一个快速进化的microRNA家族

microRNAs(miRNAs)是长约22nt的非编码RNA,它可通过降解mRNA或抑制其翻译来调控基因。本文简要介绍了miRNAs的研究背景,阐述了通过比较近缘物种中非保守的miRNA基因来研究miRNAs分子进化的理由。我们的研究结果证实miRNA基因会受到达尔文正选择的影响,发生快速的进化。这一结果将为我们了解非蛋白编码基因的功能与进化提供崭新的视角。     

自然选择与人的适应性进化

行为作为适应性进化的一种特殊形式，它与机体体制结构的进化有着共同的进化机制，它们都是自然选择的产物。在人的进化中，自然选择的作用就在于不断地提高人的基础质量，从而增强人的总体适合度。基因质量包括基因结构质量和基因表现质量。遗传进化学家常常只关注提高人的基因结构质量所导致的适应性进化。事实上，提高人的表现质量所表现出的适应性进化有着极其重要的意义。尽管这两种形式的进化通常是交织在一起的，但在人的进化中，后者所表现出的长时期的，持续和方向性的快速进化，在生物界是绝无仅有的。     

黑死病“礼物” 700年前的黑死病影响今天人类的健康

<正>生命系统的进化从未停止，新事物的出现总是会伴随着旧事物的退出，甚至是消亡，基因正是如此。而任何事物都具有双面性，基因的进化也无法免于俗套。近期，来自麦克马斯特大学、芝加哥大学、巴斯德研究所等的研究人员通过对曾经保护人类免于黑死病的基因进行研究，发现这些基因如今跟克罗恩病、类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的易感性增加有关。也就是说，基因的进化并不总是朝着有利的一面，其具有双面性。     

科学家复原蛇类祖先长有后肢

蛇类在人们印象中的名声并不太好,长而扭曲的身体,狰狞的面目,往往让人感到恐惧和险恶.目前,现存蛇类有3400多种,如此规模的生物多样性让其成为人们较为熟知的脊椎动物种群之一.然而,人们对现代蛇类的进化过程,起源时间及地点仍知之甚少.美国耶鲁大学古生物学家不久前通过基因分析、解剖结构对比以及化石复原等方式,对蛇类祖先的起源及早期历史进行了深入的研究.     

发育、基因与信息——从进化型基因看基因决定论

现代生物学告诉我们发育由基因和环境共同决定,然而直觉层面基因决定论或预成论的阴影却挥之不去.这一矛盾揭示了基因在发育视角和进化视角下的张力.从信息进路分析可得,在发育上,基因携带了关于表型的相关信息,与环境因素相比没有根本的特殊之处;但在进化上,基因携带了由自然选择编码的 目的论语义信息,奠定了进化论意义上的现代版预成...     

进化论的“进化”

1900年由于德费里斯、科伦斯、丘歇马克三人卓越的研究工作，分别独立地重新发现了孟德尔遗传定律。遗传学的诞生给进化研究奠定了科学基础。进化论研究由此突破博物学传统，步入实证分析阶段——进化科学诞生。然而100年的科学实践表明，这条道路是如此艰难：每前进一步都需要借助形而上学的拐杖，至今仍带有强烈的思辨色彩。这一点表明，虽然进化科学已走过了百年的路程，但是它仍然属于年青的科学。进化论的核心是进化机制的阐明。遗传学的诞生，使得先前所有的进化理论都有可能摆到被检验的天平上。在遗传粒子性、多基因遗传和基因多效…     

一个循以进化论的组织发展观

本文把现代组织观的演变历程置于进化论框架下加以考察，初步得出一个关于组织进化的梯度模型，以刻划组织变革及其理论发展的历史轨迹，并从进化逻辑上原则性启示面向未来的组织发展理念，进而认为推动组织发展进化的根本动因在于环境改变，以及对未来组织进化观的形成及其进化的动力来源和被选择的目标组织“基因”等作出了适当的推论。     

逆转座在植物基因起源和基因组进化中的作用

多种多样的生物世界是生命经历长期进化的结果。在高等多细胞生物中,草本类植物具有最广泛和最强的适应性;除了我们随处可见的分布生境外,从高山到海底,从极地到沙漠,都能见到草类的生长。对人类而言,更为重要的是我们的主要粮食作物如水稻、小麦、玉米等都属于草本植物。草类植物到底具有什么样的遗传特质使其能有如此强的适应能力呢?生物适应和物种分化的过程在根本上是生物遗传变异的结果,其遗传基础是基因组中新结构如新基因不断涌现和进化的过程。近年来,随着基因组时代的到来,科学家对新基因产生和基因组进化的研究正在揭示着物种进化…     

研究称人类智力正不断衰退

我们的智力和行为需要大量的基因发挥最佳功能,而这又需要相当大的进化压力来维持。现在,美国斯坦福大学的一个科研团队提出一个极具挑战性的理论:我们的智力和情感能力正在损失,因为赋予我们脑力的错综复杂的基因网特别容易受基因突变的侵害,而这些基因突变的选择不是为了让我们迎战现     

基因专利的伦理审视

随着基因技术的迅猛发展，人们对基因专利的争论日趋激烈。从哲学伦理学的角度对基因专利的合理性进行探讨，基因专利很难得到伦理辩护。为了维护公共利益的发展和促进利益的公正分配，我们应该采取各种措施规范基因专利的审查。     

Reticulation inside the Species Boundary

gene trees and species trees. We construct different lineage histories for different genes, in spite of the fact that intragenic recombination ensures that building a gene tree can become an exercise in averaging over disparate (and reticulating) segmental phylogenies. Combining data across disparate gene trees leads to an average species tree, but whether that represents anything real is dubious. Another ploy is to study mitochondrial and/or chloroplast genomes, confidently asserted to be inherited in strictly lineal fashion, without recombination. Evidence is mounting, however, that even these organellar elements have recombination and that their phylogenies are reticulate. Given the generally reticulate process of evolution at the subspecific level, we should model the collection of relationships more as a redundant and multiply connected network than as a strictly radiating phylogeny.     

TreeOfTrees Method to Evaluate the Congruence Between Gene Trees

A new method, TreeOfTrees, is proposed to compare X-tree structures obtained from several sets of aligned gene sequences of the same taxa. Its aim is to detect genes or sets of genes having different evolutionary histories. The comparison between sets of trees is based on several tree metrics, leading to a unique tree labelled by the gene trees. The robustness values of its edges are estimated by bootstrapping and consensus procedures that allow detecting subsets of genes having differently evolved. Simulations are performed under various evolutionary conditions to test the efficiency of the method and an application on real data is described. Tests of arboricity and various consensus algorithms are also discussed. A corresponding software package is available.     

基因隐私的伦理和法律规范

基因隐私是个人隐私的深层次内容和重要组成部分,与传统隐私相比具有自身鲜明的特点,因此有必要对基因隐私进行单独的伦理和法律规范.在伦理上只有从根本上防范基因决定论,在法律上只有专门设立基因隐私权,才能对基因隐私进行有针对性的调整和保护.本文着重讨沦基因隐私所带来的问题以及伦理和法律对其的规范.     

科技期刊中生物信息学常见名词用法错误辨析

为准确编辑生物信息学稿件,对目前科技期刊生物信息学稿件中最常见的一些既有关联又有区别的名词用法错误进行了辨析。结果表明:生物信息学稿件中常见的基因、蛋白质、核苷酸序列、氨基酸序列、同源性、亲缘关系等名词的使用及其表述经常有误甚至有歧义;同时对基因和蛋白质的符号表达错误进行了辨析,虽然有90%的科技期刊中基因符号已用斜体字母表达,但其中还是有很多基因符号尤其以基因命名的引物名称以及重组质粒中的基因符号未能用斜体字母表达。该研究结果可为科技期刊编辑掌握生物信息学稿件中最基本的一些名词的使用及其表述提供参考。     

反灭绝生物技术的伦理反思及立法应对

反灭绝生物技术是运用核转移克隆、基因编辑等技术复活灭绝动物的一类现代生物技术.在保护生物多样性及获取遗传资源的需求下,这一技术发展迅速.然而,反灭绝生物技术具有目的 正当性并不意味着其具有法律正当性,而法律正当性依赖于伦理正当性,故需对这类技术行为设定伦理边界,对复活对象和技术类型进行严格限制.同时,有必要明确责任归属...     

核膜蛋白决定果蝇生殖干细胞命运的作用机制

核膜蛋白在染色体组织、基因表达调控、信号传递等过程中起着非常重要的作用。然而，这些蛋白在体内的具体生理功能仍然不清楚。本研究发现，核膜蛋白Otefin是果蝇生殖干细胞维持所必需的。作为一个内源因子，它在调节果蝇生殖干细胞命运时，既是充分的，也是必要的。数据显示，ote通过抑制bam基因的转录来调节BMP／Dpp信号通路。通过结构分析我们发现，Ote蛋白的核膜定位对于它维持干细胞的功能是必需的。最后，我们发现Ote是通过在bam沉默子上与Med／Smad4相互作用来调节干细胞命运的。研究结果证明，核膜蛋白的特定组分通过介导信号依赖的转录抑制来控制干细胞的行为。     

基因治疗

基因治疗是一种主要用于修正疾病相关的缺陷基因的技术。截至2005年1月,全球共有1020个基因治疗临床试验。基因治疗由于尚存在药物生命周期短、给药途径、多基因病和免疫反应等方面的问题,目前还基本处于实验阶段,在临床试验还不是很成功。虽然如此,基因治疗具有经济、直接、高效的优点。在科学家未来的不断努力下,前景十分光明。一、基因治疗的概念人类疾病都是环境因素(如化学物质、辐射、病毒、细菌、营养等)与体内因素(如精神因素、激素、代谢等)共同作用的结果。环境因素与体内因素的相互关系,相当于外因和内因,内因起主要作用,外因通过内因起作用。基因是生物功能的可遗传的单位,是内因的最基本的表现形式。对于非传染性的人体自发性的疾病,主要是人自身的基因及其表达产物出了问题。对于传染性疾病,则是外源的细菌、病毒等病原体通过他们的基因及其表达产物作用于人体而致病。因此,人类疾病的一个主要原因,是人体自身基因出问题,或外源病原体基因及其产物作用的结果。我们刚才提到了基因及其表达产物,现在更具体地说明这些概念的含义。在分子生物学中有一个中心法则,图1表示的是中心法则的示意图。图1 分子生物学的中心法则对人类而言,基因是人体染色体上脱氧核糖核酸(即DNA)的一段序列,是遗传信息的载体。DNA本身可以复制达到新陈代谢和遗传繁殖的目的。基因通过转录过程,产生RNA,即核糖核酸,并进一步通过翻译,生产出蛋白质,即功能作用的具体实现者,也就是我们说的基因表达产物。前面说到的基因出了问题,有以下几种可能：一是自身基因的异常或缺失,二是外源基因的攻击。相应的对策有：对于基因异常或缺失,就是设法加入正常的基因或产物,或补充缺失的基因或其产物,使其发挥应有的正常功能,例如直接加入最终表达物蛋白质。对于外源致病基因或自身病变基因,可以想办法使其不起作用,例如用化学药物阻止这些基因的复制、转录或翻译,或阻断其下游作用通路。可以想像,这些方法可以在中心法则遗传信息传递的任何一个环节使用。基因治疗就是从遗传物质本身,即基因入手,不必产生或纯化基因的最终产物,而是将基因,通常是通过一个载体直接导入人体,再利用人体自身就具有的基因复制、转录与翻译功能来产生这些产物,达到补充正常基因产物或对抗异常基因的目的(参见图2)。图2 基因治疗示意图二、基因治疗的主要特点：从基因治疗的原理可以推断出其主要特点：1.更加经济、方便。因为它利用了人体自身的表达系统和功能,毋需进行产物的分离纯化。2.理论上更加安全。因为它是针对某一特定的异常或缺失基因,不会带来其他的副作用。3.技术上要求更高。因为它必须将基因直接导入人体,并有效调控其表达,因而在操作技术上,特别在有效性与安全性方面提出了苛刻的要求。三、基因治疗涉及到的关键步骤1.基因的识别。识别DNA序列的哪些部分是基因,哪些不是,以及基因的功能为何。对人类自身基因而言,于2003年4月全面完成,中国也参与了的人类基因组计划,识别了3万多个基因。2.疾病的基因基础,就是发现疾病是哪些基因引起的,其作用机制如何。目前国际上的OMIM数据库,即人类孟德尔遗传在线数据库,已经收录了一万多条与疾病相关的条目。3.基因的导入系统。找到了致病基因后,下一个问题是,如何高效、靶向性地导入正常的基因。目前开发了多种导入系统,主要包括逆转录病毒、腺病毒、裸DNA、脂质体等。然而如何针对不同基因不同的目的区,构建高效的导入系统,仍然是科学家们正在不断探索的难题。4.基因表达的可调控性。基因之间存在非常复杂的调控关系,如图3表示的是老年痴呆症相关的基因调控关系,是非常复杂的相互牵制与协同关系。人体本身的基因,是处在整个基因组的大环境下,因而能够进行自身复杂的调控。而导入的基因是装在一个载体上,不具备这些复杂条件,而且我们对这些调控还不十分清楚,因而在什么时候基因该表达,什么时候不应该,以及该表达多少,仍然是巨大的难题。四、基因治疗的现状截至2005年1月,目前全球正在进行1020例基因治疗临床试验,其中约2/3处于临床一期,1.7%处于临床三期。图3 基因调控网络一例(选自KEGG数据库)从所治疗的疾病来看,66%的药物用于肿瘤,其次分别为单基因病(9.4%)、心血管病(8.1%)、传染性疾病(6.6%)等。从所使用的目的基因类型来看,细胞因子最多,占24%,抗原基因14%,肿瘤抑制基因12%,其他还包括自杀基因、缺陷基因、药物抗性基因、受体基因、复制抑制基因等。在地域分布上,美洲占67%,欧洲28%,亚洲、澳洲和非洲分别占1.9%、1.7%和0.1%。从所使用的载体系统来看,27%用的是反转录病毒,26%为腺病毒,裸DNA/质粒为15%。目前世界上只有一个基因治疗药物被批准上市,就是深圳赛百诺基因技术有限公司生产的“重组人p53腺病毒注射液”(商标名：今又生/Gendicine),于2004年1月20日获得国家食品药品监督管理局的准字号生产批文上市。p53是一个肿瘤抑制基因,所以该药主要用于治疗肿瘤。五、基因治疗面临的主要挑战1999年美国一位18岁男孩因为接受基因治疗导致多个器官衰竭,而这据信是因为引起严重的免疫反应而造成的。2002年8月和2003年1月初法国一位小孩和美国一位小孩分别出现了白血病类似的症状,因此美国FDA(食物与药品管理局)在2003年1月暂停了所有在血干细胞上使用反转录病毒载体的基因治疗临床实验。全球对于基因治疗也因此持非常谨慎的态度,这反映在最近几年新批准的基因治疗临床试验方案有所减少：在1999～2004年间,全世界新批准的基因治疗临床方案从117个减少到58个,今年到一月份的数字为1个。总结起来,基因治疗面临的主要挑战在于：1.基因效应时间较短。2.免疫反应：过分反应,特别是重复治疗时。3.病毒载体的问题：病毒虽然经过灭活,但可能会再获得功能而致病。4.多基因病的问题：一个基因不能解决问题,转入基因未必是真正的缺失或异常基因。六、总结基因治疗是从最根本的遗传物质,即基因入手来修正人体功能的缺失或异常,具有经济、直接、高效的巨大优点。虽然在技术上要求很高,以至目前只有一个上市产品,同时还出现了一些失败和挫折,这些挑战将持续很长时间,但从历史发展的规律来看终究是暂时的,在科学家的努力下必将逐步得到解决。因此基因治疗的前景十分光明。     

新型基因组分析方法发现银屑病新的易感基因LCE

银屑病是皮肤病领域最为常见的重大疾病之一,以慢性炎症性皮损为特征,好发于青壮年,国内约有400万患者。银屑病缺乏有效的治疗手段,患者生存质量极差。该病的发病机制目前尚不清楚,多认为是一种常见的复杂疾病(多基因病)。本研究采用两阶段病例-对照研究,首次应用全基因组关联分析(GWAS)方法确定了中国人群银屑病的易感基因变异体。第一阶段,利用Illumina610芯片,对1139例中国汉族人银屑病患者和1132例正常对照进行了GWAS研究。第二阶段,选出目的SNPs位点分别在两个独立样本人群中进行验证,汉族人群包括5182例病例和6516例对照人群;维吾尔族人群包括539例病例和824例对照。本研究发现了一个新的位于染色体1q21的易感基因位点LCE(rs4085613,Pcombined=6.69×10-30,OR=0.76),同时验证了已知的两个易感位点——MHC(rs1265181,P=1.93×10-208,OR=22.62)和IL12B(rs3213094,Pcombined=2.58×10-26,OR=0.78)。本研究将对阐明银屑病的遗传学发病机制、发现易感人群、早期预防及进行有效的治疗具有重大意义。     

超级杂交水稻LYP9及其亲本的转录组学研究

水稻既是重要的粮食作物和基础研究的模式植物,也是杂种优势利用的成功典范。尽管杂种优势的利用在解决世界粮食安全问题上已做出重大的贡献,但杂种优势的分子机制在生物学和农学的基础研究中依然是一个有待阐明的重要课题。本研究利用水稻全基因组芯片,系统考察了超级杂交稻"两优培九"及其双亲——"培矮64s"(母本)和"93-11"(父本)在7个不同发育时期的组织中的基因表达谱,旨在揭示杂种一代(F1)与亲本的基因表达差异,并从中发现可能与杂种优势相关的基因。实验结果表明,从转录谱来看,杂种F1与亲本间的相似性大于亲本之间的相似性;在发现的3000多个杂种和亲本间差异表达的基因中,有各种不同的差异表达类型,多数是偏于单亲的显性表达,但也有只在杂种中出现的超亲表达。对差异表达基因的功能分类表明,虽然差异表达基因涉及诸多功能类群,但在少数功能类群(如能量代谢、碳水化合物代谢、转运等)中有明显的富集。对差异表达基因的基因组位置与产量相关的QTL(数量性状位点)进行关联分析的结果表明,差异表达基因在水稻基因组中的分布与QTL、尤其是与小区间的QTL有密切的关联;值得注意的是,部分落在QTL上的差异表达基因的功能注释有助于解释与QTL对应的体现杂种优势的农艺性状。     

唐娜·哈拉维对转基因生物的后现代解读

转基因生物自产生之日起就成为国内外论争的主要问题。唐娜.哈拉维对转基因生物并没有简单地予以拒斥或者接受,而是从其赛博格的理论出发进行解读。她分析了转基因生物的特点,剖析转基因生物被拒斥的根源——传统科学观所坚持的基因的纯洁性以及传统科学哲学维护的"谨慎的见证者",继而哈拉维引入"技术科学"对此进行批判。文章通过解析哈拉维对转基因生物的解读,进一步对哈拉维的后现代解读进行反思以期加深对转基因生物的理解。