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　　一個人的基因定下了，是否說明他的個性也跟著定下了？

　　文/袁越

　　世上找不出兩個完全一樣的人，每個人的長相、生理機能和性格都是獨特的，這是怎么回事呢？

　　最明顯的理由是基因。人類基因組中每個基因都有不同的功能，活性也都不一樣，這些不同基因的排列組合就是個性的主要來源。寫到這里，肯定有人會想到同卵雙胞胎。事實上，因為基因復制過程總會出錯，同卵雙胞胎之間的基因肯定也是有差異的，只是差異很小而已。

　　換句話說，世界上不存在兩個基因完全一樣的人，討論兩個基因一樣的人是否會有不同的個性，只存在理論上的價值。

　　但是，“理論價值”不等于“沒有價值”。同樣的問題換一種問法，就有實際價值了。上面那個問題可以換成一個等價的問題：如果一個人的基因已定，是否他的個性就完全定下了，沒法再改變了呢？

　　這個問題很宏大，需要用可靠的實驗數(shù)據(jù)來回答。拿人來做實驗顯然不現(xiàn)實，事實上，任何多細胞生物都太過復雜，必須先從單個細胞開始研究。不過，和大多數(shù)人的直覺正相反，單個細胞是最不容易研究的�？v觀科學發(fā)展史，你會發(fā)現(xiàn)基于單個細胞的研究一直是生物學領(lǐng)域的軟肋，因為細胞太小了，研究起來非常困難。科學家們通常的做法是先制造出一大堆基因完全一樣的細胞(克隆)，然后把它們混在一起，研究它們的集體特性，得出的結(jié)果再除以細胞總數(shù)，就是單個細胞的個性。顯然，這樣做的基礎(chǔ)在于假定克隆細胞的基因都是一樣的，它們的個性也都是相同的。

　　不久前，上述假設遇到了強有力的挑戰(zhàn)。今年7月30日出版的《科學》雜志上刊登了一篇論文，這篇論文的作者是哈佛大學化學和生物化學系教授謝曉亮(Sunney Xie)博士，他領(lǐng)導的一個研究小組發(fā)明了一種熒光染色法，可以定量地將大腸桿菌內(nèi)的信使核糖核酸(mRNA)和蛋白質(zhì)進行染色。染色后的大腸桿菌依次通過一臺高速熒光定量檢測儀，就可以準確地測量出每一個細胞內(nèi)部的特定mRNA以及特定蛋白質(zhì)在那一瞬間的準確含量。

　　需要說明，蛋白質(zhì)的生產(chǎn)過程需要經(jīng)過兩個步驟。第一步是按照設計圖紙(DNA)的規(guī)定成立相應的施工隊(mRNA)；第二步是施工隊在車間里生產(chǎn)出特定的蛋白質(zhì)。以前的理論認為，一旦設計圖紙定好了，那么在特定的內(nèi)部和外部環(huán)境下，細胞內(nèi)的施工隊數(shù)量也就確定了，而一旦施工隊數(shù)量定了，蛋白質(zhì)的數(shù)量也就跟著定下了。

　　為了檢驗這個理論的正確性，研究人員選出了1018個基因(約占大腸桿菌基因總數(shù)的1 /4)，對它們的mRNA和蛋白質(zhì)進行定量研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單個細胞內(nèi)其個蛋白質(zhì)的總數(shù)在0.1至10000之間浮動，相應的mRNA的數(shù)量在0.05至5之間浮動。也就是說，單個細胞內(nèi)蛋白質(zhì)和mRNA的數(shù)量存在巨大的差異，有的細胞內(nèi)連一份拷貝都找不到，有的細胞內(nèi)卻能找到成千上萬個拷貝。

　　事實上，科學家們早已知道細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)數(shù)量存在差異，但這個實驗第一次用如此精確的方法測量了種類如此多的mRNA和蛋白質(zhì)，得出的結(jié)論也著實讓科學家們吃一驚。要知道，這些細胞都來自同一個克隆，基因完全一樣，所處環(huán)境也沒有任何區(qū)別，為什么它們體內(nèi)的mRNA和蛋白質(zhì)數(shù)量竟然存在如此巨大的差異呢？

　　謝曉亮博士認為，這里面不存在什么奇怪的機理，答案只有一個，那就是“隨機”。在他看來，一個細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)圖紙(基因)通常只有1～2張，負責成立施工隊的部門(轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子)往往也只有少數(shù)幾個，兩者之間的合作存在極強的隨機性，某段時間內(nèi)雙方很可能沒有碰上，于是mRNA的生產(chǎn)便停止了，蛋白質(zhì)也就跟著停產(chǎn)了。

　　謝曉亮博士還預測，高等動物細胞內(nèi)的這種“隨機性”應該比大腸桿菌更高，因為高等動物的DNA都是卷在一起的，解開染色體鏈的過程非常繁鎖，步驟更多，因此蛋白質(zhì)生產(chǎn)過程受到概率的影響也就更大。

　　該實驗還得出一個有些奇怪的結(jié)論，那就是大腸桿菌細胞內(nèi)的mRNA拷貝數(shù)量和蛋白質(zhì)拷貝數(shù)量不成正比。這個結(jié)論似乎違反了分子生物學的一項基本原則，但是來自新澤西醫(yī)學院的桑杰•提亞吉(Sanjay Tyagi)博士認為，這個結(jié)果也很好解釋。在他看來，這是因為細菌mRNA壽命很短，通常只有幾分鐘，而蛋白質(zhì)的壽命很長，通�？梢跃S持幾個小時不被分解。大腸桿菌每隔30分鐘分裂一次，也就是說蛋白質(zhì)的壽命大大超過了大腸桿菌的生命周期。這些蛋白質(zhì)在細胞分裂時被隨機地分給兩個子細胞，于是細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)很多都是來自母細胞，而不是來自自身的蛋白質(zhì)工廠。

　　不管怎樣，這個實驗清楚地告訴我們，兩個細胞即使基因完全一樣，也會因為“隨機性”原因而變得完全不同。一個人體內(nèi)有成千上萬個細胞，其結(jié)果更是千差萬別了。

　　(摘自《三聯(lián)生活周刊》）