人类基因组的绘图和测序

出处：按学科分类—自然科学总论 北京理工大学出版社《科学技术论手册》第233页（2125字）

在20世纪80年代的最后几年，人类基因组的绘图和测序从设想变成了国际科学界的一项成就。基因组绘图和测序的支持者们说服了大多数生物学家，让他们相信此计划是可行的，并从美国国会那里获得了可观的资金许诺。建立基因组项目的机构是国家卫生研究所(NIH)和能源部(DOE)［巴恩哈特，1989；库克－德甘，1991；沃森和乔丹，1989］。欧共体［及其成员国］和日本也设立了基因组项目［规模和结构各不相同］，一个国际科学协会人类基因组组织(HUGO)成立了，旨在协调世界各地的基因学研究。基因学这个新专业也浮出水面，日益增多的研究活动、资金的增加、快速的技术变迁、对科学会议的参与以及新期刊的出现说明了这一点［麦库西克和拉德尔，1987］。

在美国，这项活动的负责人确立了一个目标：投入30亿美元［每年约2亿美元］，到2005年完成全部基因序列。这些人认为，为完成这一目标而提出详尽计划还为时尚早，因为我们不清楚采用哪项技术最有效。估计30亿美元能使技术提高大约100倍，并用全部的创新来推动技术进步。目前，基因学共同体正在开发绘图和测序技术。人们期望，投入实验的各种技术方法能为大规模的测序提供有效的技术和方法。

无论用何种标准衡量，基因组计划都是一项野心勃勃的事业。基因学研究者运用本领域流行的语言学隐喻，把人类基因组描述成“一个用四个字母写成的文本”。这些字母——A、C、G和T——分别对应于组成DNA分子的四种核酸“基”。人类基因组大约长达30亿个基对，因此这个庞大的“文本”在篇幅上有100万页之多［国家研究委员会，1988］。为基因组测序意味着辨别出文本中的所有有序的“字母”。为基因组绘图意味着在那些能够作为参照点的基因组上寻找可识别的“标识”。随着绘图领域的扩展，人们开始开发并试验几种不同的技术，从而便产生若干种不同的物理图——包括限制图、重叠群图、原位杂交图以及放射杂交图。⁽²⁾这些不同类型的物理图使用了不同的标识，所得出的信息在类型上各不相同。与基于空间关系的物理图不同，遗传连接图是以基因遗传为基础的。⁽³⁾

为大型基因组的绘图和测序编织一个技术系统，可以被恰当地理解成建构网络系统的问题，这个概念与若干种新的技术论进路有关［卡龙，1980b、1986b；休斯1983、1986、1987a；拉图尔，1987；另见平奇和比杰克，1984］。用劳［1987a］的话说，这项任务是个涉及面很广的“异质工程”(heterogeneous engineering)问题。它要求建立一个由研究者、技术、组织、实验室、数据库、生物学材料、资金来源和政治支持等组成的网络。该网络具有很大的“容量”，并能得出几乎没有错误的绘图和测序数据。⁽⁴⁾

这一活动由于具有很大的不确定性而变得复杂化了。运用当前的技术对人类基因组进行测序将是十分昂贵的，而且绘图也是一项费时费力的工程。绘图和测序的技术很多且发展迅速，技术变迁的急促步伐使我们难以预测将在何处出现重大的技术机遇。⁽⁵⁾因此，在这种不确定的环境下，基因学共同体必须制定自己的研究方案和组织结构；基因学共同体的负责人常常主张，在不浪费资源的前提下保持灵活性并尝试采用多种方法。随着人类基因组动议的发展，基因学共同体在选择上面临争议：究竟何种方法更值得研究，何种方法应该抛弃。

除了发展技术外，组织方面也将面临挑战。基因组计划不同于其他生物学研究。生物学研究大多是由小群体完成的，而基因组计划则需要众多研究者的参与，要求他们对协调一致的计划做出自己的贡献，以实现明确的长期目标。这种长期的“基础性”计划在生物学还十分陌生，生物学家还没有现成的组织机制或者文化资源可资利用。协调问题更复杂，因为研究不是在单一地点进行，它遍布于世界每一个角落。⁽⁶⁾

要想把这个新网络糅合在一起，要想动员各种资源来拓展这个网络，人们还需从事各种政治活动。计划的负责人必须获得可靠而稳定的资金来源，必须向国会以及行政管理与预算局(OMB)证明它的先进性。他们还须应付批评者，因为后者认为对人类基因组动议进行投资是无效的，它会反过来影响其他生物学研究。从更大范围上看，在基因技术的社会影响问题上，一场持续的政治冲突已经迫在眉睫了。另外，有些基因学研究者担心基因技术会带来“伦理、法律和社会”问题，有些人则担心争论会激起人们对人类基因组动议的抵制。⁽⁷⁾

作为技术系统发展的典型，建构基因组计划的任务涉及一系列与技术、经济、组织和政治有关的错综复杂的问题。问题与障碍以及出路与机遇，有可能以意想不到的方式出现，并且相互之间还会产生复杂的交互作用。序列标记位点这个建构物的出现就是一个佐证，在有些人看来，它“改变了基因组绘制的全景图”。⁽⁸⁾