從動物基因獲得的啟示

基因的研究越來越重視人與動物的對比，以及生理和心理的對比。沿著這兩個方向，產生了許多鼓舞人心的結果。

人與夏長類的基因差異

現在研究人員開始要測定尼安德特人的基因組，因為他們是人類已經消失了的表親。但是，這個任務相當艱巨。德國馬克思·普朗克進化人類學研究所與美國、歐洲454家生命科學公司合作，計劃啟動檢測尼安德特人(20萬至3萬年前生活于中東、歐洲的智人)的基因組，在兩年內完成。把尼安德特人的基因組與現代人和其他靈長類的基因組相比較，有助于確認在人與尼安德特人之間的進化聯系。而且，這項研究也有助于描繪10萬年前人類離開非洲并迅速擴散到世界各地之后的基因變化。現在黑猩猩的基因組也已測序完畢，也準備與尼安德特人的基因組相比較。美國國立人類基因組研究所CNHGRI也制定了一個測序基因組的目標，至少測定在靈長類的進化樹上每一種靈長類的重要位置，包括獼猴、猩猩、狨猴、白頰長臂猿和大猩猩。

研究人員發現，從老鼠到猴，再到黑猩猩和人，有一種至關重要的而且是唯一的大腦蛋白基因在發揮決定性作用。這種神秘的基因幫助構建了現代人類的大腦。而這種基因的作用是給予人類以有別于小鼠、老鼠、猴子和黑猩猩的優勢和特點——思考和推理。這個發現是在研究與人類有親緣關系的黑猩猩和獼猴的基因組時發現的。

把這些靈長類動物的DNA與更為遙遠的哺乳動物的DNA相比較，研究人員獲得了是什么形成了靈長類和人的一些線索，而且是唯一的。進行這項研究的是美國丹佛的科羅拉多大學和奧羅拉的健康科學中心的杰姆斯·賽克拉和其同事。他們把人、黑猩猩和猴子的DNA加以比較，找到了一些在人身上比在黑猩猩和猴子身上出現更多重復的基因。最為重要的是，他們發現有一種被稱作DUF1220蛋白的一個片斷編碼的基因顯得特別突出。人攜帶212個為DUF1220蛋白編碼的基因拷貝，而黑猩猩只有37個拷貝，猴子更少，僅有30個拷貝。在老鼠和小鼠的為這一蛋白編碼的基因區域只有微不足道的1個。同時在人體內很多地方都能發現這種蛋白，包括大腦的神經細胞中。這種為重要功能蛋白編碼的基因多次重復也許是人類有別于其他物種獨特的生物學原因。

人與動物基因的類似

人與動物基因的類似首先要追蹤到艾滋病病毒，因為研究人員確信人的HIV是來自靈長類動物。

從追蹤艾滋病的基因入手，研究人員發現，猴免疫缺陷病毒(SIV)是類似人免疫缺陷病毒(HIV)的一種病毒，現在SIV已追蹤到西非的黑猩猩身上。在喀麥隆南部研究人員發現了黑猩猩身上有類似HIV的病毒，這證實了過去長期懷疑的野生動物是HIV的自然宿主。這個發現也支持艾滋病起源的一種假說，即第一個艾滋病病人是通過與叢林中黑猩猩的污染血液接觸而感染的，最終這種病毒從民主剛果的金薩沙附近開始蔓延，然后傳播到全球。美國亞拉巴馬大學的比阿特麗斯·哈恩等研究人員從喀麥隆收集到了黑猩猩亞種的血樣。

他們知道這種被捕獲的亞種黑猩猩有幾只被確認攜帶有SIV，幾乎與人的HIV-1一致，但是尚不清楚為何這種動物擁有SIV。通過對血樣的分析，發現黑猩猩體內存在抗SIV的抗體，并追蹤到病毒的遺傳序列。在此基礎上，研究人員推算，約有30％～35％的黑猩猩是SIV攜帶者。令人驚奇的是，這些病毒并未引起黑猩猩任何類似艾滋病的病癥，因為被捕的黑猩猩并未染上免疫缺陷疾病。對此的研究將可能既弄清艾滋病的來龍去脈，也可以找到治愈艾滋病的新線索。

當然人們對自身與靈長類的相似不會感到驚奇，但是如果說一些與人看起來相差十萬八千里的動物與人有相似性，就可能讓人大惑不解了。但是基因研究的結果卻顯示了這一點。

美國休斯頓Baylor醫學院的喬治·溫斯托克等人現在破譯了海洋中一種獨特生物——海膽的基因組。盡管人與海膽的進化相去甚遠，但海膽的基因組與人類基因組還比較相似，比如，盡管海膽沒有眼和耳，但卻有類似于人類主管視力和聽力的基因。海膽的重要性在于它是研究早期胚胎生命進化的理想生物模式。這種生物能產出數百萬卵子，在海洋中受精，并形成自由游動的透明的胚胎，因而容易采集和研究。

海膽、人類和其他脊椎動物都是后口動物的成員，這意味著大家在54000萬年前具有共同的祖先，而且現在人類的胚胎與海膽的胚胎仍然有相似性。海膽像人而不像昆蟲和軟體動物，它和海星都有內骨骼。海膽比其他常用的實驗動物模型，如果蠅、線蟲等更接近人類，但是又比小鼠和雞等脊椎動物更遠離人類。研究發現，海膽的免疫系統最令人吃驚，一些特定的基因參與識別病毒和其他入侵者。人類也有數十個這樣的基因，而海膽的這種基因有數百個。這也許是海膽這種生物的壽命可達百年以上的原因，因為它們能防御病毒和細菌。另外，一些被認為是脊椎動物獨有的基因也在海膽基因組中存在。比如，人類用于視覺和聽力的基因在海膽基因組中也存在，只是功能有所不同。

從老鼠基因感知心理疾病

基因不僅控制人的生理和行為，同時也導致人的心理活動和思維方式的不同。今天，相當多的基因研究結果已經在證明這一點了。

研究人員發現，老鼠大腦中一個單一分子的改變可能減弱老鼠的免疫能力，從而變得敵意增強，回避社交。而這個發現可以找到研發治療社交恐懼癥和抑郁新藥物的方法。老鼠與人的習性稍為有些相像，當它們與陌生者，尤其是具有攻擊性的同類接觸時，它們會顯得退縮和不安。美國得克薩斯大學西南醫學中心的艾里克·內斯特研究小組進行了一項研究。他們把一只小棕鼠放入一個裝有進攻性強的大白鼠籠子內。經過十天的與攻擊性強的大白鼠的較量，小棕鼠似乎有了社交恐懼。即使在受到欺凌后一個月，這種在正常情況下群居的小棕鼠也退縮到籠子角落，遠離大白鼠和它的其他同類棕鼠。內斯特等人證明，棕鼠的社交退縮是由大腦中的獎勵回路所控制的，這個神經回路能夠讓老鼠在獲得食物、性和藥物后感到滿足。隨后內斯特等人又對一組小鼠大腦獎勵神經回路中去除了一個關鍵蛋白，稱為大腦衍生嗜神經組織因子(BDNF)。結果去除了BDNF的老鼠不再害怕有攻擊性的老鼠。這意味著BDNF是大腦獎賞神經回路中的關鍵分子。以此分子為基礎可以研發出治療社交恐懼癥和抑郁的新藥物。

另一方面，抑郁癥同樣有著基因因素。研究人員從治療抑郁的藥物效果著手也發現了這樣的現象。患有抑郁或慢性焦慮的病人被給予藥物治療他們的病癥，但在判斷這些藥物是否起作用之前得花上好幾周的時間。美國紐約康奈爾大學威爾醫學院的弗朗西斯·李等人發現，易感抑郁的人大腦有一種基因突變，通過基因工程對有相同突變的小鼠研究發現，小鼠出現了經典的嚙齒動物焦慮癥狀，而給予它們治抑郁焦慮的藥物百優解也很少管用。這種情況也能解釋為何約60％的抑郁病人最初服藥也不管用。選擇性重吸收血清素干擾劑(SSRI，百優解是其中一種)是廣泛用于治療抑郁的一類藥物。它們靠增加血清素而起作用，而大腦吸收血清素又與情緒有重要關聯。但百優解又可能阻礙大腦海馬回的神經元生長，造成認知和記憶的副作用。

弗朗西斯等人發現，小鼠為腦源性神經營養因子(BDNF)編碼的基因產生突變，而這種因子是由大腦分泌并保護神經生長的。基因突變的小鼠表現出抑郁焦慮癥狀(不對自己的所處的環境感興趣)，而且百優解對其不起作用。相似地，有這種基因突變的人則易患抑郁癥，并且記憶和認知困難。多達30％的高加索人有這種基因突變。如果能發現人們大腦中有無這種基因突變，就會為未來的抑郁治療提供更好的藥物和方法。

[責任編輯] 張田勘