《 DNA。 基因革命的历史”

图片 探索诺贝尔奖获得者詹姆斯·沃森(James D. Watson)讲述的基因革命故事。 一位杰出的科学家带领我们走上了最伟大的科学旅程,涵盖了从双螺旋的发现到最近十年的发现,涵盖了基因革命的所有里程碑。

人类发现具有重要意义的双螺旋DNA只能与启蒙运动的成就相提并论。 自然选择仍然有效,但是基因疗法已经成为现实。 接下来是什么呢?

几乎没有科学和活动的领域在某种程度上与遗传学无关:基因编辑,表观遗传学,农业化学,基因组学和癌症研究-只是冰山一角。

第十一章


对一个人的祖先产生兴趣是人类的天性:他们是谁,他们来自哪里。 美国是一个由几代移民组成的国家,因此美国人对信息的渴望如此强烈。 近年来,互联网上的族谱兴奋日渐升温,这也使您可以有条件地评估特定现象的流行程度。 因此,Google为搜索查询“家谱”生成了超过一百万个匹配项。 DNA使您可以比较个体的遗传指纹,从而进行有针对性的家谱研究; 例如,此类项目之一允许吉尔(Gill)和伊万诺夫(Ivanov)阐明安娜·安德森(Anna Anderson)是否是罗曼诺夫家族的亲戚(不,她不是)。 但是,也可以在更广泛的范围内阐明家谱,以通过比较个人的DNA指纹和整个人群找到联系。

牛津大学的布莱恩·赛克斯(Brian Sykes)通过分析自己的DNA陷入了自己的故事。 他知道姓氏和Y染色体都是通过雄性系传播的,因此他建议所有男性同名也应具有相同的Y染色体-属于第一个穿着此姓氏的人。 当然,如果随意命名,如果男人由于某种原因改变了自己的姓氏,以及如果男孩的姓氏不是亲生父亲,而是另一个人,那么Y染色体和姓氏之间的这种联系就会中断。 例如,如果母亲秘密地从送奶员那里怀孕,那么她的儿子很有可能会和丈夫一样姓。

赛克斯教授联系了他的269位同姓,并能够获得48个样本进行分析。 事实证明,他们的Y染色体中有50%确实与他的Sykes染色体相同,而其余的部分则表现出一个或多个Sykes夫人的通奸迹象。 由于该姓氏的来源已被记录下来,其历史至少可以追溯到七个世纪,因此有可能计算出每一代人的“不忠系数”。 平均而言,每个世代都能获得1%的体面的收入-这意味着每一代世代Sykes的妻子中有99%成功地抵制了通奸的诱惑。

当赛克斯(Sykes)创立自己的公司牛津祖先公司(Oxford Ancestors)来提供基因指纹识别服务时,他的客户包括约翰·克拉夫家谱学会(John Clough Geneaologic Society),其成员的家谱可以追溯到1635年移民到马萨诸塞州的一位姓氏的英国人。 社会甚至发现他的祖先理查德(来自威尔士血统)因在十字军东征期间在圣地中的功绩而被封为爵士。 但是,他们缺乏历史证据将他们的家人与横跨大西洋的同名人物联系起来。 Sykes的公司分析了马萨诸塞州Clofs的Y染色体以及理查德爵士的直接男性祖先的家谱。 事实证明两行是完全相同的-支持马萨诸塞州分支机构的事实。 但是,并非所有美国人都感到高兴。 事实证明,阿拉巴马州和北卡罗来纳州的社区成员不仅是理查德爵士的亲戚,而且也不是麻萨诸塞州克洛夫斯的亲戚。

如今,诸如23andMe和Ancestry.com这样的现代个性化家谱公司的网站上充斥着有关人们如何找到失散已久的亲戚(兄弟姐妹,父母,堂兄弟和儿童)的著名故事。 Ancestry.com提供的服务可让您仅通过DNA即可恢复客户的血统直至1700年代。

在典型的美国白天脱口秀节目中,与主持人如Mori Povic或Jerry Springer的年轻男女经常显得紧张。 主人打开信封,直指夫妇,然后读卡。 女人用双手捂住脸,开始歇斯底里地抽泣,男人只是高兴地跳起来,胜利地举起拳头。 或女人开始跳起身子,胜利地指着那个男人,然后他坐着,弯腰坐在椅子上。 在这两种情况下,您都可以享受到更加独特的基因指纹识别功能-独享娱乐。

是的,全天都有可能上演表演,但是对父权的分析是古老传统的重要问题。 自人类诞生以来,每个人的生活,他的社会,心理和法律存在在很大程度上取决于他的父亲是谁。 因此,自然而然,自从鉴定人的遗传方法开始发展以来,就已经有了对亲子关系进行分析的科学依据。 在分子遗传学出现之前,血液是科学上最权威的亲子鉴定标记。 对继承的原理进行了很好的研究并且很容易理解,但是考虑到只有一次,两次计数的血型这一事实,这种方法的分辨率很小。 在实践中,验血或多或少成功地发现了有关父亲身份错误指控的案例,但没有发现真正的父亲是谁。 如果我们的血型不兼容,那么我绝对不是您的父亲,但是如果我们的血型不兼容,则仍然不能证明我是您的父亲; 像我一样,拥有第一血型的所有其他男人也是如此。 当使用其他标记物以及众所周知的血型分类法(ABO)时,该方法的分辨率提高了,但是按照统计学标准,它仍然无法与STR分型竞争。 使用STR方法进行基因指纹分析很容易对亲子鉴定做出正面分析。

基因分型技术发展迅速,因此您可以通过邮购订购亲子鉴定的公司蓬勃发展。 在一些城市的街道上,有巨大的广告牌,上面写着一个完全毫无耻辱的口号:“谁是爸爸?” 您付款,这样的公司会向您发送DNA分析试剂盒,其中包含用于从您的嘴中取出细胞样品的拭子。 通过邮件将细胞材料发送到实验室,然后从中提取DNA。 将孩子的指纹与母亲的指纹进行比较; 无论父亲是谁,肯定都会从父亲那里收到孩子和母亲没有的任何STR重复。 如果在所谓父亲的指纹中没有这些重复出现,则他不是父亲。 如果一切都存在,那么重复的次数使您可以通过所谓的亲子鉴定指数(PI)来量化碰巧的可能性。 因此,估计在那些STR重复中可能有哪些不是从父亲那里收到的,并且指标根据该STR在人群中的分布情况而有所不同。 所有短串联重复序列的PI都会相乘并给出一个共同的亲子鉴定指数。

当然,大多数对父权的分析都是在最高机密性的条件下进行的(除非您当然是脱口秀的参与者),但是鉴于所谓父亲的性格的巨大历史兴趣,最近的一项分析成为了所有头条新闻。 长期以来,人们一直怀疑美国第三任总统,《独立宣言》的主要作者托马斯·杰斐逊不仅是开国元勋之一,而且还是美国的第一任总统。 据称,他还从其奴隶萨利·海明斯(Sally Hemings)生了一个或多个孩子。 第一次这样的指控是在1802年提出的,距她的第一个儿子汤姆(Tom)出生仅十二年,汤姆后来以他的主人之一的名字伍德森(Woodson)为名。 此外,爱沙尼亚海明斯的长子与杰斐逊的相似之处非常明显。 使用DNA分析解决了这个问题。

杰斐逊没有任何合法的男性继承人,因此无法确定其Y染色体标记。 然而,研究人员从人类的DNA样本中提取了样本,这些样本是他父亲的叔叔托马斯·杰斐逊(Field Jefferson)的杰斐逊菲尔德(Field Jefferson)的后代(这意味着Y染色体与总统相同),并将它们与汤姆和爱斯顿(Toston and Eston)的男性后代的DNA样本进行了比较。 分析显示杰斐逊在Y染色体上有清晰的指纹,但在汤姆·伍德森的后代中未发现他的指纹。 杰斐逊的声誉第一次保持稳定。 但是,在Eston Hemings的后代中,Y染色体特征是唯一的Jeffersonian。 诚然,DNA分析无法毫无疑问地显示出该染色体的来源。 尚不知道实际上爱沙尼亚的父亲是托马斯·杰斐逊,还是杰斐逊氏族的其他一些人,他们也可能与萨利·海明斯有关系。 实际上,总统的侄子Ishem Jefferson对此有些怀疑。

即使一个国家向您致敬数百年来,您仍然无法躲避DNA分析揭示的严酷现实。 贵族或任何金钱都无济于事。 当巴西模特卢西亚娜·莫拉德(Luciana Morad)声称儿子的父亲是米克·贾格尔(Mick Jagger)时,滚石乐队的歌手不承认这一点,并要求进行DNA测试。 贾格尔(Jagger)可能是在虚张声势,希望此案的司法鉴定结果会削弱塞诺里塔·莫拉德(Senorita Morad)的决心,因此她将撤回诉讼。 但是她没有。 测试结果是肯定的,贾格尔在法律上有义务参加儿子的教育。 鲍里斯·贝克尔(Boris Becker)还为俄罗斯模特安吉拉·埃尔玛科娃(Angela Ermakova)出生的女孩做亲子鉴定。 小报从一位明星网球运动员如何认为自己被俄罗斯黑手党诽谤的故事中赚了很多钱。 最好在小报的页面上保留据称实施这种阴谋的计划的细节。 贝克尔承认父亲身份并承诺支持其亲生女儿,足以说脱氧核糖核酸测试结果是正面的。

第十二章


任何形式的意识形态和科学都不是最好的同志。 科学确实可以揭示令人不快的真理,但从根本上说,这些才是真理。 任何旨在掩盖真相或阻止其被揭露的努力,无论是恶意的还是善意的,都是破坏性的。 在我们的自由社会中,想要以政治色彩处理问题的学者常常不得不付出过高的代价。 哈佛的EO威尔逊(EO Wilson)于1975年发表了他的著作《社会生物学:新综合》,该书详细分析了构成动物行为的进化因素,从科学家专门研究的蚂蚁开始,最后以受到人们的欢迎,他遭到了专业团体和媒体的攻击。 1984年,为回应Wilson的工作,出版了一本书,书名不言而喻:“不在我们的基因中”(“不在我们的基因中”)。 E.O. 当抗议者在工作中反对遗传决定论的抗议者在一次公开会议上用一壶水浇灌他时,威尔逊甚至遭到身体攻击。 同样,罗伯特·普洛明(Robert Plomin)关于遗传学对人类智力的影响的工作引起了美国科学家之间的敌意反应,以至于作者不得不离开宾夕法尼亚大学前往英国。

当科学威胁要破坏或改变我们对人类社会和我们自己的观念时,激情不可避免地开始沸腾。 是否有可能想象出比对我有更严格定义的问题更根本的问题:从父母那里继承的核苷酸A,T,D和C的序列,或者从我父亲的精子与卵子融合以来获得的经验我妈妈很多年前? 优生学的创始人弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton)是第一个提出更重要的问题-遗传或教育问题的人。 此问题的后果在较小程度上影响了哲学和实践领域。 例如,所有数学系学生天生具有相同的能力吗? 如果没有,那么也许您不应该花时间和金钱向像我这样根本无法吸收这些信息的人教授微积分? 在一个基于平等主义理想的社会中,人们不平等出生的假设对于许多人来说是不可接受的。 问题不仅在于很多问题,而且解决相应问题的难度也很大。 一个人受基因和环境的影响。 如何将这两个因素分开以确定每个因素的影响程度? 如果要与实验鼠打交道,我们可以进行一系列实验,确保它们在一定的统一条件下繁殖和培养。 但是,幸运的是,人不是老鼠,因此在我们的案例中,答案很难找到。 问题的重要性与找到适当答案的极端困难相结合,引发了这场长达数百年的无休止的辩论。 但是,自由社会不应回避诚实地提出诚实的问题。 当务之急是,所揭示的真理仅用于人类的利益。

由于缺乏可靠的数据,关于遗传或养育的优先顺序的争论完全服从于社会变革之风的变化。 在二十世纪初,在优生运动的鼎盛时期,遗传被认为是主导。 但是,当对优生学的误解变得明显时,导致纳粹的经历令人恐惧,教育开始兴起。 1924年,约翰·沃森(约翰·沃森)(我们只是同名人物)在行为主义等美国心理学领域颇具影响力的创立者提出了以下关于教育的观点:

给我十二个健康,正常发育的婴儿,以及一个我会抚养的特殊世界,然后……我会随机选择一个孩子,我可以酌情决定让他成为外部专家,包括医生,律师,商人,甚至乞be或小偷。取决于他的才华,倾向,专业能力和祖先的种族归属。

1960年代发展的自由派结盟使孩子的感觉像是一块干净的木板,在经验和教育的帮助下,您可以画出任何未来。 没有考虑基因(及其确定性)。 精神病医生无视遗传,声称精神疾病是由环境因素引起的各种压力引起的。 类似的陈述加剧了孩子遭受类似疾病困扰的父母的内fuel感和偏执狂。 “我们做错了什么?” 他们问。 在政治上拥护人类发展的一些最站不住脚的观点的倡导者中,表格形式的拉萨范例仍然很受欢迎。 例如,对于某些坚定不移的妇女运动参与者来说,由生物学或遗传学决定的性别差异和心理能力的假设似乎简直是不可想象的:男人和女人同样有能力解决任何时期的问题。 这些理论家认为,男人在某些领域更强壮,而在另一些领域则是女性,这是多方面社会压力的结果:男人有一个命运,女人有不同的命运,这一切都始于用粉红色的毯子裹住一个女孩和一个男孩。在蓝色。

今天,我们目睹了对教育起决定性影响的极端现象的背离。 与行为主义的背离与研究行为遗传基础的首次尝试在时间上吻合并非偶然。 正如我们从第9章了解到的那样,人类遗传学的发展多年来一直落后于果蝇和其他生物的遗传学发展,然而,人类基因组计划的完成以及多年来对成千上万人类基因组的分析,尤其是在遗传疾病的诊断和治疗领域。 然而,分子生物学家的一些努力是针对与医学无关的问题。 因此,罗伯特·普洛明(Robert Plomin)在爱荷华州全国最聪明的学生的年度聚会上使用这种方法来鉴定影响智商的基因。 考虑到这些特别聪明的孩子的平均智商为160分,值得在这里开始寻找可能与智力有关的基因。 与我们一样,罗伯特·普洛明(Robert Plomin)将他们的DNA与具有平均智商的“普通”儿童的样本进行了比较,并确实发现6号染色体上的遗传标记与智商高得惊人之间存在弱关联。 这表明该区域中的一个或多个基因可能以某种方式有助于提高智力系数。

当然,定义这种复杂性状的任何机制最有可能与许多基因有关。 如今,寻找与复杂行为特征相关的基因的科学家拥有更强大的工具。2014年,发表了广泛的全基因组关联研究结果,超过100,000人参加了该研究。研究结果好坏参半:一方面,数据表明与认知能力相关的三个特定基因或区域(在染色体6、8和10中)。另一方面,这些“智能基因”的估计影响非常小,第6号染色体上的可变DNA区域与罗伯特·普洛明(Robert Plomin)指示的区域相距太远。正如我们在精神分裂症示例中较早看到的那样,可能需要一项涉及至少100万人的研究,或多或少地准确确定各个基因对智力的复杂可测量的影响。

搜索与智力有关的基因的另一种方法涉及鉴定在智力低下或其他形式的认知障碍患者中有故障(或不存在)的基因。近年来,这种方法已经开始产生结果。分子遗传学研究所医学遗传学专家Hans-Hilger Ropers马克斯·普朗克(Max Planck)对伊朗和其他国家/地区的136个家庭的基因组进行了全面分析,这些孩子的父母是有血缘关系的父母所生,并揭示了五十多个与智障相关的新基因,其中许多表明了这一过程中涉及的重要生物学途径正常的大脑发育。

但是,如果您是在一个环境中而不是学习和智力发展,而不是看动画片的,那么即使是遗传决定的倾向也可能不会出现。然而,发现和识别任何智力能力的分子背景是向前迈出的一步,这只能通过革命性的遗传发现来实现。

在开始使用DNA标记之前,行为遗传学专家主要参与了双胞胎的研究。双胞胎有两种类型:双胞胎从不同的卵发育而来,并受不同的精子受精;同卵双胞胎从一个受精卵产生,在受精卵的早期发育阶段(通常在八个或十六个细胞的阶段)将卵分为两个。不相同的双胞胎在遗传上不再像普通兄弟姐妹那样彼此相似,而相同的双胞胎在基因上是相同的。因此,同卵双胞胎总是性别相同,异卵双胞胎可以是异性恋。令人惊讶的是,最近已经认识到两种双胞胎之间的这种根本区别。弗朗西斯·高尔顿他于1876年率先使用双胞胎来确定遗传和养育的相对影响,但他还不知道这种差异(科学证据仅在两年前才提出),并错误地暗示可以从一个受精卵中发育出不同性别的双胞胎。然而,从他后来的出版物来看,他已经考虑到了科学家获得的数据。

同卵双胞胎在世界各地出生,其频率约为千分之四,因此除了随机事件外,其他事件均不可考虑。另一方面,异卵双胞胎的出现可能是由于遗传所致,其出生病例的频率可能因人口而异:最异卵双胞胎在尼日利亚出生-每千胎40例,而在日本每千胎只有3例。

对双胞胎的标准研究通常基于这样的假设,即同性或同卵双胞胎的同性对中的两个成员都在相同条件下生长(也就是说,他们会受到相似的“养育”)。假设我们对易于定义的特征(例如增长)感兴趣。如果同卵双胞胎RB1和RB2接受了相同量的食物,护理等,那么生长的任何差异都可以由遗传差异和生活方式的微不足道的某种综合影响来解释(例如,RB1始终与RB2中的牛奶不同)但是,如果将相同的逻辑应用于相同的双胞胎OB1和OB2,则它们的遗传同一性将排除遗传变异作为一个因素,也就是说,生长的任何差异都可以用环境的微小差异来解释。在所有其他条件相同的情况下,同卵双胞胎之间的生长差异将小于同卵双胞胎之间的差异,并且对这种模式的依从程度将使人们了解遗传因素对生长的影响。同样,同卵双胞胎在智商方面与不同的同卵双胞胎更相似,这反映了遗传变异对智力的影响。

这样的分析在研究遗传决定的疾病的遗传方面也有类似的作用。如果双子座都患有疾病,则称双子座。同卵双胞胎成对的一致性高于同卵双胞胎对,这表明该疾病在很大程度上是由于遗传因素引起的:例如,同卵双胞胎对2型糖尿病的一致性为25%(如果一对双胞胎生病,则在一种情况下相同的双胞胎对此疾病的一致性为95%(如果其中一对双胞胎有病,则20个病例中有19个发病,第二个)。由此我们得出结论:2型糖尿病很大程度上是由于遗传易感性。但是,即使在这种情况下,环境也起着重要作用。否则,同卵双胞胎本来是100%一致的。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN431338/


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