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完美基因组存在么? 精选

已有 12471 次阅读 2013-10-4 15:45 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 基因组

   电闪之后,常常是雷鸣。所以我们在电闪之后,常常捂上自己的耳朵。

       我有个朋友的亲戚,03年在北京三环附近花上百万买房。房子到手当晚,他嚎啕大哭——都是借的钱,以后的日子怎么过啊?如果他能在10年前预测中国房价的走势,他恐怕根本不会哭。

电闪和雷鸣,这是一种简单的联系,可以用来做简单的预测;03年的政治经济和13年的北京房价,这是一种复杂的联系,用它来进行预测,不确定性非常大。

我们在日常生活中,更希望掌控那些不确定的联系,然后用这种联系做为自己的判断依据,从而更从容地生活。比如如何通过面试,判断一个员工多年后的业绩;如何通过相亲,判断和一个人多年生活后的幸福程度;如何通过短暂的接触,判断加入一个党派多年后的仕途,等等。然而这种判断如此之难,我们甚至不知道,那些当初做出判断并最终受益的人,是因为自己的智慧,还是只是一种命运,或者两者兼而有之。

我曾经尝试总结一些事物最初表现和最终成绩的联系,从而做出简单实用的预测(http://bbs.sciencenet.cn/blog-876720-669167.html)。我当时在总结文献引用率的时候,选择了10年。最近Science给出相似结论,而他们选的时间是5年(Formula predicts research papers' future citations,Nature news,03 Oct.2013 http://www.nature.com/news/formula-predicts-research-papers-future-citations-1.13881#/b1)。尽管如此,其它复杂的联系,就像星座,血型,手相和性格命运de的关系,很难预测。

但是在我们个人健康的层面,这种联系以及在联系基础上的判断,似乎变得越来越靠谱了。

无言的基因

      地球上虽然有70多亿人,但没有两个人是相同的。人际之间在基因组上有0.1-0.4%的差别1,因为人类基因组含有30亿个核苷酸,所以人们彼此之间有大约300DNA碱基的差别。这300万碱基的差别,一定程度决定了不同的人在健康状况方面的差别。比如有些人天生运动天赋超强,有些人长寿,有些人智商很高,有些人容易患癌,等等。

       现在发现很多在人与人之间不同的DNA序列差别和对疾病的易感性有联系。研究最多的是一个DNA碱基的差别,这被称为单核苷酸多态性(Singlenucleotide polymorphismSNP)。这些同疾病的易感性相关的SNP一经确定,我们就可以根据一个人在某个SNP上的碱基,来估计他或者她患某种疾病的几率。

       所以,SNP就像是无言而又充满启迪的智者,只要我们用心聆听,就能窥测生命的秘密。

造物是不公平的:破屋偏逢连夜雨

       一般来说,一个SNP只对应一种疾病。但是,因为人体是一个有机联系的整体,不同特征之间是彼此联系的,比如肥胖和糖尿病,癌症,心脑血管疾病都有联系,所以,SNP常常和不只一种疾病相联系。

       比如人类9号染色体上的一些SNPs就和冠状动脉疾病,糖尿病和多种癌症相关2

       再比如15号染色体上的一个基因变异,就通尼古丁依赖,肺癌,以及外周动脉疾病相关3

       这些同多种疾病相关的SNP提示我们,一个人如果有某种疾病,那么也要同时小心其它可能的疾病。

造物是公平的,关了一扇门,打开一扇窗

       有些情况下,如果一个人有了和某种疾病相联系的SNP,那么他在另一方面常常具有优势。所以从这个意义上,上帝是公平的。

      最著名的例子莫过于镰刀贫血症了。人类血红蛋白上的一个变异导致这种疾病,临床上表现为贫血,疼痛等症状4。然而患有这种疾病的人,天然的具有对疟疾的抗性。

       人类白细胞表面有一个叫CCR5的蛋白,这个蛋白在有些个体中有一段缺失,别成为CCR5Δ32。这个CCR5Δ32可了不起,因为在两条染色体上都携带它的人,对艾滋病有很强的免疫力。第一例成功的艾滋病治疗,就是因为给患者移植了CCR5Δ32携带者的骨髓,三年之后,这名患者已经像正常人一样生活了5。不仅如此,这个CCR5Δ32还有对天花,黑死病的免疫力,尽管对黑死病的免疫还有争议。CCR5Δ32真的一点缺点也没有么?也不是,CCR5Δ32对西尼罗河病毒的免疫很差。因此,这些对艾滋病有抗性的人,对西尼罗河病毒则是高度易感的。

       昨天的Nature上的一篇文章,给出了另一个有趣的粒子6RXFP2基因上的差异能决定雄性Soay绵羊的羊角的长度。长羊角相关的等位基因,意味着更高生生殖成功几率,就像高富帅更容易找到意中人一样;另一方面,短羊角相关的等位基因,则同更好的生存相关,就像屌丝最后常常在事业上取得成功一样。

公平,还是不公平?

当然本文讨论的是那些没有明显可见缺陷的正常人,毕竟有遗传病的人,很多基因确实是存在着明显的缺陷的,造物对这部分人,确实是不公平的。人与人生来就是不平等的,至少在基因上是这样。

如果我们只讨论那些正常的大多数,造物对我们到底是公平的,还是不公平的?

从基因层面讲,不利的基因会被逐渐淘汰,因此,只要某些基因按一定比例存在着,就一定优劣并存,喜忧参半,所以造物是公平的。至少我们继承的,是相对比较好的基因基础,我们拿到的是一首好牌,最后打成什么样,是嬴是输,看自己的把握。没有人的基因组是完美的。

最关键的把握在于环境的选择。每个人都是最好的,都在进化上有自己的优势。找到让自己的优势最大程度发挥的地方,能让你的基因长久留存。李斯不是说:“人之贤不肖,譬如鼠矣,在所自处耳”。

       

[1]Human genetic variation. Wikipedia.

[2]Chromosome 9p21 SNPs Associated with Multiple Disease Phenotypes Correlate withANRIL Expression. PLoS Genet. 2010 Apr 8; 6(4):e1000899.

[3]A variant associated with nicotine dependence, lung cancer and peripheralarterial disease. Nature 452, 638-642 (3 April 2008)

[4]Sickle Cell Anemia, a Molecular Disease. Science 1949;110: 543-548.

[5] CCR5. Wikipedia.

[6]Life history tradeoffs at a single locusmaintain sexually selected genetic variation. Nature 03 October 2013; 502,93–95. doi:10.1038/nature12489.

补充:造物公平的又一例证,p53结合位点突变是鉴定出的和癌症相关的最明显的SNP,然而在小鼠中,它能防止晒伤,因此可能防止皮肤癌。

A Polymorphic p53 Response Element in KIT Ligand Influences Cancer Risk and Has Undergone Natural Selection. Cell 155, 410422 (2013)





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