2002/5/27

入圍的是...

五月二十二日,美國國家衛生研究院(NIH)下所轄的人類基因組研究所(NHGRI)宣佈了下一階段所要進行基因組定序的幾個生物物種名單。這份名單不分名次,但是分為最高優先順位、中等順位、以及目前不考慮定序三個等級。當NHGRI所資助的三個基因體研究中心--麻省理工懷海德研究所(MIT/Whitehead Institute)、聖路易華盛頓大學醫學院(Washington University School of Medicine in St. Louis)以及德州的貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)--將當前的工作告一段落之後,就從最高優先順位名單中的生物選取目標,進行基因組的解碼與定序。所以雖然沒有時間表,但是入圍就是肯定,或早或晚會得到美國聯邦研究機構的支持,完成基因組的定序。

目前第一批入圍最高優先順位的是誰呢?答案是--

  靈長目的黑猩猩(Pan troglodytes)、
  鳥類的雞(Gallus gallus)、
  無脊椎動物的海膽(Strongylocentrotus purpuratus) 與蜜蜂(Apis mellifera) 、
  幾種黴菌(fungi),以及
  原生生物的纖毛蟲 Tetrahymena thermophila

或許有人會問,既然人類的基因組都已經定序解碼了,為什麼還要去定序其他的生物?除了讓生物學家不會閒著沒事幹之外,對人類福祉有什麼助益嗎?--做生物研究的人當然會告訴你答案是肯定的。雖然我們可以讀出基因組這部蘊藏生命秘密的密碼書上一個個字母,但是要如何去解讀章句與註解內文,如何去詮釋與推演出書裡的微言大義,則還在蒙昧起步的階段。進入「後基因體時代」之後,隨著各個物種的基因組的破解所衍生出一門新的學科就是「比較基因體學」 (comparative genomics)。藉由分析與比較演化親緣關係遠近不同的物種的基因體,能幫助我們了解物種的演化,以及更有效正確地解讀與詮釋基因體中所攜帶的遺傳訊息。對人類而言,正確地解讀人類基因體的遺傳訊息,就意味著對人體的生理與醫學有更多的知識,可以了解更多目前無解的問題根源,對醫學帶來長足的進步。

除了這些促進人類生活光明正大的主旨之外,對生物學家而言也是一項與研究事業存亡攸關的決戰。能夠早日把自己實驗用的生物定序完成,也就確保自己所進行研究體系可以跨入下一個世代,不會在「西瓜倚大邊」的效應下落後太多而淘汰。所以當NIH向生物學家們公開徵求定序計劃的提議白皮書時,以各種生物為研究對象的研究社群間就展開一場爭奪戰,用盡心思遊說推銷,期盼能獲得審議小組的青睞,趕上後基因體時代的列車。審議小組的評判標準除了考慮生物物種與人類的親緣遠近關係與代表性之外,還包括該生物對人類生活有什麼關聯,以及有多少研究工作會因基因組定序完成而有所突破,以求定序能達到最大的效益。所以上述入圍的幾種生物就有種種理由,說服了審議小組:

黑猩猩研究人員的主要理由就是「人之亦於禽獸者幾希」。黑猩猩與人類的基因組據估計只有1.2%的不同,但是兩個物種卻演化出截然不同的命運,所以解讀黑猩猩的基因體,或許可以幫助我們了解到底「生而為人」的生物學基礎是什麼。此外,人類會得AIDS與瘧疾等疾病,黑猩猩卻不會,所以藉由比較基因組的研究,說不定可以為治療這些疾病帶來新的希望。保育人士也加入黑猩猩的定序遊說,他們除了確保不會犧牲黑猩猩來做實驗,還希望經由分析黑猩猩的基因組,可以對保育物種有所幫助。

以雞為研究對象的科學家則強調雞是目前了解與研究最多的唯一一種鳥類,而且長久以來雞胚的研究對於發育生物學提供了不少突破與貢獻,更何況鳥類胎生的特性使得研究生殖更為方便。另一方面,雞肉是重要的家禽肉品來源,基因組的解碼可以幫助品種改良,有立即實質的應用商機。美國農業部也表示將合作支持雞基因組的定序。

另一個得到農業部背書支援的生物是蜜蜂,因為蜜蜂是重要的傳粉媒介,對於農作物的產量休戚相關。蜜蜂還是社會性生物,族群裡有高度分工合作的階級行為,對於行為與神經科學的研究則是絕佳的材料。另一方面,基於9/11之後大眾對於生化恐怖攻擊的重視,蜜蜂的研究人員還搬出美國國防部的研究報告當佐證,表示蜜蜂可以作為檢測生物或化學武器的生物檢定工具。

海膽的研究社群打敗了海鞘的研究者,因為海膽長久以來就是研究發育生物學的經典材料,對於基因轉錄、細胞分化命運與體軸的決定,都提供了相當顯著的貢獻,所以有了基因組定序就可以如虎添翼。研究黴菌的學者則對於先前黴菌遭冷落抱不平,他們認為過去太偏重對於致病性細菌的定序,忽略了真核生物的黴菌。黴菌除了有念珠菌致病種之外,更是許多抗生素的來源,造福人類無數。定序不同種類的黴菌對於醫學的進展將會是直接而顯著的。

那... 纖毛蟲Tetrahymena呢?

我們Tetrahymena的團隊強調這種小纖毛蟲對於遺傳與細胞生物學的貢獻,是"a unicellular model organism for all seasons"!染色體終端的端粒體(telomere)與端粒脢(telomerase)的研究跟老化的分子機轉息息相關,都是率先在纖毛蟲的實驗體系中完成的,所以想解開長生不老的秘密就不可拋開纖毛蟲。此外,纖毛蟲大核的特殊發育型態,更提供了基因重組絕佳的研究材料,加上目前在 Tetrahymena中已經發展出可以媲美酵母菌的分子遺傳學工具,所以基因組序列的破解以求更上層樓是大家殷切而急需的。

就是這些林林總總自吹自擂,讓這幾種生物通過選秀大會,入圍拿到了票等候基因組定序的列車。不過過了第一關,後面還有排隊掛號抽查驗票的關卡,到底誰能先搶到座位先出發,新的較勁才要登場...

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