小编： ]随着生命科学的繁荣发展和推广应用，转基因、“六翅肉鸡”等相关的研究和传闻成为了社会关注的热点，三位来自科研一线的专家学者就这个话题与公众展开了对话
]随着生命科学的繁荣发展和推广应用，转基因、“六翅肉鸡”等相关的研究和传闻成为了社会关注的热点，三位来自科研一线的专家学者就这个话题与公众展开了对话。
张力巍：欢迎大家来到中国科协主办、腾讯承办的科普中国科学为你解疑释惑与专家面对面系列讲座，今天讨论的话题叫做“揭秘基因组 解码‘生命之书’”，首先介绍一下到场的三位专家，他们都是领域里面的大拿：秦国政老师是中国科学院植物研究所研究员，主要研究领域为果实品质调控及病害防治；赵莉蔺老师，中国科学院动物研究所创新研究员，主要研究领域为动物入侵基因进化及行为发育调控；陈科老师，中国科学院北京基因组研究所博士、助理研究员，主要研究领域为癌症基因学与表观遗传学。今天我们聊的话题核心是基因组，大家知道什么是基因和基因组吗？我们先从这个话题开始，请问三位专家什么是基因？什么是基因组？
秦国政：基因简单说就是一段核苷酸序列，这段核苷酸序列能够决定某一些性状，比如说番茄果实的颜色，果实的大小都是由基因决定的，基因组就是一个生物所有基因的总和。
秦国政：DNA的全称是脱氧核糖核酸，基因就是由DNA组成的。DNA分子决定了生物的性状。
陈科：秦老师说明了基因的本质；我从微观到宏观角度做梳理。先是ATGC四种DNA分子，往上是DNA片段，再往上就是基因，再往上是基因组，再往上是细胞核，再往上到我们的某一个器官，再往上是系统，最后形成生物体。每一个基因大小都不一样，对于人而言基因数目是2万个左右，同时基因组的大小是3.2乘10的9次方个碱基对。
张力巍：一个人里面有这么多的基因，一只小狗里面基因数量跟这个有差别的，但是植物、动物、人都有基因，也都由基因组成的基因组。基因组数据是什么东西？
陈科：大家15年前听过人类基因组计划，那时候是六国科学家花11年的时间，32亿美金测序一个人的基因组。所谓基因组就是一个人所有DNA的总和。基因组的大小是相似的，我们在座所有亚洲人、黄种人在一块，我们基因组相似度是99%以上，我们和美国人相似度也是99%以上。纯粹从基因组大小的角度理解生物的话，我觉得不能说我们作为万物之灵比动物植物强很多，甚至人类的基因组比某些植物动物的基因组还小。
赵莉蔺：我先说说这个蝗虫，为什么基因组这么大？大家发现，它自我调控环境压力的能力比较强。这个基因组有60%左右的是属于重复性的序列。因为蝗虫取食水稻、小麦等作物，作物反过来会产生很多的毒素来抵御蝗虫取食。蝗虫基因组中一些重复序列会产生非常多的代谢解毒酶把水稻、小麦产生的毒素更好的消化，增加它的取食量。蝗虫还有一个生物学特性:当食物耗尽、环境恶化的时候,适应性产生另外一种形态迁飞到很远的地方去。从狂吃的虫态变成不怎么取食远距离迁飞的虫态，这种转变需要大量的发育和代谢调控基因，调控能量代谢，在它迁移的过程中给它很多能量支撑。 总之，生物学进化过程中赋予它强大的适应能力，也在基因组方面有所体现。
在2000-2001年基因组测序需要很大的财力和人力支持，所以主要集中在模式动物和人上。果蝇、秀丽杆线虫这种生物学研究特别需要的模式生物才能测序，花销也特别大。近10年发展特别快，到现在开始研究比较个性化的动物了，比如说我国的大熊猫，它是作为一个野生保护动物的代表；像蚂蚁，它是作为社会行为研究的代表；像骆驼，有储水特点。全世界开始启动千种动物植物基因组研究计划，选择比较好的有代表性的特色动物植物进行测序，让大家有机会能更加系统地了解生命的演化，更好地理解生命的奥秘。
张力巍：我们知道动物和植物是相对的，动物是吃植物的，植物被吃会有一些反映反馈，有进化方法避免它吃掉，植物转基因也是从这方面切入吗？也要选一些模式植物。
秦国政：植物里面的模式材料是拟南芥和番茄，此外，水稻也逐渐作为模式植物在研究，还有小麦、玉米。
秦国政：转基因植物目前中国批准商业化生产的有两种，一种是转基因棉花。还有一种是木瓜。国内大家能接触到的就这两种。美国有多种转基因植物在规模化生产，包括玉米、大豆等等，而且美国是消耗转基因作物最多的国家。
张力巍：这么说，我们吃进口的食品的时候有可能吃到转基因的部分，自己吃木瓜的时候也吃过转基因的木瓜、合理合法的转基因木瓜？
秦国政：对，目前商业化种植的转基因作物都经过严格的安全评估，对人体健康没有影响。
张力巍：一个东西证明有害没害，需要一个时间段，现在我们说转基因有害没害是不是有点早，还是说可以说它没害了？
陈科：体检的时候看白细胞的数目是4-10X109/L；我们99.99%的人群在这个范围我们说是正常值。我们做一个东西，这个东西对人体是否有害，需要观测一个人群，这个人群可能需要上万或者更大的数，这是人群的大小。第二个是时间，不是一天两天，需要20年，30年，甚至更长时间。观测吃了转基因的人和没有吃转基因的人，看疾病谱变化是不是有影响。在很长时间段里，没有说转基因会增强人类疾病的风险，至少没有权威数据。我们在微信上、QQ群里面看到各种的谣传，如小鸡长六七个翅膀，一只大母鸡拉着牛车，那大都是卡通导向的，是PS的结果，不是实际的情况。
陈科：人类基因组计划1990年启动，召集了六国科学家测一个人的基因组，当时那个方法非常耗时、耗钱，花了三十亿美金，六国科学家上千人做一件事。1990年起到今天为止关于人类基因组参考序列到了37、38版，。我们测完这个人的基因组，很多时候没有完全清楚，一直不断的更新，这个更新是更加精确的过程。从数十亿美金变成一万块钱人民币，人员从上千科学家变成三五个人，时间从15年左右到现在15天。也许，再过五年十年，大家在手机APP就可以查自己基因组信息，甚至可视化。从长远健康角度来讲，测序是非常简单的事情，但是，基因组看似简单，但背后隐藏的信息完全不一样。大家关心的是基因组和疾病的发展的关联？是不是有方式从基因组角度私人订制一个聪明的宝宝等？但已有的数据，大部分是各种各样的关联，只是关联，不是因果；或者说是还没有验证的关联。
张力巍：如果我花钱找科学家检测基因组，能不能预言我以后得不得癌症，我宝宝怎么样，我这个人从地球哪个地方出来的，我老家在哪，这个都能知道吗？
陈科：你后面那个问题涉及到人体人类的演化，我们人类的大多数祖先走出非洲，这个过程怎么来的？从基因组角度在相应文章里面发表多篇，确实证明我们人种来自于非洲人，我们祖先在那边。
张力巍：为了对于疾病的预言，测出每个人的全部基因组，能够精确地在婴儿没有出生的时候，就预言出来他30岁得心脏病，40岁得癌症，这个现实吗？
陈科：这个暂时不现实，未来可能现实，这些都是基于基因组的关联。想定制一个聪明宝宝，这是做不到的，能做到的是通过基因组测序，对不孕的夫妇，取一个植入前细胞出来进行基因组测序，在已经有七千多种遗传性疾病里面他可能有哪种疾病。而且，现在技术没有达到把七千多种病都查出来，查出来不到80种，70多种。今后大家想定制一个胎儿，要给他科学算命，请大家不要相信，这是打着科学幌子骗人的。
张力巍：我们对人类的研究肯定在动植物之后，先在动物实验上都做了，弄得差不多之后，拿到人身上进行实验。目前对动物基因组了解到什么程度？
赵莉蔺：确实像基因组这样的生物学界的革命性发现，给人们打开了认识生命的一扇门，从全新的角度去认识生物，但是这一学科的发展是有一个过程的，我们刚开始可能认为这些基因本身，DNA本身调控和表达蛋白，有着决定性的权利。随着研究的发展，才慢慢发现，只是开了一扇门，在这个后基因组时代里，我们需要接着打开后面的一扇扇门，慢慢挖掘各种不同的东西，比如mRNA, snRNA、DNA甲基化等，然后慢慢发现有太多未知的神秘的生命物质调控着DNA的时空表达。
测基因组是一个研究的开始，我们测完以后要看它里面存在什么奥秘。第一，从物种个体上来说，从进化角度，根据生物的特点进行对它具有的特殊生物学特性进行研究，挖掘它为什么形成这种特性的内在机理。第二、从基因水平，以前我们关注单个基因控制了什么东西，后来发现它是一个系统工程，基因跟基因之间也会产生互动，会有一系列的基因通路调控一个生物学过程。而且，一个基因本身可能有自己的一个基因家族。因此，大家慢慢研究思路从单个基因和片段化研究转向大数据更宏观的角度进行研究。第三、应用方面，刚才提到类似转基因技术或者是一些直接能与生产实践相关的技术也在发展。如干扰素等药效蛋白的发现，对疾病的治疗具有良好的意义，但生产极其困难，这样就借助转基因技术，用生物体转成人类身体更容易消化吸收的蛋白，这种生产干扰素、抗生素等任务的哺乳动物就叫动物工厂，把有益目标基因利用羊的乳房，通过产奶的过程制造出来，提高它的产量。
张力巍：我们能接触到的转基因动物有什么，我们平时吃的猪肉、牛肉、羊肉里面会不会有转基因？
赵莉蔺：转基因动物技术发展很快，但是能够拿到活体生物来说有很大困难。把基因重组到新的个体需要注射到受精卵里面遗传到下一代。从受精卵注射开始，就跟咱们去医院人工受孕类似，那是非常困难的，以羊举例子，它身体接受外来基因，它有一个排异的过程，还要随机整合，是不是整合到你需要的位置上也是偶然，有一个机率问题，5%、10%的成功机率。
赵莉蔺：还到不了这个阶段。转基因生物的有害无害这个问题，可以请教陈老师为我们讲讲吃进去的东西是怎么转化，如何消化的，这样有助于大家理解。
张力巍：比如说一个植物，如果我们把转基因的玉米吃到肚子里，这个基因会不会变成我们的一部分？
陈科：现在来看不会的，我们吃食物从口腔通过食道到胃里，胃是强烈的盐酸，都化成了食糜，比我们看的小米粥还要细，化为无形，变成非常小的分子，便于我们小肠吸收，这样的一个过程。不是说我把转基因动物吃进去，这个基因到我身体里面对我产生变异，这是基于科幻的设想，不是现状。
秦国政：咱们身体里有一些消化酶会把吃进去的东西，不管是基因也好，蛋白质也好，剪切成很小的片段，降解后的基因和蛋白质就不会再发挥作用了。
张力巍：植物抗某种虫，那是因为我们在植物里转了其他细菌或者其他动物其他植物的某个基因片段使这个植物能抗这个虫，这会不会对人有伤害，如果转基因棉花抗虫的话，我们穿了会不会有毒？
秦国政：不会，因为转进去的基因是针对昆虫的，人和昆虫的身体构造完全不一样，转进棉花中的基因虽然能够杀灭害虫，但对人没有影响。
秦国政：不是，圣女果是番茄的一个品种，上世纪90年代从台湾引进。番茄有多个品种，各种形状，各种大小，各种颜色的番茄都有。
秦国政：不是转基因。紫薯是番薯的一个品种，花青素的含量高，而花青素是抗氧化抗衰老的物质，紫薯作为一种功能性食品而受到消费者的喜爱。
张力巍：转基因跟杂交有什么区别，我们知道袁隆平做的杂交水稻受益全民，转基因大家听了觉得挺危险的，它们有什么区别？
秦国政：杂交是自然发生的基因交换，发生在同一个物种之间。而转基因是把特定基因转入同一个或不同物种中。杂交的方法非常费时费力，而转基因能够节省大量的时间和精力。
张力巍：我们做科研的时候，能够把天然会发生的事情，放在实验室控制它发生，比如说做钻石，我们用高温高压把碳变成钻石，不可能每天发生火山爆发，可能基因工程也是这个层面的工作。
秦国政：大家现在比较反感转基因，但是转基因在很多方面都是有益的。人类数量在逐渐增加，而地球资源有限。通过转基因可以提高作物的产量，用有限的资源获得更多的产品。转基因另外一个优势是能够提高作物抗病虫害的能力。大家很反感食品添加剂和化学农药，通过转基因的方法可以大大降低农药的使用。多种化学农药已经被证实对人体健康影响非常大，而转基因产品自从问世以来这么多年并没有发现它对人类健康有明显影响，长远来看转基因不管是从资源保护还是食品安全性上都是发展的趋势。
陈科：作物产量非常重要，不管是袁隆平老师的杂交水稻，还是现在做转基因，主要都是为了提高产量，我们人类两百年前除了少数不到5%的人群，有钱贵族人他们是处于不挨饿状态，绝大部分人处于挨饿的状态。现在，东欧的难民、非洲、我们父辈祖辈有挨饿的经历。我们解决温饱没有多长时间，由于过度的温饱引起糖尿病的发生，大约糖尿病占到十分之一的人群。
秦国政：现在已经有一些比较大规模评估转基因作物的研究。比如转基因棉花，通过五年到十年的调查，发现转基因棉花跟常规棉花相比，生产中能够极大降低农药的使用。农药对消费者有害，另外农药对农民朋友的身体影响也非常大。通过转基因技术，可以大大降低农药的使用。
陈科：农药使用非常普遍，80%-90%农药都是一级致癌物，肯定致癌物，时间长了肯定导致癌症的发生。
陈科：做完人类基因组计划之后，接下来有美国的一个计划叫TCGA，也就是肿瘤基因组学。我在做这方面的事情，从2006到今年年底取得了很大进展，医学对肿瘤定义是：机体细胞在内外环境作用下，某个细胞发生了突变，克隆性增生而形成了新生物。内外环境因素是病因。外环境，刚才提到的农药，各种各样的化学试剂，物理射线的，致病微生物等。如有HPV感染就有可能得宫颈癌。这是外在因素。内在因素，我们自己内心调节，心理状态。我们常听到中关村说平均寿命50岁，鼎好大厦40几岁，主要是他内部的压力太大了。
张力巍：我们研究肿瘤，要研究这个肿瘤的变化，癌细胞会克隆性增生，所以我们研究它有什么关系。
陈科：现在认为肿瘤是基因突变的结果，也有了针对突变的药物，这些药物极其昂贵，20-30万人民币的一个疗程。根据基因组测序可以推断有一些肿瘤是由什么基因突变形成的，比如说有跟乳腺癌相关的BRCA基因，所以有了美国的著名影星把自己的乳腺预防性切掉，因为基于基因预测，她有60%－80%概率患乳腺癌。
秦国政：转基因作物目前各国都在研究，最多的是美国。对转基因持保守态度的是欧盟和日本等国家，即使这样他们也在大量开展转基因研究。欧盟国家前些年很反感转基因作物，他们制定了很严格的法律法规限制转基因的发展，但这几年他们基本上也放开了。
张力巍：现在我们把时间留给现场观众，谁要有问题可以举手示意我们工作人员。
提问：各位专家，我的第一个问题是基因能不能做断代？第二个问题可能说动物的驯化、繁育、杂交等等这个过程跟基因研究是什么关系？第三个问题是目前很多商品标注“非转基因”，应该如何看待。
陈科：我回答第一个问题，我们现在有这个手段做这个事情了，之前做不了的，在1990年之前大家做不了，1990年以后做了这个事情，现在变得越来越简单。比如说宋朝的人，更久远的非洲洞穴里面的人，欧洲大陆消失的尼安德特人，它跟我们祖先很相近，我们有5%左右的DNA来自于尼安德特人，因为我们的祖先和尼安德特人有婚配的过程。不管它是几百万年前，还是几十万年前，还是宋朝，只要有DNA在，我们就可以推算演化的过程，这个也是为什么前面说能推算我们人出自非洲。做遗传学分析，它还是符合这个模式。
张力巍：我们14、15亿人，都是原来几亿，几百万人，几万人生的，我们用基因可以往上理的。
秦国政：我的理解是基因在长期的演化过程中有一定的变化，某些基因会发生突变，而另一些基因在长期的演化过程中丢失了。
陈科：基因是一直在变化的，突变的频率大概在千分之一左右，我们一千个DNA分子里面可能有一个发生突变，突变绝大部分情况下是中性的，既没有意义也没有害，有一些比如说动物变颜色逃避伪装，都是为了适应大自然，不管是强调和谐，强调共处也好，都是共生的状态。而不是科学家要制造生命或者怎么，不是这样的。
赵莉蔺：从提的问题可以看出，这位家长擅长从学科研究的角度上思考问题。从研究的角度来说，杂交或者孟德尔遗传定律等的研究过程一直存在于生物学、遗传学等学科研究的范畴。但是基因组的发现为大家提供了一个更新的手段，去更好的做这遗传学方面的研究。遗传性状会有各种分化，比如说染色体和染色体之间，基因和基因也有重组现象，遗传上来讲，孩子眼睛可能像爸爸，鼻子就像妈妈了，这样一个过程在遗传育种学里面进一步将这种随机变成有目的的选择优良性状后代。比如动物杂交育种我们尽可能去选择更好的父亲、母亲组合，在后代中筛选适宜的性状接着进行下一代的培育。再比如植物，如果发现一株小麦产生的果实特别多，长得特别高，我们对它进行有目的的传粉，加大种子优良的机率。总之，杂交育种就是人从研究的角度上去加速物种改良。基因组给遗传学的研究带来更细致的研究机会。我们可以从基因组角度看一下，调控优良性状的基因是哪些，再把目的基因进行直接重组或者干扰表达。所以说，基因组学发展过程中也给予了遗传学一个发展机会，进行更精准的育种。
秦国政：关于第三个问题，国外也有类似的情况，总体来说是一种营销手段，抓住消费者对转基因食品不太了解这一点。因为许多消费者对转基因食品还不认可，因此，跟非转基因食品相比，转基因食品价格会低一些。这个问题就看消费者自己怎么看待。而且从另外一个角度来说，目前大家很难完全避免转基因食品。比如我国的大豆进口数量很大，而进口大豆中有相当大比例是转基因的，因此跟大豆相关的很多加工食品，就有转基因成分在里头。但是，大家不用担心，目前没有证据证明这些转基因产品对人的身体有害。如果说负面影响，转基因食品可能会产生某些新的蛋白质，这些蛋白质对一些过敏体制的人来说可能有轻微的影响，但是这种几率非常低。
陈科：你说市场上的基因检测和医院的检测。虽然人类基因组这个事情做成了，基因组也是所谓的源代码，这个源代码能产生什么东西？其实可以产生很多的东西，我们现在虽然只知道源代码，但是源代码后面产生什么东西我们不完全清楚，还有很多未知的东西。你刚才说的基因检测就是这样的，医院做的基因检测，有乳腺癌，看有没有BRCA的突变，如果有，是什么状态，这是非常有针对性的。针对一般体检机构，做的基因检测，测算你孩子的聪明，将来做科学家还是做什么更好，现在是一个噱头，它只是为了挣钱，现在达不到这个阶段。举例说明，一个药物的产生我们经过细胞、动物和人体实验三步部，虽然说听起来只有三步，却是一个非常复杂的过程，一般都是10年左右的开发周期。针对细胞的实验，一万个化合物药物可能有效，到动物可能一千。临床试验有三期，第一期找几十个人试一下这个药，把药浓度曲线和剂量剂度确定下来，这时候可能剩下一百个有效化合物；到临床二期，可能剩下十个有效，到临床三期可能就剩下一个了。从一万到一个，就很不错了！我们不管是前期细胞，中间的动物，到后面的人，都是不一样的过程，人类基因虽然说我们99%的相似，但是还有1%的不一样；还有很多都是未知的。科学家做的事情都是用极小的已知探索无限的未知。
提问：各位专家好，专家说咱们国内已经批准可以进口的转基因作物有一二十种，有没有哪个官方机构发布这个信息我们可以去查一下，哪些属于转基因进口的？有这个目录吗？刚才那位老师也说自然界的基因突变也是很常见经常发生的现象，我们有没有相关的研究结果可以表明哪些因素可以让基因突变更频繁或者更容易的发生？在基因突变发生以后这个生物体自身对这种突变的基因大多数是一种什么样的反映？
陈科：涉及到基因突变和外环境作用，关于致癌物，根据致癌程度的强烈，由强到弱分一二三级。大家知道花生里面的黄曲霉素，花生长霉了，那是强致癌物。我们祖辈觉得有一点没有关系，千万不要吃，那是强致癌物，一级致癌物。这会导致我们基因突变。黄曲霉素主要是对肝细胞，肝细胞是代谢毒素的器官，它代谢不了，比如说合并乙肝感染，很容易导致肝癌的发生，一定要避免，有强致癌物存在能够加速肝癌的发生。
陈科：DNA即便是损伤，也有损伤修复，有很多机制，像赵老师提到植物被吃了，你转基因以后让虫子不吃了，人也是相似了，都是你来我往，你进我退。
赵莉蔺：在这个值里面，类似人的亚健康状态范围里，身体是可以恢复和自我防御和调节的。
提问：动物和植物有没有本质的区别，从转基因来说，从理论上来讲我们有没有可能把动物的基因转到植物上去，植物转到动物上去？
秦国政：理论上把动物的基因转到植物上是可行的，但是实际研究中基本上没有这么做。比较常见的是把一种植物的基因转到另外一种植物，或者把微生物中的一些有用的基因转到植物里面。
赵莉蔺：不同生物体都有防御的体系，对外来的东西有一定的排异性，从机率上来说非常小的。人和动物之间可能很早很早以前分支成两个方向了。人和动物有胶原蛋白，植物没有；植物有光合作用，叶绿素，这些是动物没有的。比如说，一个未知的基因组我们可以把它划分到植物或者动物等类群里。所以说从科研的角度上动物植物这样的跨界大跨度的进行转基因，成功可能性是比较小的。偶尔情况下自然界会发生一点类似这样的突变或者说也有这种可能性的存在。比如说，有人发现一种海参，把绿藻的一种能产生光合作用的一种基因整合在它自己的基因组里面，长的模样像树叶形状，它也会产生光合作用，当然，这是自然界发生机率非常低的一种情况。
提问：任何实验失败的多，成功的少，在转基因过程当中失败是什么现象？我们想预见到的作用没有展现出来，还是说生物体存活率非常低，或者有什么其他意想不到的现象存在？
陈科：失败率95%以上。我们天天做细胞转基因，把兴趣基因突变给敲除掉，这个干预很难做，100个细胞，有5个做好就非常好了。
秦国政：把其他物种的基因转到细胞里面去，基因整合的过程并不容易。最常见的是想转进去的基因没有转进去。
张力巍：感谢三位专家就转基因、基因组、动物、植物、人这些话题为我们聊了一个半小时。这个活动每周都有，下周还会有，我们有不同的话题，都是时下比较热门的科学话题，今天到这里，谢谢大家！
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