防火门耐火等级规范:释迦牟尼的DNA

释迦牟尼的DNA


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——我们能否改变生、老、病、死的遗传命运？


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1.圣人

　　大约公元前546年的春末，天竺北部。雪山在阳光下闪烁，卢醯腻河流水淙淙，迦毗罗城内的毕钵罗树枝繁叶茂，阳坡上的曼陀罗花刚刚开放，午睡的乔达摩·悉达多一睁眼，看到园中灿烂的光明，年轻的王子决定出城游玩。

　　于是，王子在城北门看到了老人，双目昏花，佝偻瘦弱的身体在田野中哆哆嗦嗦劳作；在城西门，王子遇到乞讨的病人在城墙下辗转呻吟，向路人伸出溃烂的双腿；在城南门，一支送葬队伍从王子身前经过，失去丈夫的妻子呼天抢地、悲痛欲绝；在城东门，一个胎毛未干的婴儿涨红着脸尖细地哭泣。 

　　“为什么会这样？”善感的王子泪流满面，喃喃自语：“为什么世上有这么多痛苦？难道人生来是为了承受无可避免的衰老病痛死亡的命运吗？”

　　王子一时万念俱灰。后来他出家苦修，寻求解脱人类生老病死、命运无常的法门，因此创立佛教。

　　敏感多思的释迦牟尼最后找到的办法却是消灭心中一切贪爱欲望。两千多年来，科学也一直在探索改变人类生老病死命运的途径。

　　“佛观一钵水，八万四千虫”，信徒说，这是佛陀的神通，他已经看到水中的微生物，佛与科学殊途同归。但不知道佛经中有没有类似DNA双螺旋结构的描述，佛陀是否知道，播弄人类生老病死的命运之手隐藏其中？　 2.生

　　2004年5月的一天，北京府右街北口，阳光灿烂，车水马龙，北大妇儿医院住院部5楼一间实验室里，我真的看到了一滴水中的“虫”。

　　“左边大的是卵细胞，旁边小的是精子。看到了吗？”李晓红博士从NIKON倒置显微镜前让开身子，叫我往目镜中看。

　　在200倍的显微镜中，我看到了大如黄豆的卵细胞，但精子呢？在哪儿？

　　经再三指点，我才注意到大卵子旁边一个比针眼还小的“逗号”。“精子本来就比卵子小很多，”李晓红正襟危坐，开始进行单精子注射。

　　眼前的卵子和精子来自一对夫妇，男方的精子数量太少，活性太弱，因此不能自然受孕，李晓红要将经过挑选和激活的精子人工注射到卵子中，以帮助达成受精。

　　这种技术被称为第二代试管婴儿技术。第一代试管婴儿技术即常规体外受精-胚胎移植技术，主要针对输卵管等因素造成的女性因素不孕；第二代试管婴儿技术，即卵母细胞内单精子显微注射技术，主要针对男性严重少、弱、畸精子症及部分无精子症。
 
1978年7月，世界首例试管婴儿路易丝·布朗在英国剑桥大学诞生。据报导，目前欧洲每100个新生婴儿中就有一个是试管婴儿。大陆首例试管婴儿于1988年3月在当时的北京医科大学第三医院（现在的北京大学第三医院）诞生。 

　　10天前，国内第一例使用冷冻卵子授精的试管婴儿刚刚在李晓红主持的北大第一医院生殖与遗传中心呱呱坠地。

　　在显微镜下，李晓红一边用约100微米粗的雌卵针顶住卵子，一边用约7微米粗的注射针将精子注入卵子，所有操作通过转动显微镜两旁的调节器完成，做一个单精注射只需要不到1分钟时间。“必须要快，因为精子、卵子不能在外面暴露过长时间。”

　　一般对一位母亲，李晓红要“做六七个卵子”（即对六七个卵子进行单精注射），做完注射后，这些“受精卵”马上被转移到另一个圆形培养皿中（所谓试管婴儿，其实用的并不是试管，而是扁圆的培养皿）。

　　一个“受精卵”在培养皿中不过是一个微滴，包裹它们的是模拟人体内输卵管液成分的培养液，因为自然受精的受精卵初期是呆在输卵管中的。它们被放入摄氏37.0度、二氧化碳浓度为5%～6%的孵箱中培养48～72小时，其中有的人工授精卵就能分裂增殖到6至8个细胞，这就是最初的生命萌芽了。成功增殖的胚胎种植回母亲的子宫内，为确保着床的成功率，一般同时种植两个胚胎，一般先着床的胚胎会顺利发育成胎儿，而另一个将逐渐被吸收掉，有时两个胚胎都着床发育，即形成双胞胎。

　　在采访的1个多小时里，我亲眼看到李晓红麻利地完成了3位母亲的卵子单精注射，18个生命的萌芽“随随便便”被放入外表像冰箱的孵箱。

　　“现在科学家能做到将试管婴儿完全体外培养、不用母亲的子宫吗？”

　　“从技术上讲，将初期胚胎植入另外的女性的子宫来代孕，不难做到，但从2001年开始我国卫生部立法禁止代孕，现在不能做；完全体外培养，是有人在研究，但现有的科技还远远做不到。生命非常奇妙！受精卵体外培养到一些天后就很难再继续培养下去，要制造一个完全模拟母亲子宫的环境系统，并且对系统与胎儿的神经、内分泌等等方面进行调节，太难了！当我们能做到这一步，实际上我们就能制造一个孩子了。”李博士从目镜上移开眼睛看了看我，似乎觉得我故意为难她。

　　“这是难以想象的吗？”

　　“不是不可想象，这是我们的理想，很遥远的理想。等到实现的那一天，说明人类对生命的了解有了巨大的进步。”

　　“我们这儿能对试管婴儿的初期胚胎进行基因诊断吗？”

　　“你说的是PGD吧。从1995年我就开始做了。但是现在的技术水平，我们只能检测个别基因和染色体疾病。”

　　PGD即胚胎植入前遗传学诊断，属于第三代试管婴儿技术，该技术通过对试管婴儿的初期胚胎进行基因检测和筛选，选择没有某些遗传疾病的胚胎进行移植，从而预防某些遗传疾病的发生。

　　“比如，我们可以做地中海贫血和囊性纤维病这两种遗传病的PGD。像地中海贫血病在中国南方的发生率达到10%左右，北方比较少见。”

　　“随着PGD技术的发展，人类是否很快可以做到‘订制一定基因性状的婴儿’？”我又忍不住提了一个“疯狂”的问题。
 
“‘订制婴儿’？还差得远呢。PGD技术应用前景非常好，但是发展很缓慢。” 
　　这项技术比一般的DNA检测做起来要难得多。一般DNA测序要从检测对象中取部分样本，反复进行切割、扩增；而对初期胚胎进行活检，可用的时间、材料都非常有限，初期胚胎只有几个细胞，而且需要尽快植入子宫。 

　　“PGD是单细胞单拷贝的基因检测，它的发展一是有赖于单拷贝基因检测技术的进步，同时，要等到对人类的疾病相关基因全部都搞清楚了——不允许出一点差错。它的前景非常好。”李博士两次提到它的前景之好，无疑这将是一桩大生意。

　　4年前，人类基因组计划完成人类基因组框架图，2003年4月，人类基因组序列图宣告问世——但这并不意味着我们已经真正破译掌握了“生命天书”，如果说人类基因组是一本大书，这本30亿个字母（碱基对）的书没有一个标点符号，序列图只相当于这本书全部的字母排列，进一步我们还需要给这本书断句、分段，然后才能读懂意思，领会上下文关系、中心思想……寻找功能基因的工作大概相当于给这本天书断句、分段，找出其中有意义的部分（奇怪的是，科学家发现序列中有相当多的看起来没有意义的“乱码”）。

　　圈外的乐观主义者可能不知道，其实科学家至今没有最后确认人类基因组一共有多少基因，目前的主流意见是有3万到4万个（原来估计约有六七万个）。最新的数据显示，截至今年4月，世界上的生命科学家共收集了约2.1万个基因的功能信息，而已经发现的单基因遗传疾病有6000多种。

　　这些信息并不是李晓红告诉我的，当这些念头在我的脑中盘旋时，她正在平静地布置研究生准备新的实验。

　　李晓红，北京大学第一医院生殖与遗传中心主任，娇小、干练，来自南方，一副菩萨心肠——这一点从她讲述在事故中突然失去儿女的中年母亲绝望的故事时难过的语调，从她好心地允许我长时间参观她的实验室，就能感受到。她也是一个12岁男孩的母亲。

　　告别她从试管婴儿实验室出来，穿过长廊，我依稀听到两旁房间里孩子细细的哭声。


 　世界首例试管婴儿路易丝·布朗

 3.老

　　翟老师真的老了。

　　这位研究细胞骨架、细胞凋亡和衰老的科学家也没有逃脱老病的命运，糖尿病、脑血栓都来了，他在电话里告诉我：“人类对细胞衰老的研究刚刚开始，估计未来几十年内在这方面会出几个诺贝尔奖的。我有几个学生在这方面做过研究，现在都出国了，近年我的身体不好，精力顾不上，只能主要做些细胞凋亡方面的课题了。”

　　他难懂的江苏口音丝毫未变，14年前这给我们的细胞生物学课程增加了一点困扰，14年前他的头发总是纹丝不乱，一下课就抱起讲义飘然而去。

　　74岁的翟中和教授（中科院院士），现在每周去三次北京大学东门附近的新生命科学楼，他的实验室在530,经过一楼的阳光天井时可以看到不锈钢的群鱼雕塑和水池中游动的红鲤。

　　衰老、疾病、死亡是拧在人生这根绳索中分不开的三股纤维，分开表述，只是为了我们表述的方便。有人干脆把衰老也看做一种病。

　　今年3月，中新社甚至援引法新社一篇报道称，美国密歇根州立大学的医学教授弗赛尔认为，衰老只是一种“简单的疾病”，他们正在对基因进行改造，在皮肤细胞的试验中，他们已使衰老细胞重新像年轻细胞一样活跃起来。他还指出，如果人类细胞“年轻化”的试验取得最终成功，人类的寿命将大幅延长，甚至可达到“数百年”。

　　也许华人科学家的思维习惯不像美国人那样乐天派。最近当选美国科学院院士的华人科学家王晓东教授主要研究细胞凋亡，翟教授说，他与王晓东讨论过细胞衰老问题，他们都认为这方面还有许多研究要做。当然这一领域如此重要和充满挑战，未来出几个诺贝尔奖级的成果是可以预期的，2002年的诺贝尔生理学和医学奖已被授予有关细胞凋亡基因调控机理的研究。

　　我赶紧交待一下细胞凋亡与细胞衰老概念的区别吧。生命体内细胞死亡有两种不同的形式：细胞坏死（损伤性死亡）和细胞凋亡（程序性死亡）。当细胞遭受急性和严重损害时，细胞肿胀破裂，胞液外溢导致周围组织发生炎症，即为细胞坏死；细胞凋亡则指细胞在一定的诱导条件下接受指令而发生的“程序性死亡”，一般经过DNA凝集、细胞核崩解、细胞收缩等过程,形成凋亡小体,最后被巨噬细胞或上皮细胞吞噬吸收。

生命中充满相互制约性的力量，细胞凋亡与细胞分裂增殖构成生命中的许多对矛盾之一，旧的不去，新的不来，旧的细胞如果没有归宿，新的细胞就无法安顿。比如，婴儿在发育成长过程中大脑50%以上的神经细胞要通过细胞凋亡机制死去，只剩下30%～50%，如果其他神经细胞没有“正常”凋亡，会导致脑水肿和痴呆症；又比如哺乳母亲乳房内的乳腺细胞，在断奶后两周内必须凋亡，代以脂肪细胞，乳腺细胞凋亡未净，就可能导致乳腺癌。 青蛙变态发育中尾巴的消失，也属于细胞凋亡的作用。

　　细胞凋亡研究极具价值,它涉及到癌症治疗、分化发育、延长寿命等重大课题，但在翟教授看来，细胞凋亡与细胞衰老是两个不同概念。细胞衰老也是一种重要的生命现象，细胞衰老的过程很慢，导致细胞衰老的因素很多，虽然目前有一些假说，但研究还远未完成；而细胞凋亡过程往往只需要数小时，关于凋亡机制已有不少研究成果了。

　　据北大衰老研究中心童坦君教授介绍，关于人类衰老机理的学说不下几十种，如免疫学说、神经内分泌学说、自由基学说、蛋白质合成差错累积学说等，近年来提出的基因调控学说、ＤＮＡ损伤修复学说、线粒体损伤学说以及端粒假说已成为国际研究热点。

　　线粒体是细胞内的“能源工厂”，这家“工厂”的建筑外形在电子显微镜下看起来像一颗花生，剥开“花生”壳，你会发现许多产能反应正在被内膜分隔的多个车间中火热进行。很有个性的是，线粒体有自己携带的一套DNA，这在各种细胞器中是很特别的，一般大家都“统一”采用细胞核中DNA（因此有人提出线粒体可能起源于侵入细胞的共生的原始微生物）。这套DNA就像搁在锅炉房里的面包一样，比细胞核内的DNA更容易“变质”，它得忍受从能源反应堆弹出的自由基更多的骚扰。关于衰老的线粒体学说提出：正是由于线粒体DNA的突变积累，逐渐引起生物产能的缺陷，最后导致细胞“健康”的恶化和最终的死亡。

　　在最新一期的《自然》杂志上，瑞典科学家宣布，他们发现被人为构建线粒体基因缺陷的小鼠的寿命，一般都只有一年左右，而正常小鼠往往可以活上两三年；线粒体基因突变的小鼠在25周鼠龄（正常小鼠的壮年时期）就开始出现和老化相关的症状：体重减轻、皮下脂肪减少、脱毛、驼背、骨质酥松、贫血、生育力降低和心脏增大。

　　但瑞典科学家认为，线粒体基因病变并非人体衰老的惟一原因，细胞的其他部分肯定也对人体的衰老起着某种作用。

　　没错，提到细胞衰老，我们不能不说说“端粒（又称端区）”。

　　细胞中每一条染色体都是一个盘卷起来的DNA大分子，在每一条长长的DNA链的两端，都有一些不参与复制的编码（从细菌到人都如此），它们是类似“TTAGGG”这样的“乱码”的上千次重复，这就是端粒。端粒的作用在于当细胞分裂时提示DNA复制从哪里开始，但DNA每复制一次，就有一部分端粒被丢掉；随着生物体年龄增加，分裂多次的细胞染色体端粒越来越短，一个80岁老者体内细胞的端粒长度，据说是他出生时的5/8。

　　当端粒变短乃至消失，DNA复制时丢失有意义的基因编码的风险随之上升，可能导致染色体畸变乃至细胞丧失复制能力，最终导致细胞衰老。这就是细胞衰老的端粒假说。

　　美国科学家曾发现，那些具有较长端粒的人比端粒较短的人要多活5～6年。男性端粒长度缩短速度一般略快于女性，这可能是男性平均寿命低于女性的原因。

　　英国癌症研究中心伦敦研究所的科学家最近报告说，他们发现一种阻止人体细胞老化的新方法：即在细胞染色体末端设法放置一个RAD51D分子做的“帽子”，将细胞中的端粒DNA保护起来，这样就可使细胞无限地分裂下去。RAD51D是一种蛋白质，能够修补细胞染色体的端粒。

　　但是有必要提醒读者诸君，不要把细胞分裂的活性等同于我们生命的青春活力。有时细胞分裂“精力过剩”会要了我们的命。人类肿瘤细胞中就有一种端粒酶，可以延长端粒长度，因此细胞疯长形成肿瘤。

　　凡提高细胞分裂能力的抗衰老手段，我们都不得不考虑其中引发肿瘤的风险。事物就是这样相反相成，造物的设计如此丝丝入扣。

　　看到一份材料说，与人体衰老相关的基因可能有数千个，我问翟教授的看法，他答：几十个肯定是有的。这就是衰老问题解决方案的复杂性。

　　从某种意义上看，衰老可以看作人类所有疾病的总和。它是最庞杂最润物无声最难提防的造物主的暗器，是光阴下给生命的无形无色无嗅的毒。

　　那天，我还去了北大的老生物楼。这是我10多年前进进出出的地方，过道依然很暗，门前的丁香、水杉和七叶树苍翠依旧，从它们的身体上看不出一点岁月的痕迹。听说院里有几位老师已经过世了。

　　树为什么比人更长久？你知道吗？

　　我拿这个问题问过许多人，包括翟中和院士和他做植物研究的夫人，但是没有人能回答清楚。

　　王子乔达摩·悉达多也许会告诉我：那是因为树已经抛弃人所有的贪嗔痴。

　　大约公元前485年，病重虚弱的释迦牟尼头北面西侧卧，涅槃于拘尸那迦城外的娑罗树园。那儿的娑罗树至今仍郁郁葱葱。

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