体最小等位基因频率则小于1%.从广义上说，人类基因组的变异可以被分成两类：单核苷酸变异和结构变异。绝大多数的遗传变异是中性的，不会导致表型变异。

人类基因组变异有多种形式，例如单核苷酸多态性、可变数串联重复序列、转座因子的有无以及结构变异、染色体变异等。这些变异在基因组中普遍存在并且广泛分布，个体间表型差异和许多遗传性疾病及一些复杂疾病的易感性被认为是由这些变异造成的。

作者指出，几乎所有的人类疾病都是由遗传易感性因素和可变的环境因素相互作用的结果，环境因素广义的定义包括感染、化学、物理、营养、行为等因素， 这也许是了解遗传学和环境在疾病发展中作用的最重要的事实。许多人倾向于将疾病的原因归类为遗传或环境。事实上，一些罕见疾病，如亨廷顿或TaySachs病，可能是缺乏单一基因产物的结果， 但这些疾病在人类所有的疾病中只占一个非常小的比例。常见的疾病，如糖尿病或癌症，是由于遗传和环境因素的复杂相互作用的结果。

遗传变异不会引起疾病，而是影响一个人对环境因素的易感性，我们不能继承一种疾病状态，相反，继承了一组易感因素， 如环境因素的某些影响，因此继承了特定疾病的高患病风险。这一概念也解释了为什么相同的环境因素会对个体产生不同的影响。例如，一些在胆固醇水平正常范围内的健康个体却在40岁时患心肌梗死。其他人尽管吸烟、饮食不规律和肥胖，却似乎对心脏病免疫。这就是相同的环境因素的遗传变异差异造成的。

最后，作者表示，人类基因组作为一个十分稳定却又存在各种变异的体系，对其变异或多态性的研究正日益显示其重要性，因为后者有助于基因的鉴别和定位，同时通过建立变异与表型或疾病（如各种心血管病及癌症）风险之间的关系， 可以对人类进化、种群多样性及复杂疾病的诊断和治疗产生巨大的推动作用。随着DNA测序技术的发展和应用， 大大促进了人类对遗传变异与表型差异关系的研究和不同群体中的疾病特别是复杂疾病的遗传易感基因的鉴定；也促进了遗传变异与各种药物的耐受性和对环境因子的反应的相关性研究。

几乎所有的人类遗传变异的生物学意义都是微不足道的，也就是说，这些遗传变异并没有适应意义。 某些变异如中性突变（neutral mutation）改变了所表达蛋白质的氨基酸序列，但并不会改变蛋白质的功能；外一些变异如沉默突变（silent mutation）则不改变氨基酸序列。此外，人类基因组的DNA序列中只有一小部分为编码序列（最终可翻译成蛋白质）或调节序列（可以影响基因表达的水平、时效性和组织特异性的序列），在DNA序列的编码序列和调节序列之外的区域发生的变异绝大多数并没有已知的功能影响。然而，一些遗传变异具有正向选择作用，这让个体能适应不断变化的环境。

几乎所有细胞都携带含有大量遗传变异的基因组信息，这些包含突变的基因组信息作为转录翻译的模板，形成了个体蛋白质行使生物学功能的特定机制。生物学家普遍认为基因组上的遗传变异可影响生物的多个层面，包括细胞、生物化学、生理和药物等。目前许多研究集中于探索遗传变异和疾病风险的关系。 现已逐渐认识到常见疾病如心脑血管疾病、高血压、癌症、糖尿病和许多精神疾病中，疾病进程的不同方面可受不同基因和不同遗传变异的影响。例如，某些基因的遗传变异可与疾病发生时的易感性相关，而另外一些基因或遗传变异则可能与疾病进程相关，其影响可至个体死亡； 此外， 又有另外一套完全不同的基因集可能与个体对药物的反应相关；同样，也可能有另外一套基因集与个体对于疾病相关的环境风险因子的反应程度相关。最终，不同的基因可使个体易患某种特定的疾病，进而对其寿命产生影响。

关于遗传变异是如何增加疾病的易感性，我们的研究仍处于起步阶段。许多人认为，若不考虑环境因素，我们将无法全面地了解遗传变异在人类健康中的作用。由于对基因组、转录组、蛋白组和代谢组的生物学变异的研究技术的突破， 使我们对基因在疾病中的作用的概念框架得到很大转变。多个基因同时发挥作用，并结合着个体的年龄、性别、饮食和身体情况等情况修饰影响着个体对疾病的易患性。这便是一个特定疾病易感性的整体框架。在大部分情况下， 我们仍然处在记录疾病复杂性、寻找遗传易感性基因、了解疾病异质性和建立疾病风险模型的阶段，其中的疾病风险模型的建立会基于我们对于生物学的理解而进行不断的修正。

探讨生命科学和人类健康的关系.

生命的定义：
由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系,它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力
健康
世界卫生组织(WHO)给健康所下的正式定义：
健康是指生理、心理及社会适应三个方面全部良好的一种状况,而不仅仅是指没有生病或者体质健壮.
生命
由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系,它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力.虽然《分子生物学导论》中对生命下了如下定义,但是通常,你可以不太费劲地就能区分出什么东西是有生命而什么东西是没有生命的,可真正让你用语言或文字去表达什么是生命时,事情就不能那么简单了.事实上要想给生命下一个科学的定义是极其困难的,人类一直到现在都没能解决这个问题.不过,基于人类本身也是一种生命形态,我们便在现有基础之上想尽了种种办法来尝试这样做.
这里似乎存在这样一种可能,只要我们将生物所表现出来的各种现象进行一个总的概括就应当可以建立起一个能定义出生命的抽象概念.人们也一直在坚持这样做,可每一次大的新发现总会让我们从前的定义出现问题,故生命的定义也就在经常地发生改变.现代生物学给出的一般的科学定义大致上是这样的：生命是生物体所表现的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对 *** 产生反应等的复合现象.在这里,其中任何单一的现象都不是生物所特有的.火焰也能进行新陈代谢和繁殖,但正常的人不会认为它是生命.许多植物的种子能保存相当长的时间并不出现生命特征,如古莲子、 缓步类动物等可能会在一个相当长的时间内并不进行新陈代谢,当条件适当时其就会出现生机.说到繁殖,面对犏牛和骡子这样的东西我们简直是无话可说!生长也是这样,许多无机物的结晶过程就能很好地表现出这一特征.外界 *** 的情况也是非常明显的,比方说你的电脑就是一个十分敏感的家伙.
历史的看法
人类在认识生命的过程中进行过艰难的思考.在古希腊人那里,产生运动——而不管人是否能了解那种运动——的原因被称之为“力”,为此他们提出了生命力和活力这样伟大的概念.古中国人则倾向于将产生运动的原因称之为“气”,生命活动当然也就是“气”的活动了,如“从之生,其犹产也,水凝而成冰,气积而为人”.和“力”一样,“气”也是个不明确的概念,不同的人会有不同的解释.火是一种剧烈的物质运动,它当然会引起人们的极大关注,因此也有部分东方古人认为生命来源于“火”,重点在于强调了生命的新陈代谢过程.另外中国古人通过一个巧妙的方法去探讨生命,即“死”,在这一对立中将生与死统一起来加以研究恐怕是中国哲学的一大特点.
健康
世界卫生组织(WHO)给健康所下的正式定义：
健康是指生理、心理及社会适应三个方面全部良好的一种状况,而不仅仅是指没有生病或者体质健壮.
性格塑造疾病: 我们的健康于外部环境有关,与生活习惯又关,但鲜有人知的是性格也是造成疾病的一个因素,能够影响人的大脑的一切东西都可以影响到人的身体.不满.委屈.气愤.自责.有过错感----这些负面情感会把我们带到病床上.要想避免这些,必须立刻终止那些让我们痛苦和不安的东西.人体的每个器官都有其特定的功能,与我们的意识和心理有存在着严格的特定联系.
当我们心理失调时,特定的器官也会不正常,从而导致某种疾病.要想痊愈,除了遵医嘱治疗外,还要调整好自己的心绪.从这个意义上来说,健康在我们自己的掌握之中.
1.心脏疾病:大多数是因为缺少爱和安全感的结果,以及感情的自我封闭.认为自己不值得爱,不相信爱情的可能性,或者不让自己表现对他人的爱情的人一定会出现心血管疾病.学会面对自己的真实感受,倾听自己的真正声音,可以再很打程度上减轻心脏疾病.
2.关节炎:学会经常光顾那些不会说"不"和指责别人利用他们的人.对于这些人来说,重要的是学会说"不",如果这是必须的.
3.肥胖:是身体保护某种东西的意图.内心的空虚容易 *** 人的食欲,尔堇菜的举动能给很多人"充实"的感受,但是心灵的匮乏不是饮食能够填的蛮的.
4.肾病问题:是因为指责.伤心.生活种的不幸.挑剔的生活态度.这些人经常觉得,人们欺骗和欺负他们.类似的感情和情绪会导致人体内不正常的化学过程,免疫系统失调.我们常见的感冒是身体给我们的警告:"停一下吧!主人!喘口气儿,每什么大不了!"
5.气喘病:通常因为不会或不想独立生活.
6.胃部问题:溃疡性结肠炎.便秘,再心理专家看来,是因为眷念过去,不详打破旧观念,为现在负起责.胃会对困扰我们的问题作出敏感的反应,如果你压抑这些感觉,不愿意承认,试图用理性,意识忽视和"忘记"它们,各种胃功能失调就找上门来.长期的气愤.紧张会诱发胃炎.胃痛(烧心).胃液过多意味着你长期被压抑的性格挑衅
7.便秘:时因为人们积累太多的情感.观念和体验,不能或不愿意割舍,长期不能释怀,感受不到新的情感和体验.
8.眼睛疾病:是不想看到什么,不接受周围世界的表现.近视的人想要恢复被毁的视力,需要有自信心并且完善自己的个人和职业素质,提高个人威信.远视的人的潜意识里会觉得周围充满了困难和不快,让人无处躲藏.问题还是在于不自信,不能解决累积的问题,也可能是习惯性的大题小作.建议你训练下自我的控制力,再显示生活种一定会找到好的方面,或许应该尝试改变自己的生活方式.
9.耳朵疾病:耳背,耳聋与我们试图忽略那些听觉信息,希望把周围的人,外部世界抽象化有关.他们不想听到他人的不满,指责,谩骂,只希望留给自己安宁.考虑一下是什么让你有这种愿望.如果是与亲人的关系,试图找出她话力让你厌恶的实质.要知道无风不起浪---或许是你自己的问题.
10.失眠:人们要对自己的失眠负责.安眠药不解决问题,因为失眠是逃避生活,不愿意证人阴暗面的表现.只有找到真正让你不安的原因,学会每天作个总结,恢复自己的正常生活节奏,才会帮助你解决失眠问题.
11.高血压:常出现再这样的人身上:他们充满豪情的把自己力所能及的负担全揽上身,马不停蹄地劳作,害怕辜负周围人的希望,希望自己再别人眼里是重要和被尊重的,因此排挤自己内心的情感和需求.

什么是人类基因组计划？中国科学家起了什么作用？

人类基因组计划的研究现状与展望------发表日期：2004年3月30日

一、研究现状
1、人类基因组测序
1990年～1998年，人类基因组序列已完成和正在测序的共计约330Mb，占人基因组的11％左右；已识别出人类疾病相关的基因200个左右。此外，细菌、古细菌、支原体和酵母等17种生物的全基因组的测序已经完成。
值得一提的是，企业与研究部门的携手，将大大地促进测序工作的完成。美国的基因组研究所（The Institute of Genome Research, TIGR）与PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年内投资2亿美元，预计于2002年完成全序列的测定。这一进度将比美国政府资助的HGP的预定目标提前三年。美国加州的一家遗传学数据公司(Incyte)宣布（1998年〕，两年内测定基因组中的蛋白质编码序列以及密码子中的单核苷酸的多态性，最后将绘制一幅人的10万个基因的定位图。与Incyte公司合作的HGS（Human Genome Science）公司的负责人宣称，截止1998年8月，该公司已鉴定出10万多个基因（人体基因约为12万个），并且得到了95％以上基因的EST（expressed sequence tag）或其部分序列。
1998年9月14日美国国家人类基因组计划研究所（NHGRI）和美国能源部基因组研究计划的负责人在一次咨询会议上宣布，美国政府资助的人类基因组计划将于2001年完成大部分蛋白质编码区的测序，约占基因组的三分之一，测序的差错率不超过万分之一。同时还要完成一幅“工作草图”，至少覆盖基因组的90％，差错率为百分之一。2003年完成基因组测序，差错率为万分之一。这一时间表显示，计划将比开始的目标提前两年完成。
2、疾病基因的定位克隆
人类基因组计划的直接动因是要解决包括肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题。6000多个单基因遗传病和多种大面积危害人类健康的多基因遗传病的致病基因及相关基因，代表了对人类基因中结构和功能完整性至关重要的组成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占据着核心位置，也是计划实施以来成果最显著的部分。
在遗传和物理作图工作的带动下，疾病基因的定位、克隆和鉴定研究已形成了，从表位→蛋白质→基因的传统途径转向“反求遗传学”或“定位克隆法”的全新思路。随着人类基因图的构成，3000多个人类基因已被精确地定位于染色体的各个区域。今后，一旦某个疾病位点被定位，就可以从局部的基因图中遴选出相关基因进行分析。这种被称为“定位候选克隆”的策略，将大大提高发现疾病基因的效率。
3、多基因病的研究
目前，人类疾病的基因组学研究已进入到多基因疾病这一难点。由于多基因疾病不遵循孟德尔遗传规律，难以从一般的家系遗传连锁分析取得突破。这方面的研究需要在人群和遗传标记的选择、数学模型的建立、统计方法的 改进等方面进行艰苦的努力。近来也有学者提出，用比较基因表达谱的方法来识别疾病状态下基因的激活或受抑。实际上，“癌肿基因组解剖学计划（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在这方面的尝试。
4、中国的人类基因组研究
国际HGP 研究的飞速发展和日趋激烈的基因抢夺战已引起了中国政府和科学界的高度重视。在政府的资助和一批高水平的生命科学家带领下，我国已建成了一批实力较强的国家级生命科学重点实验室，组建了北京、上海人类基因组研究中心。有了研究人类基因组的条件和基础，并引进和建立了一批基因组研究中的新技术。中国的HGP在多民族基因保存、基因组多样性的比较研究方面取得了令人满意的成果，同时在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了较大进展。
首先建立了寡核苷酸引物介导的人类高分辨染色体显微切割和显微基因克隆技术；已建立的17种染色体特异性DNA文库和24种染色体区特异性DNA文库及其探针；构建了人X染色体YAC图谱，已完成了人X染色体Xp11.2-p21.3跨度的约35cM STS－YAC图谱的构建；建立了YAC－cDNA筛选技术。
目前的研究工作还包括: 疾病和功能相关新基因的分离、测序和克隆的技术和方法学的创新研究；中国少数民族HLA分型研究及特种基因的分析； 人胎脑cDNA文库的构建和新基因的克隆研究。
中国是世界上人口最多的国家，有56 个民族和极为丰富的病种资源，并且由于长期的社会封闭，在一些地区形成了极为难得的族群和遗传隔离群，一些多世代、多个体的大家系具有典型的遗传性状，这些都是克隆相关基因的宝贵材料。但是，由于我国的HGP 研究工作起步较晚、底子薄、资金投入不足，缺乏一支稳定的、高素质的青年生力军， 我国的HGP 研究工作与国外近年来的惊人发展速度相比，差距还很大，并且有进一步加大的危险。如果我们在这场基因争夺战中不能坚守住自己的阵地，那么在21 世纪的竞争中我们又将处于被动地位：我们不能自由地应用基因诊断和基因治疗的权力，我们不能自由地进行生物药物的生产和开发，我们亦不能自由地推动其他基因相关产业的发展。
二、展望
1、生命科学工业的形成
由于基因组研究与制药、生物技术、农业、食品、化学、化妆品、环境、能源和计算机等工业部门密切相关，更重要的是基因组的研究可以转化为巨大的生产力，国际上一批大型制药公司和化学工业公司大规模纷纷投巨资进军基因组研究领域，形成了一个新的产业部门，即生命科学工业。
世界上一些大的制药集团纷纷投资建立基因组研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合资组建了Novartis 公司，并斥资2.5亿美元建立研究所，开展基因组研究工作。Smith Kline 公司花1.25亿美元加快测序的进度，将药物开发项目的25％建立在基因组学之上。Glaxo-Wellcome 在基因组研究领域投入4，700万美元，将研究人员增加了一倍。
大型化学工业公司向生命科学工业转轨。孟山都公司早在1985年就开始转向生命科学工业。至1997年，该公司向生物技术和基因组研究的投入已高达66亿美元。1998年4月，杜邦公司宣布改组成三个实业单位，由生命科学领头。1998年5月，该公司又宣布放弃能源公司Conaco，将其改造成一家生命科学公司。Dow化学公司用9亿美元购入Eli Lilly公司40％的股票，从事谷物和食品研究，后又成立了生命科学公司。Hoechst公司则出售了它的基本化学品部门，转项投资生物技术和制药。
传统的农业和食品部门也出现了向生物技术和制药合并的趋势。Genzyme Transgenics 公司培养出的基因工程羊能以较高的产量生产抗凝血酶III，一群羊的酶产量相当于投资1.15亿美元工厂的产量。据估计，转基因动物生产的药物成本是大规模细胞培养法的十分之一。一些公司还在研究生产能抗骨质疏松的谷物，以及大规模生产和加工基因工程食品。
能源、采矿和环境工业也已在分子水平上向基因组研究汇合。例如，用产甲烷菌Methanobacterium 作为一种新能源。用抗辐射的细菌Deinococcus radiodurans清除放射性物质的污染，并在转入tod基因后，在高辐射环境下清除多种有害化学物质的污染。
2、功能基因组学
人类基因组计划当前的整体发展趋势是什么？一方面，在顺利实现遗传图和物理图的制作后，结构基因组学正在向完成染色体的完整核酸序列图的目标奋进。另一方面，功能基因组学已提上议事日程。人类基因组计划已开始进入由结构基因组学向功能基因组学过渡、转化的过程。在功能基因组学研究中，可能的核心问题有：基因组的表达及其调控、基因组的多样性、模式生物体基因组研究等。
（1）基因组的表达及其调控
1）基因转录表达谱及其调控的研究
一个细胞的基因转录表达水平能够精确而特异地反映其类型、发育阶段以及反应状态，是功能基因组学的主要内容之一。为了能够全面地评价全部基因的表达，需要建立全新的工具系统，其定量敏感性水平应达到小于1个拷贝/细胞，定性敏感性应能够区分剪接方式，还须达到检测单细胞的能力。近年来发展的DNA微阵列技术，如DNA芯片，已有可能达到这一目标。
研究基因转录表达不仅是为了获得全基因组表达的数据，以作为数学聚类分析。关键问题是要解析控制整个发育过程或反应通路的基因表达网络的机制。网络概念对于生理和病理条件下的基因表达调控都是十分重要的。一方面，大多数细胞中基因的产物都是与其它基因的产物互相作用的；另一方面，在发育过程中大多数的基因产物都是在多个时间和空间表达并发挥其功能，形成基因表达的多效性。在一个意义上，每个基因的表达模式只有放到它所在的调控网络的大背景下，才会有真正的意义。进行这方面的研究，有必要建立高通量的小鼠胚胎原位杂交技术。
2）蛋白质组学研究
蛋白质组学研究是要从整体水平上研究蛋白质的水平和修饰状态。目前正在发展标准化和自动化的二维蛋白质凝胶电泳的工作体系。首先用一个自动系统来提取人类细胞的蛋白质，继而用色谱仪进行部分分离，将每区段中的蛋白质裂解，再用质谱仪分析，并在蛋白质数据库中通过特征分析来认识产生的多肽。
蛋白质组研究的另一个重要内容是建立蛋白质相互关系的目录。生物大分子之间的相互作用构成了生命活动的基础。组装基因组各成分间的详尽作图已在T7噬菌体（55个基因）获得成功。如何在模式生物（如酵母）和人类基因组的研究中建立自动方法，认识不同的生化通路，是值得探讨的问题。
3）生物信息学的应用
目前，生物信息学已大量应用于基因的发现和预测。然而，利用生物信息学去发现基因的蛋白质产物的功能更为重要。模式生物体中越来越多的蛋白质构建编码单位被识别，无疑为基因和蛋白质同源关系的搜寻和家族的分类提供了极其宝贵的信息。同时，生物信息学的算法、程序也在不断改善，使得不仅能够从一级结构，也能从估计结构上发现同源关系。但是，利用计算机模拟所获得的理论数据，还需要经过实验经过的验证和修正。
（2）基因组多样性的研究
人类是一个具有多态性的群体。不同群体和个体在生物学性状以及在对疾病的易感性与抗性上的差别，反映了进化过程中基因组与内、外部环境相互作用的结果。开展人类基因组多样性的系统研究，无论对于了解人类的起源和进化，还是对于生物医学均会产生重大的影响。
1）对人类DNA的再测序
可以预测，在完成第一个人类基因组测序后，必然会出现对各人种、群体进行再测序和精细基因分型的热潮。这些资料与人类学、语言学的资料项结合，将有可能建立一个全人类的数据库资源，从而更好地了解人类的历史和自身特征。另外，基因组多样性的研究将成为疾病基因组学的主要内容之一，而群体遗传学将日益成为生物医药研究中的主流工具。需要对各种常见多因素疾病（如高血压、糖尿病和精神分裂症等）的相关基因及癌肿相关基因在基因组水平进行大规模的再测序，以识别其变异序列。
2）对其它生物的测序
对进化过程各个阶段的生物进行系统的比较DNA测序，将揭开生命35亿年的进化史。这样的研究不仅能勾画出一张详尽的系统进化树，而且将显示进化过程中最主要的变化所发生的时间及特点，比如新基因的出现和全基因组的复制。
认识不同生物中基因序列的保守性，将能够使我们有效地认识约束基因及其产物的功能性的因素。对序列差异性的研究则有助于认识产生大自然多样性的基础。在不同生物体之间建立序列变异与基因表达的时空差异之间的相关性，将有助于揭示基因的网络结构。
（3）开展对模式生物体的研究
1）比较基因组研究
在人类基因组的研究中，模式生物体的研究占有极其重要的地位。尽管模式生物体的基因组的结构相对简单，但是它们的核心细胞过程和生化通路在很大程度上是保守的。这项研究的意义是：1〕有助于发展和检验新的相关技术，如大规模测序、大规模表达谱检验、大规模功能筛选等；2〕通过比较和鉴定，能够了解基因组的进化，从而加速对人类基因组结构和功能的了解；3〕模式生物体间的比较研究，为阐明基因表达机制提供了重要的线索。
目前对于基因组总体结构组成方面的知识，主要来源于模式生物体的基因组序列分析。通过对不同物种间基因调控序列的计算机分析，已发现了一定比例的保守性核心调控序列。根据这些序列建立的表达模式数据库对破译基因调控网络提供了必要的条件。
2）功能缺失突变的研究
识别基因功能最有效的方法，可能是观察基因表达被阻断后在细胞和整体所产生的表型变化。在这方面，基因剔除方法（knock-out）是一项特别有用的工具。目前。国际上已开展了对酵母、线虫和果蝇的大规模功能基因组学研究，其中进展最快的是酵母。欧共体为此专门建立了一个称为EUROFAN(European Functional Analysis Network)的研究网络。美国、加拿大和日本也启动了类似的计划。

随着线虫和果蝇基因组测序的完成，将来也可能开展对这两种生物的类似性研究。一些突变株系和技术体系建立后，不仅能够成为研究单基因功能的有效手段，而且为研究基因冗余性和基因间的相互作用等深层次问题奠定了基础。小鼠作为哺乳动物中的代表性模式生物，在功能基因组学的研究中展有特殊的地位。同源重组技术可以破坏小鼠的任何一个基因，这种方法的缺点是费用高。利用点突变、缺失突变和插入突变造成的随机突变是另一中可能的途径。对于人体细胞而言，建立反义寡核苷酸和核酶瞬间阻断基因表达的体系可能更加合适。蛋白质水平的剔除术也许是说明基因功能最有力的手段。利用组合化学方法有望生产出化学剔除试剂，用于激活或失活各种蛋白质。
总之，模式生物体的基因组计划为人类基因组的研究提供了大量的信息。今后，模式生物体的研究方向是将人类基因组8～10万个编码基因的大部分转化为已知生化功能的多成分核心机制。而要获得酶一种人类进化保守性核心机制的精细途径，以及它们的紊乱导致疾病的各种途径的知识，将只能来自对人类自身的研究。
通过功能基因组学的研究，人类最终将将能够了解哪些进化机制已经确实发生，并考虑进化过程还能够有哪些新的潜能。一种新的解答发育问题的方法可能是，将蛋白质功能域和调控顺序进行重新的组合，建立新的基因网络和形态发生通路。也就是说，未来的生物科学不仅能够认识生物体是如何构成和进化的，而且更为诱人的是产生构建新的生物体的可能潜力。
参考资料：http://www.gzxq.com/zupei/ReadNews.asp?NewsID=30

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