基因决定了遗传的一切吗？

不知从什么时候开始，媒体上不断有各种神奇的基因出现：比如，导致高血压的基因，高智商基因，甚至还有同性恋基因等等。甚至有人在作小白鼠基因敲除的实验，制造只有“喜和乐”，没有“哀和怒”的神奇老鼠。这些，都是关于基因所出现的最大的流言。以人为例，人的基因共有三十亿碱基对，然而仅有25，000 到30，000个基因。（有意思的是，水稻和某些鱼类的基因都比人类还多）。因此，对于像人体这样复杂功能的生物体，肯定有大量的基因在多种功能中扮演不同的角色。基因就好像小孩子玩的积木，在不同的组合下可以搭成火车，或是楼房，或是桥梁。最重要的是基因表达模式（gene expression pattern），它们才真正决定了复杂生物体的功能。

因此目前想寻找基因单一功能的小白鼠基因敲除的实验，实际上比大海捞针还要困难。以30，000个基因为例，以最简单的情况两两组和决定生物体的一种功能，这有多少种可能性呢？30000*29999/2 = 449 985 000 种可能性。以一天可以做一种组合基因敲除的实验，我们需要大概做一百二十万年的实验才行。并且基因控制网络具有多路径的特性，对小白鼠敲除掉一些重要蛋白质的基因，它仍然能通过激活网络的其他路径而存活下来。所以象“基因敲除”这样的时髦实验，也往往是含糊不清的结果。即使敲除掉基因出现了显著的功能变化，基因和生物体之间也不一定存在因果性。我们都知道，小孩子拆下闹钟的种种零件，最后闹钟停摆。但是这些拆下的零件，并不是闹钟摆动的原因。比如，如果我们敲除掉K+ ion channel的基因，心脏肌细胞跳动当然会停止。但是这并不意味着K+ ion channel的基因就是心脏跳动的基因。因为敲除掉这个基因，神经元的信号传导功能也会消失，甚至各种需要K+参与的生命功能都会消失。

即使在目前研究得最为成熟的控制心脏肌细胞跳动的基因网络中，我们并没有发现控制心脏跳动的基因。相反，基因网络中每一个基因控制一种Ion Channel的蛋白质随时间的动态变化，而这些变化之间的相互作用才构成了心脏有节律的跳动。 控制着这些基因之间的相互作用的，并不全然是基因本身。在2006年的Nature上有一篇文章， “Jane Qiu (2006), Unfinished symphony, Nature, 441, 143-145”，其中提到：

“To correctly ‘play’ the DNA score in our genome, cells must read another notation that overlays it — the epigenetic code. A global effort to decode it is now in the making, reports Jane Qiu”

因此，基因并非决定了遗传的一切。细胞中还有更为重要的机制决定如何读取不同的基因进而组成相应的功能。

 (待续)

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