生物教科書重寫？美科學(xué)家稱DNA不包含全部遺傳信息

北京時間4月23日消息，遺傳領(lǐng)域的一個共識是，代代相傳的全部遺傳信息存儲在生物體的DNA中，所有生物學(xué)教科書也都是這么說的。但是，偏偏就有人“不信邪”，認(rèn)為遺傳信息并非存儲在DNA中，他就是美國馬里蘭大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)副教授安東尼·約瑟（Antony Jose）。

約瑟在新發(fā)表的兩篇論文中認(rèn)為，DNA只是用來生成和維持生物活體的“成分表”，而非“指令集”。這些指令要復(fù)雜得多，它們存儲在調(diào)控細(xì)胞DNA和其他功能系統(tǒng)的分子中。

在今天發(fā)表的兩篇論文中，約瑟闡述了全新遺傳理論框架，這是他在遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域20年的研究成果。

約瑟認(rèn)為，科學(xué)家可能忽視了研究和治療遺傳病的重要途徑，當(dāng)前對進(jìn)化的認(rèn)識，可能過分集中于基因的作用方面?；虬幸环N生物體的所有DNA信息。他說，“DNA不能被認(rèn)為是生命的‘藍(lán)圖’，它最多就是‘成分表’，在不同階段被不同細(xì)胞以不同方式利用?！?/p>

例如，決定眼睛顏色的基因，存在于人體每個細(xì)胞中，但決定眼睛顏色的蛋白質(zhì)，只會在發(fā)育的特定階段才能生成，而且只出現(xiàn)在決定眼睛顏色的細(xì)胞中。這一信息就沒有存儲在DNA中。

另外，即使知道了一種生物的DNA，科學(xué)家也不能預(yù)測眼睛等器官的形狀，或者這種生物是否有眼睛。生物體的這些基本特性，是由DNA之外的其他神秘物質(zhì)決定的。

約瑟指出，發(fā)育的這些方面，必須被認(rèn)為是遺傳不可或缺的部分。他的新理論框架，認(rèn)為遺傳是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)，幫助細(xì)胞發(fā)揮作用的所有調(diào)控分子，構(gòu)成了遺傳信息商店。

塔夫茨大學(xué)再生和發(fā)育生物學(xué)中心主任、生物學(xué)教授邁克爾·列文（Michael Levin）認(rèn)為，約瑟的理論，能解釋當(dāng)前以遺傳為中心的生物學(xué)無法解釋的許多難題。

列文說，理解生物信息的傳輸、存儲和編碼，是一個關(guān)鍵目標(biāo)，它不僅事關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)，還事關(guān)再生醫(yī)學(xué)方面的進(jìn)步，“在這兩篇論文中，約瑟熟練地利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法，提供可能的分子動力學(xué)的總體評估和理化分析”。

約瑟稱，遺傳指令并非編碼在DNA中，而是包含在細(xì)胞內(nèi)分子排列方式以及它們的相互作用中。分子排列方式會保留下去，代代相傳。

在論文中，約瑟的新遺傳理論框架，稱遺傳是三個元素的綜合作用：實(shí)體、傳感器和屬性。

實(shí)體包括基因，以及細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成生物體所需要的所有其他分子。它會隨著時間的改變而改變，但在每一代生物體出現(xiàn)伊始，它們會以最初的結(jié)構(gòu)、排列方式和相互作用進(jìn)行復(fù)制。

約瑟說，各代生物體的分子排列方式的相似性，遠(yuǎn)沒有受到重視，這也是遺傳機(jī)理方面存在各種誤區(qū)的原因。

傳感器是一種特殊實(shí)體，能與其他實(shí)體，或者其環(huán)境，相互作用、作出響應(yīng)。傳感器對一些屬性作出響應(yīng)，例如分子的排列方式、在細(xì)胞中的濃度或與其他分子的距離。

實(shí)體、傳感器和屬性，共同使生物活體感知，或“了解”它自己及其周圍環(huán)境。生成生物體離不開這些認(rèn)識以及基因。

約瑟稱，“這一理論框架的基礎(chǔ)，是包括我們實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的諸多實(shí)驗(yàn)室，多年來在表觀遺傳學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究。鑒于存在患同一種疾病的兩個人會顯出不同癥狀，我們需要了解兩個人之間的許多差異，而非僅僅是他們基因的差異。”

據(jù)約瑟稱，堅(jiān)持以基因?yàn)橹行牡倪z傳學(xué)觀點(diǎn)的一個弊端是，科學(xué)家可能錯失治療遺傳病和了解進(jìn)化秘密的機(jī)會。

例如，根據(jù)傳統(tǒng)的遺傳理論，對遺傳疾病對不同人有不同影響的研究，主要集中在個體基因差別以及其他物理、化學(xué)差異方面。根據(jù)新理論，研究人員應(yīng)當(dāng)關(guān)注遺傳病患者細(xì)胞的非遺傳差異，例如分子排列方式以及它們之間的相互作用。目前，科學(xué)家還無法衡量部分差異，因此約瑟的新理論，可能為其他研究人員指明新的研究方向。

約瑟的新理論框架認(rèn)為，生物體可能通過改變分子排列方式進(jìn)化，而DNA序列不會發(fā)生改變。新理論還意味著，僅僅通過DNA庫的方式保留瀕危生物，可能會丟失存儲在非DNA分子中的遺傳信息。

約瑟承認(rèn)，他的理論會面臨很大爭議，要證明這一理論還需要更多實(shí)驗(yàn)，但是，來自列文等科學(xué)家和其他同行的反饋是正面的。

列文說，“約瑟的新理論框架，給進(jìn)化、生物復(fù)雜性帶來了新視點(diǎn)，是對現(xiàn)有遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)和生物發(fā)育理論的重大修改?！?/p>