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首先，人类的DNA编码序列大部分被测出来了，但并没有被完全解密出来。DNA序列是遗传信息最底层的密码，这个密码会被怎么翻译成性状是一个非常非常复杂的问题。用我们现在已知的所有生物学知识也无法精确地完成从基因型到表型的预测。人的寿命也是一种性状，除了环境的影响外，很大一部分也是由基因型决定的。但这并不能说明生命是不可知的，相反生命的运行是有很多规律的，它有着自己的一套遗传密码和中心法则，并且这套遗传密码和法则是目前为止所有已知生物体所共同遵循的，小到细菌，大到哺乳动物。 其次，人类的DNA编码序列被测出来了的说法其实也不准确，以现在的测序技术还不能将人类完整的基因组测出来。也就是说基因组中总是有一些区域是测序测不出来的，尤其是一些低复杂度的区域。而这些区域对生命个体表型是否有影响，或者影响有多大其实也是不清楚的。 另外，我们经常说的人类的基因组序列也只是少部分人的DNA，我们用他们的基因组作为参考序列，可以用来极大地降低基因组组装的难度。实际上，我们的DNA中存在很多个SNP位点。也就是说，我们大部分人的DNA绝大部分是一模一样的，但还有一些我们每个人自己特有的位点。这也是为什么有的人高一点，有的人矮一点；有的人皮肤白一点，有的人皮肤黑一点等等。所以要具体到一个生命个体的性状，必须要对这个个体进行测序。 最后，表型除了受到遗传物质编码的影响外，环境的影响也极为重要。比如两个同卵双生的双胞胎拥有完全一样的遗传物质，但如果从小生长在不同的环境中，可能多年以后无论是外体还是性格特征都有可能很不相同，当然也包括寿命了。 总而言之，人类的DNA并没有被完全解密出来，但毫无疑问现代测序技术极大地推动了生命科学的发展。有了生命的原始编码信息以及编码规律，我们对生命的认识也已经有了空前的进展。再加上最近被广泛研究和应用的基因编辑技术，很多基因的功能都将会被解读出来。 在人类基因组首次解码 21 年后，整个人类 DNA 密码首次被完全测序。新的参考基因组补充了我们基因组中 8% 的基因组，这些基因组之前由于太多的代码重复而无法测序。正如科学家在《科学》杂志的六篇专业文章中所报告的那样，这为基因调控、遗传变异范围和疾病原因开辟了新的见解。 2001年，人类基因组计划解码人类基因组，这是医学和遗传学的里程碑。然而，这个第一个参考基因组并不完整——大约 8% 的 DNA 序列无法测序。这些主要包括染色体末端和着丝粒（染色体的中心节点）中的遗传物质部分。这些部分中的 DNA 序列由许多几乎相同的副本和重复组成。 然而，目前的测序方法将基因组分解成短片段，只有几百个碱基长，然后必须在之后正确地重新组装。但如果这些碎片几乎相同，这是不可能的——类似于由相同颜色的碎片组成的拼图。 到目前为止，主要在染色体中心和末端存在测序缺口。生命之书的新篇章但现在情况发生了变化：由于测序技术的进步，端粒到端粒 (T2T) 联盟现已成功填补了我们基因组中剩余的空白。 现在第一次有一个参考基因组可以显示人类基因组的整个 DNA 序列，从染色体末端到它们的着丝粒，完全分解。华盛顿大学的 Evan Eichler 说：“我们现在看到了我们以前从未读过的生命之书中的章节。” 被称为 T2T-CHM13 的参考基因组揭示了大约 2 亿个以前无法读取的碱基的序列，从而使我们能够第一次看到我们基因组以前“暗”的 8%。此外，新的解码纠正了先前参考基因组中的数千个结构错误。两种方法相结合这一突破是通过结合两种新的测序系统实现的：所谓的牛津纳米孔测序可以读取长达一百万个碱基的 DNA 片段，尽管准确度仅适中。 单个 DNA 分子穿过一个狭窄的开口，该设备记录根据 DNA 碱基发生的细微电压变化。该系统于 2020 年首次用于完整绘制女性X 染色体图谱。T2T 联盟的科学家将这种方法与第二种方法结合起来。Pacific Biosciences 的系统创建的片段长度约为 20,000 个碱基，但可以以 99% 的精度读取它们。这使得可以完全且高精度地解码人类基因组的所有缺失部分。用于测序的遗传物质来自人类细胞系，其中所有姐妹染色体偶然都来自一个父母。 团队解释说，这使得测序更容易。新基因和基因变异现在，新的排序为生命蓝图和使我们成为人类的代码开辟了全新的见解。 研究人员已经在新解码的 DNA 片段中确定了 99 个以前未知的蛋白质编码基因和近 2,000 个其他候选基因。许多以前未知的基因变体现在也出现了。 “新的参考基因组精确到单个碱基水平，这使我们能够检测到数十万种变异，”加州大学圣克鲁斯分校的 Karen Miga 解释说。 “许多这些新变体存在于已知会导致疾病的基因中。”了解它们为更好地了解许多疾病的遗传基础开辟了新的机会。 第一次了解着丝粒同样重要的是对着丝粒结构的新见解，着丝粒是将染色体的两半连接在一起的连接点。它们在减数分裂中起着至关重要的作用，减数分裂将这些姐妹染色单体分开。加州大学伯克利分校的 Nicolas Altemose 解释说：“如果减数分裂的这一步出错，就会发生染色体异常，导致流产或遗传疾病。” 癌症也可能是这种失调分裂的结果。了解着丝粒及其变体的遗传密码以便能够识别此类异常的原因更为重要。 由于新的 T2T 参考基因组，这正是现在可能实现的。 “以前，我们所拥有的只是一张极其模糊的照片，里面藏着什么。但现在已经清楚了单个 DNA 碱基，”Altemose 说。研究正在继续“人类基因组的首次完整解码是一个重要的里程碑，”华盛顿大学的 Bob Waterston 评论说，他是最初人类基因组计划的合作者之一。 “我们很想在 20 年前这样做，但当时技术还没有准备好。”但是 T2T 联盟的工作并没有就此结束：他们已经在努力解码来自父母双方的正常染色体组的基因组。他们还希望以相似的准确性和完整性对来自不同人群的人的基因组进行测序——这可以为不同人类类型的相似性、差异和进化提供新的见解。 参考资料：科学杂志，2022； |
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