基因组测序、干细胞、基因工程与未来人类社会
近些年来，随着分子生物学的发展，基因组测序、干细胞、基因工程等一系列高新生物技术蓬勃发展，同时也在改变着人类的生活。有人预言“二十一世纪将是生物的世纪”，而这些生物技术的发展与应用必将对未来人类社会产生重大的影响。
" 人类基因组计划" 是1986年，由美国科学家、诺贝尔奖获得者达尔贝科提出的，其目标是测定人类23对染色体的遗传图谱、物理图谱和DNA 序列，换句话说测出人体细胞中23对染色体上全部30亿个碱基（或称核苷酸）的序列，把总数约10万个的基因都明确定位在染色体上，破译人类全部遗传信息。这个计划的意义可以与征服宇宙相媲美，被称为生命科学的" 登月计划" 。人体细胞中有23对共46条染色体，一个染色体由一条脱氧核糖核酸，即DNA 分子组成，DNA 又由四种核苷酸A 、G 、T 和C 排列而成。基因是DNA 分子上具有遗传效应的片段，或者说是遗传信息的结构与功能的单位，基因组指的则是一个物种遗传信息的总和。如果将人体细胞中30亿个碱基的序列全部弄清楚后，如果印成书，以每页3000个印刷符号计，会有100万页。就是这样一本" 天书" ，蕴藏着人的生、老、病、死的丰富信息，也是科学家们进一步探索生命奥秘的" 地图" ，其价值难以估量。就其科学价值来说，从基因组水平去研究遗传，更接近生命科学的本来面目，由此还可以带动生物信息学等一批相关学科的形成和发展，可能带来的经济效益也是惊人的。
科学家们测出人类基因组全序列之后，对人体这个复杂的系统会有更好的认识，针对基因缺陷的基因疗法也会更有前景。而据预测，到2010年，利用基因疗法已经可以治疗血友病、心脏病及一些癌症等。在医学上，人类基因与人类疾病有相关性，与疾病直接相关的基因有5000-6000条，目前已有1500个相关基因被分离和确认。一旦弄清某基因与某疾病有关，人们就可以用基因直接制药，或通过筛选后制药，其科学价值和经济效益十分明显。
随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因研究不仅能够为筛选和设计新药提供基础数据，也为利用基因进行检测和治疗提供了可能。由于现在了解的主要疾病大多不是单基因疾病，而具有不同基因序列的人对不同的疾病 会有不同的敏感性，比如，有同样生活习惯和生活环境的人，对同一种病的易感性会非常的不 一样, 都是吸烟人群，有人就易患肺癌，有人却不易。 医生会根据各人不同的基因序列给予指 导，因人而异地养成科学合理的生活习惯，最大可能地预防疾病。随着我们对人类 本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体健康状 况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。
利用基因，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级物作。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。随着基因和基因组研究的进展，许多疾病在发作之前就能在分子水平上得到治疗，对人类 “衰老基因”和“长寿基因”的详细了解也将激发人类为增加自己寿命而努力。
人类基因组计划尚未结束，后基因组计划已经被提上了议事日程。在科学家们看来，完成人类基因组DNA 全序列测定只是破译人类遗传密码的基础，更重要和更大量的工作是功能基因组的研究。此外，基因的作用是编码蛋白质，真正执行生命活动的是蛋白质与基因组学相比，蛋白质组学更接近生命的本来面目，一些科学家已经开始了蛋白质组的研究。
由于基因组研究与制药、生物技术、农业、食品、化学、化妆品、环境、能源和计算机等工业部门密切相关，更重要的是基因组的研究可以转化为巨大的生产力，国际上一批大型制药公司和化学工业公司大规模纷纷投巨资进军基因组研究领域，形成了一个新的产业部门，即生命科学工业。将会对人类的社会工业体系和生活产生重要的影响。基因组测序虽然耗时长，花费大，但如今正在不断向廉价化，社会化发展，可以遇见，在不久的将来，可能
人人都可以只花几百元就可以进行一次类似体检的基因组测序，通过专家分析，给出一些健康疾病方面的建议，将会对延长人类寿命，促进社会和谐产生重要影响，造福人类社会。
除此之外，生物学中有关干细胞的研究也将会对未来社会产生极大影响。干细胞是人体内最原始的细胞，它具有较强的再生能力，在干细胞因子和多种白细胞介素的联合作用下可扩增出各类的细胞。干细胞是在生物个体的生长和发育中起“主干”作用的原始细胞，具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小，同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。根据其发育阶段，干细胞又可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体，成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。
成年动物的组织和器官，如上皮和造血系统，之所以具有修复和再生的能力，成体干细胞在其中起着关键作用。在特定条件下，成体干细胞即可对称分裂为2个新的子代干细胞或2个功能细胞，也可不对称分裂为1个子代干细胞和1个功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。最近的研究表明，成体干细胞普遍存在于人体的各种器官，这为利用成体干细胞治疗疾病提供了可能。对胚胎干细胞的研究具有重大的意义。
近年来，人们相继自早期胚胎建立了猪、牛、兔、绵羊、山羊、水貂、仓鼠、灵长类动物(恒河猴、狨) 和人类ES 细胞系。最近，干细胞的研究又取得两个重大技术突破，一是人类胚胎干细胞在体外培养成功，实现了人类胚胎干细胞体外的非分化增殖。同时对胚胎干细胞进行定向分化研究也取得了明显的进展，而准确的分化诱导又是应用干细胞治疗疾病的基础。目前。胚胎干细胞在体外被诱导分化成的细胞类型越来越多。
在干细胞研究中另一重大技术突破是成体干细胞的横向分化的发现。一般认为，胚胎干细胞具有全能性，能分化为体内所有的组织和器官；而成体干细胞的分化潜能较弱，只能分化成一种或有限的几种组织功能细胞。现在已有多家实验室证明人的骨髓干细胞可分化为肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。这表明一种组织的特异性干细胞可以横向分化成其他组织的细胞，干细胞的横向分化具有明显的普遍性。成体干细胞横向分化的发现不仅从理论上改写了“组织特异性干细胞只能定向分化”的经典概念，而且为利用成体干细胞治疗疾病提供了可能。
干细胞研究具有很高的的应用前景。研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲，干细胞可用于各种疾病的治疗，而且应用干细胞治疗疾病具有很多传统治疗方法无法比拟的优点：1) 一次性介入，永久性治疗；2) 不需要完全了解疾病发病的确切机理；3) 还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。同时利用胚胎干细胞治疗疾病虽然也有着广泛的应用前景，但它的应用还受到社会伦理方面的制约。而成体干细胞横向分化的发现对于细胞研究和应用具有革命性意义，人们可望从自体中分离出成体干细胞，在体外定向诱导分化为特定组织细胞，将这些细胞回输体内，从而达到长期治疗的目的。干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官，然而这比体内移植干细胞要复杂的多。相信随着研究的不断深入，来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景，而且将对克隆动物，转基因动物生产，发育生物学，新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。可以看出，干细胞的研究将为人类疾病治疗提供新的有效路径，将极大提高人类的健康水平，对未来人类社会也将产生重大影响。
另外一方面，生物学中的有关基因工程技术的研究与应用已经比较成熟，对人类社会也产生了比较大的影响。所谓基因工程（genetic engineering) 是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，属于基因重组，是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于本世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、
酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA 大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA 分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。
基因工程有着十分广泛的应用。农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。通过导人植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。植物对逆境的抗性方面，由于植物生理学家、遗传学家和分子生物家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系) 也已获得成功。随着生活水平的提高，人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明，利用基因工程可以有效地改善植物的品质，而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展。
基因工程于医药方面也有很广泛的应用。目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一，发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。目前，应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。
基因工程应用于环保方面。环境污染问题已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA 重组技术把4种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，效果显著。也有人把Bt 蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT 的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT 炸药的工程茵及用于吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等) 的基因工程菌及植物等。90年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，从而大大地提高降解效率。
然而，基因工程对人类社会的影响也是具有两面性的。基因工程运用DNA 分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献，其应用前景十分广阔。但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检。所以，我们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视转基因生物的安全性。
基因组测序，干细胞研究，基因工程应用，这三个生物技术中的重要方面，都将对未来人类社会的发展产生重要的影响。基因组测序将让人类更加从基因水平了解自己，从而对症下药，极大提高人类将健康水平，提高人类平均寿命。干细胞研究将为一些疾病的治疗提供
新的途径，让很多患者看到痊愈的曙光。而基因工程不仅可用于治疗疾病，同时也应用于工农业，环保，医药等各个方面，对人类社会的影响也会更大。然而，科学都是一把双刃剑，我们在享受生物技术带给我们的舒适生活的同时，也要时刻警惕它的危害甚至灾难性的后果。正确的利用生物技术，才能真正造福全人类，让未来的人类社会不断进步，人们的生活水平能够不断提高。
09级资源与环境科学学院
地理科学基地班关小东 学号：[1**********]21