去年我就听说中科院康乐院士研究组在测蝗虫的基因组序列。相关文章发表在Nature Communication 上面。由于测全基因组序列受到中国不少科学家的诟病，相关报道（http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20141159465297931669.shtm）一出，自然引起了争议。有人认为直言不讳地说道：“中國人還會乾點別的么？就知道測序嗎？”也有人兴奋地说道：“终于有人测蝗虫了。”

 康乐院士是我比较敬佩的科学家之一。记得有一次他来学校作报告，我在报告结束后提问环节中提到他新编的一本著作，并询问能否赠送一本，他随即说道：“没问题，等下你发封邮件提醒下我。”第二天我给他发了邮件，并在一个小时内就得到了回复。发送邮件的第二天我就收到了那本书，寄的顺丰快递。

 康院士的研究组用现代分子生物学手段，从代谢代谢组学、基因组学等方面部分解释了东亚飞蝗型变（群居型和散居型的相互转变）的机理后，在国际上的声誉不断提高。在某些方面可以说是在技术上占了上风，毕竟很多机理的阐述要依赖于关键技术的进步。特别是要在关键的时候发现关键的问题，并运用关键的技术。“某个基因或者某些基因控制了飞蝗的型变”这种论调已经一去不复返。飞蝗在从一个型变成另一个型的变化是一种整体性的变化，这种变化体现在神经系统变化、代谢系统变化、免疫系统变化、生殖系统变化。而这种系统性的变化而恰恰是建立在同一套基因组的基础上的。研究进展到这一步，不得不测基因组了。

 那么回到本文题目：全基因组序列究竟能告诉我们多少关于生物的信息？我们先看看二十多年前的生物学家是怎么说。那时候人类基因组计划正在如火如荼的进行当中。一些低等动物的基因组图谱已经被绘出。美国怀特赫德生物医学研究所的分子生物学家Harvey F. Lodish在1995年一期Science的“viewpoint: the future”专栏采访中无比憧憬地说道： 

“运用到体外受精中的相关技术已经能够将正在发育胚胎中的某个细胞移出来，并可以分析该细胞中任何特定DNA的区域，这种胚胎植入之前必要的遗传筛查可能很快就会常态化。”

 接着他还预言： 

“通过测定母亲DNA的某些重要的区域，还可能推测出受精卵发育的一些重要特征。”

接着他进一步假设说道：

“仅仅通过测定基因组，就可能准确预测蛋白质结构和功能，以至于可以自动推测出某些重要蛋白的相关特征以及调节（比如说在特定的发育时期特定的组织或细胞中会合成多少蛋白）。” 

“所有的相关信息都可以转移到一台超级电脑上，再加上环境信息——如营养、环境毒素、阳光等。电脑输出的将是一部生动的电影：一个受精卵发育成胚胎，胚胎发育成胎儿直至长大成人，其中你可以看到ta的体形和身高，看到ta的皮肤、头发、眼睛的颜色。通过测定全基因组你不仅可以看到这些，甚至还可以看到ta将来的语言和运动能力，甚至可以听到ta说话唱歌——尽管ta还是个胚胎。”

Lodish这段好莱坞式的场景描述现在已成为众多遗传学家和进化生物学家（特别是那些反对“基因中心论”的进化生物学学家）笑柄。 

很多科学家任然热衷于单纯的基因组测序。而一些测序公司也顺应时代，更新他们所谓的新理念，推出了各种各样的新服务，如“重测序”、“深度测序”等等。从过去的实践来看某些疾病确实和DNA上的碱基突变有关系，如经典的镰刀型贫血病、乳腺癌的相关致病基因。而哈佛大学的华人科学家谢晓亮也积极发展更精确的单细胞测序技术来确定癌细胞的SNP（单核苷酸多态性）的变化。然而这些碱基的变化对并不能告诉生物体变异的所有信息。

 二十一世纪的生物科学研究奉行的一个原则就是基因说了算，简言之就是“基因中心论”。自从孟德尔在做完豌豆杂交实验后从豌豆的颜色种皮形状推测出有某种内在的控制因子，科学家便开始认同这种观念；直至DNA结构的确定以及中心法则的确立，人们对此更是深信不疑。很多科学家认为生物的表型是由相应的基因控制的，存在某种表型就一有相应的基因，相同表形由相同的基因表达而成，若表型发生变异，则是基因突变引起的。直到现在表观遗传学建立多年，很多人应该仍然深受这种观念的影响。

 我国的分子生物学教材将基因粗略地定义为：携带遗传信息的DNA片段。如果仅仅是这段DNA片段的话，恐怕连自我复制这种功能都不能实现。一个能够表达出某种生物性状的基因除了那条核心的DNA片段之外，还应该包括为其表达服务的附属结构。按照这一推理下去任何基因表达的附属结构都是都其他基因表达的。这种简单的推理便足以将整个生物细胞以及生物体连成一个网络。这个网络便是由整个基因组衍射出来的。网络中任何一个节点出现波动，都会影响整个网络的平衡。生物体任何一个性状的后面都存在着由一部分主要基因和一部分次要基因构成的网络，主要基因和次要基因的地位在不同的情况下可能会发生转换，共同决定性状的表达。

 基因的表达不是一成不变的。很简单的例子是人在发育过程中，细胞知道什么时候在什么地点长出嘴巴、眼睛、鼻子、手指头等各个器官。一旦调控失败就有可能长出6个指头或者两个脑袋；基础分子生物学理论告诉我们同一段DNA片段可以转录成为多条不同的mRNA，然而什么时候转录多少条、转录到什么地方停止，并不能从测序中得出结果来。DNA甲基化，当然也可以去甲基化，然而什么时候会甲基化，什么时候又去甲基化也不能从序列中得出结论来。更重要的一点是这些变化都是由于外部环境或者内部调控引起的，这些变化均会引起基因表达的变化。

 除此之外，内部一些并不编码蛋白质的DNA或者RNA片段也起到了调控基因的作用。这些调控或是有外界环境引发或是由内部某种相应的程序触发。因此仅仅依靠基因组的结构片段并不能看清整个生命活动的本质。

 尽管很多物种都公布了全基因组草图，其中包括多个模式生物。但是科学家对生命活动的本质探索还是一筹莫展。因为基因网络在时间上和空间上的调控是复杂多变的。如果说21世纪是各个击破解析基因的结构和功能，那么22世纪就是把基因整合起来研究它们的整个调控网络——即系统生物学的部分研究内容。