现代分子生物学的死胡同

谈基因的表达随环境的变化而变化
北美大法弟子


【正见网2001年08月31日】

分子生物学,顾名思义,就是在分子水平上、通过研究基因的结构、功能、特性来研究整个机体。从它的出现到现在已经有五十多年的历史了,每当我想到购买那么昂贵的试剂而得不到任何有价值的结果时、每当我想到全世界那么多实验室为研究一个基因而相互竞争互不合作时、每当我看到老板为了申请基金而苦苦挣扎数月时、每当我想到一个基因被科学家们研究了二十几年仍不知其到底有什么作用时,就想:真该是我们清醒地分析它的时候了。这里只谈其中被生物学家长期忽视(或曰:视而不见)的一个误区--基因的蛋白表达随环境的变化而变化。

最先研究人类基因的功能是把基因从人或动物或植物体内提取出来,把它转化到原核细胞(细菌)体内表达出蛋白,然后研究此蛋白有什么特性、功能。越来越多的研究发现,原核细胞与真核细胞有许多根本上的差异,比如:原核细胞缺少磷酸化及其它一些具有决定性作用的基因或蛋白修饰,这样表达出的蛋白就与基因在人体内表达出蛋白的真正功能相距十万八千里。即使这样,研究在细菌体内表达的蛋白仍是现代分子生物学的主要方法之一。

进一步,在真核细胞里研究基因表达,也就是把基因转染到体外培养的人或动物的细胞中,让它在那样的环境里表达出蛋白。这个系统表面上是比原核细胞高级一点,但是新的问题出来了:体外模拟环境与基因在人体内所存在的生物环境相差太远了。人体调节是很复杂的,细胞与细胞之间、细胞与组织之间都互有影响,现代科学早就证实了这一点。并且,细胞内基因与蛋白之间、蛋白与蛋白之间都有联系。一旦其中一个分子发生了变化,那会带来一系列的后续反应。很多基因一旦离开了它原来的存在环境,根本就不表达了。无论你用什么样的培养液培养细胞都无法与它在人体内的环境完全一样。另一方面,有的基因原本在体内不表达,可是由于外界环境的改变而在体外培养的细胞中表达,并且用不同的细胞培养液会得到不同的基因表达,蛋白表达量也差别很大。所以,用体外人工培养的细胞研究基因蛋白的功能,可靠性又有多大呢?

再进一步,在小鼠体内研究基因表达,也就是把基因转移到小鼠体内(转基因小鼠),然后看它在小鼠体内的表达情况,以及它可能导致的后果--性状、功能缺陷等。八十年代刚一开始出现转基因小鼠时,科学家对这一发明都很兴奋--认为是前所未有的突破。然而很快就发现新的问题又出现了--转基因小鼠还是改变了它原来的环境,额外地加进了新的一套外源基因表达载体。也就是说,本来这个基因在体内、或体内的某个组织不表达或表达量不高,而现在人为地让它在那里表达,人为地引进了由表达载体带来的外源蛋白,结果还是打乱了原来的生存环境。

而且即使转基因小鼠可行,鼠毕竟是鼠而不是人,伦理上是不可能也不允许把基因转移到人体内表达来研究它的功能的。换句话说,虽然人类基因测序基本快完成了,可是要想真正了解它们的“真实”功能,用现代分子生物学的方法是不可能达到的。

那么人类怎样才能更好地了解自己的身体呢?那就得彻底放弃目前从西方学来的科学研究方法,思想上要发生革命,要汲取古代科学的精髓,从多维、多层面、多空间来研究人体。这些将在以后的文章中详细论述。

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