基因组学的未解之谜

作者: 于军

来源: 中国科学报

发布日期: 2014-01-21 14:21:27

本文探讨了基因组学的三个未解之谜:不同高级谱系基因组之间的结构差异、基因突变和自然选择之间的复杂性、遗传与非遗传的关系。文章强调了科学研究的交叉与整合,以及新研究平台的重要性。

DNA测序技术使我们几乎可以肆无忌惮地获取任何物种和其群体的遗传信息。我们同时也要思考:生物学,尤其是基因组学,还有哪些未解之谜?

人类基因组计划开启了诸多前所未有的新学科分支(基因组学、生物信息学、蛋白质组学等),推动了科学研究的平台化和规模化,比如高性能计算和规模化生物学数据获取。新研究平台的建立也同时促进了学科的交叉和整合。

随着DNA测序技术的发展和广泛应用,揭开了诸多令人困惑的“科学谜团”,同时也遇到了更复杂、更深刻、更具有挑战性的新问题。遗传学和物种进化理论是生物学的几大基石之一。DNA测序技术从根本上解决了发现遗传变化的手段,使我们几乎可以肆无忌惮地获取任何物种和其群体的遗传信息。

这里我们不妨先探讨其中的三个未解之谜。第一个“生命之谜”是植物、脊椎动物、节肢动物等不同高级谱系基因组之间的结构差异。第二个“生命之谜”是基因突变和自然选择之间的在分子水平上的复杂性。第三个“生命之谜”是遗传与非遗传(或称环境和表观遗传)的关系,或称“表观遗传之谜”。

尽管说非遗传因素或称表观遗传学的研究还刚刚开始,但是值得庆幸的是我们已经积累了很多工具和知识,我们需要的是一些主导性的大型项目。目前可数的是神经系统的“连接组”研究,揭示神经元之间的物理和生理关系。“暴露组”研究也在启动,用于量化物理和化学环境对生命的影响。

写到这里,我们也许会很容易地意识到“五流说”作为一个生物学研究的理论框架,一定不会覆盖所有生物学领域的科学问题。是的,但是我们总应该找到一个开始。“千里之行始于足下”,足下的“五流”也正是一个不算宽广的“路”的开始。生命科学研究的路既充满乐趣和实用性,又充满挑战,漫长而坎坷。

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