人类遗传密码与暗能量

中科院院士陈润生：人类遗传密码"暗能量"备受关注 　　“物理当中我们尚未解的、最重要的部分是暗能量，它大约占整个物质世界的70%，非编码序列在整个人类遗传密码中实际上也是这个数量级的。” 　　在自然科学中，没有一个领域受到如此强烈的关注。 　　“物理当中我们尚未解的、最重要的部分是暗能量，它大约占整个物质世界的70%，非编码序列在整个人类遗传密码中实际上也是这个数量级的。”6月23日，在中国第一届分子诊断技术大会上，生物信息学家、中国科学院院士陈润生说。 　　他说，大量事实证明，非编码序列具有非常重要的生物学功能，进入21世纪之后，它已成为“热得不能再热”的研究领域。 　　没有一个领域受到这样的关注 　　人类有多少个遗传密码？陈润生介绍说，人类大概有30亿个遗传密码。“如果在一页纸上打印3000个密码，100页订一本书，会有1万本书，如果每本书厚1厘米,那么1万本书就是100米高，差不多是40层楼。” 　　陈润生的工作就是解析、组装和分析这些密码。他说，人们关心的问题是：在这本如此厚重的密码书里，基因有多少？在人类基因组计划开启之前，人们认为在遗传密码表中，大部分都是基因。 　　当上个世纪90年代开始破译遗传密码时，人们很快认识到，基因在整个人类的遗传密码里，大约占2%至3%。 　　这些基因也就是编码序列，它编码蛋白质，具有重要的生物学功能。另外大于97%的序列由于不编码蛋白质，被称为非编码序列。 　　“这就是我多年来研究的领域。”陈润生说，上个世纪，人们对非编码序列是否具有生物学功能充满了疑惑。在所有的疑问当中，最直逼核心的问题是，“你非编码没有任何信息表达出来，我们当然有理由认为你没用”。 　　生物学家Aluizio Borem，Fabricio R.Santos,David E.Bowen等人撰写的一本颇受欢迎的小册子《生物技术》中说：人类DNA中绝大多数核苷酸序列由不具备编码基因的序列组成。这种DNA的非功能部分因缺乏更为合适的术语，被称作“废物DNA”，对它们的功能和用途还不了解。 　　陈润生说，进入21世纪之后，非编码领域成为热得不能再热的研究领域。他解释说，由于大量转录子的工作发现，非编码序列其实和编码序列一样——它是转录的，“转录的意思是，它有大量的RNA产物。这些东西进一步印证它有某种功能，没有功能为什么要有产物呢？” 　　统计表明，从2001年至2010年，Science杂志每年评出自然科学领域的十大科学突破中，至少有6~7次是关于基因组里的非编码相关研究。 　　“自然科学中，没有一个领域受到这样的关注。”陈润生说。 　　还未揭开冰山一角 　　陈润生介绍说，非编码序列所产生的RNA通称为非编码RNA。大量的研究证明，非编码RNA中相当多的一部分具有某种功能。这些有功能的非编码RNA对应的基因组序列被称为非编码基因。 　　陈润生说，大量的事情证明非编码RNA具有重要的生物学功能，疯牛病就是一个极端的例子。 　　研究证明，疯牛病的产生是蛋白质内部构象引起的。2003年，Nature杂志发表的一篇文章让陈润生印象颇深。这篇文章称，引起疯牛病的蛋白哪儿有呢？非常简单，核糖核酸酶。这样的蛋白不只是高等的动物例如牛、羊、人身上有，最基本的单细胞生物也有。问题是，谁也没看到单细胞生物得疯牛病。也就是说，当生物低到一定程度，即使有这些所谓疯牛病相关蛋白，但没有任何产生疯牛病的迹象。 　　文章作者发现，差别不是在蛋白本身，而在于能够引起疯牛病和不能引起疯牛病的细胞里面存在一些非编码RNA。 　　“这个例子说明，即使在最经典的生物行为中，认为和RNA无关的最后证明还是和它有关。”陈润生说，越来越多的事实证明，它几乎参与生命活动中蛋白质参与的所有过程。 　　研究表明，非编码RNA也可能引起恶性肿瘤、白血病、非小细胞肺癌。实际上，非编码还和目前国际研究热点表观遗传、干细胞实际上都紧密相关。 　　有人认为，在对宇宙的认识中，暗能量是最重要的部分，它大约占整个物质世界的70%，但这部分尚未被人类了解。“我们的非编码实际上也是这个数量级的。”陈润生说。 　　“有人说我们对非编码RNA的功能和基因的了解仅仅是冰山一角，我估计一角是否搞完了都很难说。”陈润生说，它是我们对人类、对生物的遗传密码认识当中非常重要的核心部分。 　　在应用上，它具有明显的前景，包括临床诊断、治疗，同时具有非常重要的基础研究关联性。 　　有人开玩笑说，占人类基因组2%至3%的这部分一共有50个诺贝尔奖金获得者，面对未开发的97%~98%，将有多少位诺贝尔奖获得者诞生，则不可估量。（包晓凤 龙九尊） 脑中的暗能量 关键词：     一看题目，列位看官定要觉得我又要标题党一把。其实不然，它正是目前研究得异常火爆的大脑静息状态活动的别名。出自大名鼎鼎华盛顿大学教授的Marcus E. Raichle之手。在google reader里搜这个名字，有好几篇引用率上千的文章。脑中的暗能量，通俗点讲，就是说大脑用了比执行任务多得多的能量，来空耗，来“干瞪眼”。其实大脑在没有参与意识活动时，照常在上班，这个好理解。不然怎么能在外界刺激出现时做出及时的反应呢？Raichle他们想说的是，大脑有个结构，叫“默认模式网络”的，居然是在休息时开启，执行任务时关闭。     他们发现，这个的结构保持着持续不断的激活，直到大脑关注于某些新颖的任务，在这时大脑内在活动中某些脑区的激活开始下降。这种反常规，反传统的观点，当然是会被质疑的。在1998年，Raichle们甚至有一篇关于此发现的论文被拒绝，因为一名审稿人不无嘲讽地说他们的激活下降是数据出现的错误导致的。让人不禁联系到最近被奥斯卡鄙视的，“反人类反科学”的电影《阿凡达》。它们波折而多牟的命运，将一如既往的，预示着它们都必将是开启新时代的篇章。     拉远了，继续暗能量。Raichle们后来发现，大脑中有很多网络在同步活动，见上图，其它的还有运动网络，视觉网络，。。。“默认模式网络”是大脑的总指挥师，它在确保大脑中相互竞争的子系统同步活动的同时，有保证这些网络不干扰其他系统的同步。这几年的研究揭示了更有意思的一些东西，比如：“默认模式网络”里，节点的错接可能导致老年痴呆，抑郁，甚至精神分裂症。     个人认为，未来的研究至少包括： 1.宏观尺度上的网络协作，是如何在微观的分子，突轴层面，介观的场电位层面完成的？ 2.这些网络的拓扑结构，动力学特性是如何影响人的行为和认知。 Raichle借用天文学里面的，不能被观察到却又好像比“物质”多得多的“暗物质”来为静息态脑活动命名。笔者认为，这仅仅是一个牵强的附会。不过，如果通过“脑的暗物质”研究，能最终揭示一个简单得像“E=MC2”的，关于脑和意识关系的？？理论，我们可以更加亲切的，向我们先辈的物理学家们致敬。antpedia dot com