破译基因，追寻进化之源

猩猩、猴子、鸟类、细菌……我们生活在一个多姿多彩的丰富世界里。花开花落，草长莺飞，多少年来，成千上万的物种就这样与我们一起在这个美丽的地球上静静的繁衍生息，一起唱响生命的欢歌。

然而，这些形态各异的生灵到底是从什么时候开始出现，从哪里诞生，有什么联系，是不是在完全不同的形态后边隐藏的一些还无人所知的共同秘密?一百多年前达尔文的进化论似乎已揭开冰山一角，而深入研究还在继续。

2005年，科学家又有了不少有关基因水平上的进化以及物种诞生的新认识：科学家们仔细分析黑猩猩基因组，希望更好地了解人类物种的进化;同时，还再造了1918年“西班牙流感”病毒并测定其基因序列，发现“西班牙流感”病毒是禽流感病毒的一个变异等。

这些发现被《科学》杂志列为“2005全球十大科学进展”之一，并且居于首位。

破译黑猩猩基因组

目标：与人类基因组图作比较

“人类基因组计划”于1991年展开，那时，为了解读人类基因与其它动物基因的区别，就把小鼠基因组的破译也列入计划之中。

尽管小鼠基因组研究在解读人类基因序列方面的相关作用是非常重要的，但一些生物学家对于非人类灵长动物基因组没有包括在研究计划之内感到很失望。人们已经从黑猩猩与人类DNA的比较中预测两者的基因有更多的相似。毫无疑问，要想更详细地了解人类基因组，免不了要把人类基因组和大型猿类基因组做一个详细的比较。结论：二者相似性达到99%

研究显示，黑猩猩和人类基因组相似性达到99%。即使考虑到DNA序列插入或删除，两者的相似性也有96%。人类与黑猩猩的共同之处还在于，两者都拥有一些变异很快的基因。这些基因主要涉及听觉、神经信号传导、精子的生成、细胞内的离子传输。它们比其它哺乳动物同类基因的变异快得多。

研究人员发现，自从黑猩猩和人类在大约600万年前由共同的祖先分别进化后，基因序列的插入、删除或者是缺失，戏剧性地改变了两者的特征。

研究人员在论文中描述了自人类和黑猩猩分化以来形成的一系列变化，显示了人类所特有的一些遗传变异：总共有4000万个DNA序列差异，其中有300万个碱基对位于功能基因上，但绝大部分是不具备实际功能或者功能很小。点评：有助于人类更好地认识自身陈良标中国科学院研究员

黑猩猩基因组图谱的破译有助于我们对人类本身的认识。我们知道大猩猩和人有共同的祖先，在进化上离人类是最近的。人类和大猩猩在进化上分开后，各自的变化可以从基因组上找到线索，通过比较两者的基因组，可以确定哪些基因或基因组中的哪些片段是人类特有的，从而可以探索是不是这些差异造成了人类与大猩猩间的差异，比如大脑的差异。当然，这并不是一件很简单的事情，生物学的特征许多是多基因控制的。大猩猩和人类在基因水平的差别不太大，人类与大猩猩的差别可能主要的还是由基因表达调控方面的差异引起的。

“复活”1918流感病毒

回放：一场流感导致世界灾难

2005年10月6日，《自然》杂志刊登论文，发布了美国病理学研究所教授杰佛里陶本伯格领导的一支科学家团队最新研究成果。他们历经十年努力，终于还原了导致1918年西班牙大流感的病毒基因的全序列排序。

1918年3月11日，美国堪萨斯州的一个步兵营。

清晨，一名炊事员起床后觉得自己喉咙痛，低烧，有轻微头痛和肌肉痛等症状。至中午，兵营中已有107人出现同样症状。次日，522名士兵全部病倒，其后一周内，全美各州都出现了同样病例。半个多月后，传到中国和日本，进而感染了全世界。

这次大流感是有记录以来人类历史上最著名、也最具破坏性的一次流感大流行。全世界有2亿人口感染了流感。死亡率据称占当时全球人口的2%—5%，波及全球大约20%的人口。

当时，并无人知道引起这场大灾难的原因。

发现：大流感病毒源于禽流感变种

这场灾难过去将近90年之后，谜底终于由美国科学家陶本伯格揭开。

通过研究埋葬在阿拉斯加永久冻土带下一名当年的女尸的肺组织样片，他们首次成功复制了“西班牙流感”病毒8个基因的全序列排序。结果表明，1918年的大流感起因于禽流感病毒的一个变种，换句话说，这是禽流感病毒传染到人体后发生变异生成的，而不是以前人流感病毒的变异。

它的基因组序列非常接近禽流感病毒，而它的全部8个基因的序列都与其他的人流感病毒存在显著的差异，这表明它是从禽流感病毒而不是从其他人流感病毒进化来的。用陶本伯格的话说：“它是所有哺乳动物流感病毒中最像禽流感病毒的。”

这一科学发现告诉全球，从禽流感病毒到人流感病毒，有时候只需几个非常简单的基因变异步骤即可完成。

实验：病毒毒性惊人

美国疾病控制中心的塔姆佩等人根据陶本伯格测定的序列，人工合成了该病毒的基因组，将其注射到人肾脏细胞中(相当于病毒入侵)，细胞据此合成了病毒，也就是说，1918年流感病毒被重建出来了!

他们在去年10月7日出版的美国《科学》杂志上报告说，他们将该病毒注射到小鼠中，发现其毒性高得惊人。在注射两天后，试验组小鼠的体重下降了13%。4天后，试验组小鼠肺部组织中该病毒颗粒的数量，是对照组(注射了一种当代的流感病毒)的3.9万倍!6天后，试验组小鼠全都死了，而对照组的小鼠都活着。

点评：可为未来的流感暴发提供预测

刘文军中国科学院微生物研究所研究员

现代生物学的发展，特别是分子病毒学的发展，使得研究手段提高了很多。有一种叫反向遗传技术，利用这种技术可以研究每个基因片段的功能，另外一种PCR技术，可以扩增遗传物质，便于对遗传物质进行序列的分析。

去年，通过这些技术认识了1918年“西班牙流感”病毒神秘的一面，揭示了它与现在病毒一些区别，为未来可能的流感大流行提供一些预测，这是从好的一方面讲。从坏的方面来说，这些西班牙流感病毒基因片段发表出来之后，恐怖分子可以利用这些片段构造他们所需要的病毒。科学总是一把双韧剑。

基因手段揭示进化本质规律

陈良标

研究生物进化主要从大的时间跨度来揭示地球万物发展的规律。

我们这个世界多姿多彩，物种丰富，研究进化可以揭示造成物种差别的原因。比如大家都知道人和猩猩起源于共同的祖先，但人与猩猩究竟有什么差别，这些差别是如何产生的，这些基本问题，可以通过研究进化来回答。还有，一些原本在其他物种中的病毒，能突然之间传染到人类，这可能就是因为病毒和人类本身进化的结果。如果知道这个变化过程是怎样发生的，就可以根据这些知识预防一些病毒在人类中流行。

决定生物性状的是基因，它们是生物遗传和变异的载体。在发现基因之前，研究进化是从生物体的一些生理和表观的特征，如叶片的多少，动物的体重等可以通过简单观察得到的现象入手的，根据这些现象把世界万物进行分类，并发现它们之间的亲缘关系，这些现象不能揭示产生物种间差别的根本原因，而依靠基因手段，可以揭示进化的内在、本质的规律。

现在，更多物种的全基因图谱将被破译出来，拥有这些数据就可以进行更多的不同物种间的比较，系统地了解地球上生命形态的遗传物质发生变化的过程和规律，从而了解和预测生物与环境之间的相互关系以及发展方向。

■新闻缘起

二○○五年，科学家又有了不少有关基因水平上的进化以及物种诞生的新认识：科学家们已经开始仔细分析黑猩猩基因组，希望更好地了解人类物种的进化;同时，还再造了一九一八年“西班牙流感”病毒并测定其基因序列，发现“西班牙流感”病毒是禽流感病毒的一个变异等。这些发现一并被《科学》杂志列为“二○○五全球十大科学进展”之一，并且居于首位。