生命科学奥秘

生命基础科学奥秘

通过本次生命科学奥秘课程的学习，让我对生命的奥秘有了比较全面的认识。

作为生命基础的蛋白质，目前我们不能根据纯粹的理论基础来阐明蛋白质的形状，用实验方法确定蛋白质结构是十分繁琐的事情。许多不同的氨基酸序列能形成形状相似的蛋白质，因而我们可以通过详细研究蛋白质的一个具有代表性的分子来推断各种蛋白质的结构。随着已解出的蛋白质结构的增多以及科学家开发出蛋白质基本结构分类的更加精细的方法，生物化学家将能不断地利用计算机来模拟新发现的蛋白质的结构。

蛋白质的空间构象可以通过能量图谱来描述。不同的能量决定了蛋白不同的空间构象，而构象互变的速度则取决于不同构象间的能障大小。因此，蛋白的相对构象或者能量状态可以通过与其它蛋白质发生相互作用，或者被磷酸化等共价修饰的方法进行改变。《信号传递动力学机制》一文举例说明了蛋白质是如何利用它们的这种动态特征，扮演“开关”或者“转换器”的角色来传递信息的。能影响蛋白能量状态的因子可能会影响蛋白质的功能。传统的基于蛋白结构特征来开发设计药物的方法主要关注的都是静止的蛋白活性中心，但如果对蛋白质整体自由能图谱进行考虑，也许会获得更多药物设计方面的灵感。

关于蛋白质能否合成人工生命形式，科学家已经利用几种可能得到的已完全排序的因基组——大多数来自细菌——在生命由何物组成这个大问题的指引下，至少在单个细胞的水平上开始了这些有机体所隐含的基因的排列工作，这将有助于人工合成生命。当然，这类实验亦将引出不容忽视的安全性和伦理等问题。

过去50年间，生物学家经常主要研究单个基因或蛋白质。今后50年，研究人员将转向研究许多基因的整体功能、基因路径的反应网络以及外界因素如何影响该系统的领域。当然，长久以来，生物学家就力图描述细胞的构成因子如何相互作用。今后半个世纪里，随着所有基因被鉴别，以及所有的细胞相互作用和反应被绘制出来，药物学家开发药物，或毒物学家试图预测某种物质是否有毒等工作，都可能转变成用细胞的计算机模型来回答他们的问题。

随着人类全部的基因组序列于2003年完成，以及老鼠等生物的基因组序列可能在4至5年内完成，序列比较将变得越来越普遍和彻底，并将给生物学家提供在何处寻求构成整个动物形体动力的众多线索，代表进化树不同分支的更多的完整基因组将被推导出来。

总有一天，科学家们将描述产生不同物种间生命形式的显著多样性的基因序列，以及基因调节中的变异等。通过比较物种，他们将了解遗传回路被如保修饰以执行不同的程序，以致几乎相同的基因序列怎样决定物种的不同表现形式。

长久以来，分子生物学都主张将医学从依赖偶然的事实，转向依赖建立在对生命机理根本理解上的合理研究。50年内，我们希望以基因组学为基础的综合卫生保健在美国成为平常事。我们将了解疾病的分子基础，在许多情形下能够预防它们，并为疾病设计出个性化准确治疗方法。

虽然我们知道人类似乎具有显著的多样性，但过去10年的研究表明，我们人类种群比众多基他种群更单一。就一个类型来说，我们人类展示的差异性比黑猩猩更少。人类也许是由只有一万个个体的一小群构成，人类群仅仅最近在地球上扩散开来。大多数遗传变异早于这一时间。遗传数据已经支持了这样的观点：现代人类相对较近地(也许在10到20万年前)起源于非洲，然后逐渐扩散到世界其余地区。人类学家已经利用DNA数据来检验诸如吉普赛人和犹太人等群体起源的文化传统，追溯人类迁移到南太平洋岛屿和美洲的情形，控索种群在欧洲的扩展等等。

随着DNA序列数据日益容易积累，人类种群之间的关系将越来越清楚，从而揭示相互融合的原史以及隔离和迁徙的时期。种族和人种表现出主要是社会和文化思想上的差异，从科学上讲，将发现类型间不存在明显的根本界限。

50年内，我们将弄清生命史的许多细节，尽管我们还不能完全了解第一个自我复制的有机体是怎样诞生的。例如，我们将了解各种世系何时并怎样创造与获取和修改基因，以获得一系列新的生化反应或躯体轮廓。以基因为基础的生命前景将如此深深地抓住科学家，以致他们考虑的基本单位可能不再是一个生命或物种，而是一个基因。他们将描绘哪些基因在哪些基因组内一起经过了多长时间。科学家还将说明自从达尔文明代起就纠缠着人们的问题：什么东西创造了我们人类?什么东西将我们区分为种群?

倡导回归自然的反技术运动可能会因遗传科学的全部新发现而熄灭吗?这样的问题还有很多很多。

这些社会问题不像先前的科学、技术和医疗问题，没有一个“是”或“不是”的答案。遗传信息和技术将为改良卫生和减轻痛苦提供巨大的机会。但是，任何作用大的技术都伴随着风险，并且技术的作用越大，风险也越大。我们将面对如何评价遗传信息的爆炸式增长这个悬而未决的问题。

科学进步和向往简朴、更自然的生活方式将产生矛盾，它们之间的紧张状态，可能将随着基因组学越来越多地渗入我们的日常生活而加剧。