生物DNA能决定什么

今年，DNA“满”50岁了。自从弗朗西斯•克里克（Francis Crick）和詹姆斯•沃森（James Watson）发现双螺旋结构至今，半个世纪已经悄然过去。在未来的几十年中，这种关键分子又将如何影响我们的日常生活呢？

为此，本刊特地咨询了4位专家，他们分别是：罗马托尔•维尔戛塔（Tor Vergata）大学的遗传学家朱塞佩•诺维里（Giuseppe Novelli）和分子人类学讲师奥尔戛•里卡德（Olga Rickards）、意大利维罗纳（Verona）大学生物学讲师和意大利人类遗传学协会主席皮埃尔•弗朗科•皮格纳蒂（Pier Frabco Pignatti）、意大利阿奎拉（Aquila）大学人类学讲师詹弗朗科•比昂迪（Gianfranco Biondi）。他们就本刊的提问作了细致严谨的回答。

人的性格“书写”在DNA上，也就是说性格是由基因决定的吗？

人的性格的确有一部分取决于基因，但主要还是由生活经验决定的。家庭的培养，亲朋好友的影响，学校教育的熏陶以及业余爱好的陶冶等都在潜移默化地塑造着人的性格。我们知道，某些基因的改变甚至会造成严重的智力缺陷，但我们并不知道相反的情况，即基因改变能否使人变得更好或者更坏，甚至改变人的整个性格、待人接物的方法和态度。

存在暴力基因吗？

暴力基因是不存在的。不过我们知道，有种基因一旦改变，确实会引发一种促使儿童自残的疾病。在暴力行为中，一些非遗传因素才是至关重要的，这些因素包括个人的经验、社交与经济状况、接受的教育、个人的思想、家庭和同伴的影响。

詹姆斯•沃森声称，愚蠢可以被视为一种遗传病，能够用基因疗法去治疗，这可能吗？

没有智力基因的存在。尽管一些基因的改变能引发智力缺陷以及某些严重的疾病，但是其他基因与智力发育的关系及其怎样促进智力发育，仍然需要进一步了解。不可忽视的是，环境和教育对智力发育的作用是举足轻重的。

同性恋有遗传根源吗？

没有，也就是说还没有在人身上分离出同性恋的任何基因。和人的很多复杂的性格特征一样，性取向受基因和其产物（激素、转录因子、结构蛋白等）的影响，但同性恋并不是由这些基因及产物所决定的。对于决定人的性取向来说，基因是既非充分也非必要条件。

存在人类种族吗？

不存在，因为种族（人种）是生物学分类，它的作用是将来自同一祖先的人排列成同种的族团。比如，兄弟姐妹可以排列在一起，因为他（她）们有共同的父母亲；兄弟和堂兄弟也可以排在一起，因为他们有共同的祖父，等等。不过，我们在人群中看到的那些差异，比如我们用于确定种族的那些肤色，却是由其生活环境所决定的。

能够克隆出完全相同的人类双胞胎吗？

从理论上讲是可以的，利用克隆技术，将选中的体细胞核移植到取出了遗传物质的卵细胞中，形成了一个含有新遗传物质的卵细胞，并促使它分裂发育成胚胎，就像多莉羊的诞生过程那样。然而，生物学显示，克隆技术不能够复制出与提供遗传物质的个人完全相同的人来。接受了移植体细胞核的卵细胞有其固有的独立性，而由此产生的个体则要经受胚胎、胎儿和出生后的历史发展过程。这一历史过程，不论从生物学方面还是从行为表现方面来讲，都保证了他性格的独一无二与无法替代。

干细胞能使人长生不老吗？

细胞已经衰老，再重新还原其生物过程是不可能的。但是利用干细胞治疗疾病在未来将会推广开来，这很可能会引发一场医学革命，其激烈程度甚至超过抗生素引发的那场革命。现在很多专家都在谈论，对于一系列细胞退化的疾病也许能采用干细胞疗法。干细胞在器官移植手术中的作用已经被普遍认识，器官移植手术的最大风险是病人在术后可能对移植器官产生排异反应，用胚胎干细胞可以诱导培育出多种不产生排异反应的移植器官，但就目前科研水平来看，安全隐患依然存在。干细胞还能够比成熟细胞更好地容纳引入肌体的那些基因，以替代有缺陷的或突变的基因。因此，干细胞可以作为载体，成功地利用于基因疾病的治疗。现在，血液病和免疫系统疾病已经使用骨髓细胞治疗。将来，糖尿病、心脏病、肝脏和大脑的疾病也都将会从中受益。

指纹会被DNA印迹所代替吗？

也许将来传统的指纹检验会被DNA的“印迹”检验所代替，因为这种印迹非常独特，并且获取它也会越来越容易。当然这还不能马上实现，因为指纹可以轻易地从被触摸过的物体上提取，而获得DNA印迹需要特殊的技术，这样可能会增加成本并且带来某些局限性。此外，如何有效地使用这种新技术，也需要获得业界一致的认同。

雇主有没有权利知道其雇员的基因信息？

没有权利。这些信息是私密的，从生物学角度来说，它甚至比人们通常认为的隐私还要更为私人化。基因信息可以揭开非常多的秘密：血缘关系、可能发生的疾病或者完成某项特殊任务的能力。这些信息一旦被雇主利用，便可以用来违背雇员的意愿，不为雇员提供某些保障，或者直接不雇佣这个人。这样的后果只能是破坏平等与自由的社会根基。

能够“制造”出人与猴子的杂交物种吗？

不能，因为分子之间有种难以克服的不相容性。一个生物体能够发育，得益于分子之间无穷尽的相互影响和适应，尽管人与黑猩猩的DNA差异极小，但两者已经彼此分离进化了500万到700万年，因此人与黑猩猩现在拥有的基因不能互相融合。这就像企图让欧洲的列车在有着不同轨距的俄罗斯铁轨上行驶一样，假想中的人—猴的杂交物种将有极大的“出轨”的可能性，也就是说这种计划很可能最终将以流产告终。

可以在实验室里复制已经灭绝的物种吗？

从理论上讲，只要存有完整的DNA，我们就能通过分子克隆使灭绝的动物物种复活。然而迄今为止，克隆史前猛犸和70年前灭绝的袋狼（Thylacine）的计划都已告失败，因为从这些动物残骸上获取的DNA基因都已遭到某种程度的破坏，我们现在没有能力将这些基因碎片组合以重构完整的分子。

有可能从恐龙身上提取DNA吗？

目前还不能，因为恐龙大约在6500万年以前就已经灭绝了，而早于100万年的DNA用现在的技术已经无法获得。至于说获得了有关远古的动植物物种的DNA资料，像保存在琥珀中的昆虫，这本身是不可信的。技术仍需要继续进步，我们现在对远古DNA的研究仅停留在近10万年的年限上。

基因疗法能够治愈人类所有的疾病吗？

很多疾病是由若干基因和环境共同作用造成的，改变某一个基因或者移植一个新的基因是不可能治愈的（比如染色体异常引发的疾病，像唐氏综合症、精神分裂症、阿尔茨海默氏症等）。不过，这种治疗方法将对由单个基因缺陷引起的一些罕见疾病十分有效（比如囊肿性纤维化、地中海贫血、脊髓肌肉萎缩症等），而且还可能有效地遏制某些形态的癌症。

人的灵魂是否像弗朗西斯•克里克所说的那样，只是一组神经元和若干生理生化反应？

如果我们通常所说的灵魂是指意识中的认知能力，那么就需要在认知功能中去寻找灵魂的本质。意识在生理生化过程中产生，不过它并不是先天由父母遗传的，而是在发育期间通过后天培养逐渐开发的。意识的形成基础包括遗传密码的提示、分子的正确排列与组合以及经验的教诲。事实上，神经元的联系并非由基因决定（对DNA来说，要容纳神经元联系的庞大信息量将是很困难的），先天的遗传和后天的发展都影响其形成。但如果我们所讨论的灵魂是指超乎躯体之外的虚无物质，那么，科学也好，科学家也好，都不能解析它的本质。

DNA也随着时间的推移在演变进化吗？可以预料它在未来是否会发生变化并如何变化吗？

物种演变进化的发生过程，其实恰恰存在于随着时间推移在DNA中积累的那些突变之中。DNA不仅仅是遗传的一把钥匙，而且还构成了一个档案库，在那里保存着地球上生命延续的文件资料，也就是每个物种的进化史。未来DNA肯定会继续不断地演变进化，但是鉴于突变的积累大部分是偶然的，所以就不可能预见到它的具体变化方向。

科学家能够规划人们未来的遗传吗？

就现在来说是不可能的。因为目前我们掌握的知识有限，既不了解人的全部基因，也不了解它们的全部功能，何况我们面临的是难以预见的事件。人们从父母那里接受什么样的特有基因组合其实是偶然的，遗传物质也有可能发生意外变化，这些变化甚至能长远地影响人体基因的变异。

能为基因申请专利吗？

科学家们认为给基因以专利权是不对的，因为基因是属于全人类的，它们存在于自然界，而且代代相传直至现在，并非某个人的私有财产。只有避免私人占有基因信息，才能够使公正、科学的基因研究继续前进。不过，对发现某个基因做出突出贡献的人，他有权为在其发现过程中使用的方法或者程序申请专利，因为其收益可以补偿他为之所付出的开支，而且还可以激励人们在这一领域内不断地探索与研究。

关于DNA的若干基本问题

DNA是如何构成的？

DNA是由成千上万个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸。

它是染色体的主要成分，所有的遗传物质都储存在DNA分子中。DNA的含氮碱基具有显著的互补与联合倾向：专门在腺嘌呤和胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶之间两两配对，配对碱基之间以氢键联系。而在腺嘌呤和胞嘧啶之间，鸟嘌呤和胸腺嘧啶之间，胞嘧啶和胸腺嘧啶之间，鸟嘌呤和腺嘌呤之间，彼此不发生任何的相互作用。这种极为特殊的互补性（首先由沃森和克里克于1953年提出）为遗传信息的收集、传递与表达提供了分子结构基础。每一种生物DNA的碱基比例都是恒定的，不因年龄、生长条件、环境因素而变化，而且在高等生物中，不同器官和不同组织的DNA都含有相同的碱基组成。无论是在原核细胞中，还是在真核细胞中，DNA都以双螺旋结构的形式存在。

DNA有多大？

DNA是一种大分子，它极长且细，双螺旋链的直径约为20埃（Å///，1埃相当于千万分之一毫米）。如果将一个细胞中的所有DNA取出来展开，长度将超过1米。

为什么DNA分子的双螺旋结构被进化论的观点认为是最优良的结构？

双螺旋结构可以使分子变得更为稳定并得到有效的保护。另外，这个结构可以使遗传物质更容易复制，因为一个亲代DNA双螺旋结构就如同一个模板，当一个细胞要分裂时，双螺旋解开形成两条单链，分别合成其副本，基于碱基互补的原则，合成的子代DNA分子和亲代的碱基顺序完全一样。就其功能来说，DNA是一种很完美的分子，在地球生命的进化中被选择出来，除了RNA病毒和噬菌体外，它是所有生物的遗传物质基础。

遗传物质的载体还包括RNA，它一般是单链线性分子，也有双链的，普遍存在于动植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。RNA可能是40亿年前地球上开始出现生命时遗传分子的初始形态，在合成用于制造细胞和使有机体运转的蛋白质中，RNA之所以是最基本的，正是因为它比DNA更活跃。

DNA是如何“指挥”细胞合成蛋白质的？

DNA由4种碱基（A、T、C、G）排列组成，蛋白质由20种不同的氨基酸组成。DNA的4种碱基按特定的顺序排列，每3个碱基为一组，编码一个氨基酸，也就是与一种氨基酸对应。这是一种三联体密码体系，就像一个有趣的语文现象：DNA的4个碱基像字母表中的4个字母，这4个字母自由组合，每3个字母能拼成一个独立的词（氨基酸），用20个不同的词组成一个句子，这个最后的结果就是生成蛋白质。DNA中特定的碱基序列通过核糖体把对应的氨基酸组合起来，就形成了特定的蛋白质，并只负责这种特定蛋白质的合成。

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