生物教科书重写？美科学家称DNA不包含全部遗传信息

北京时间4月23日消息，遗传领域的一个共识是，代代相传的全部遗传信息存储在生物体的DNA中，所有生物学教科书也都是这么说的。但是，偏偏就有人“不信邪”，认为遗传信息并非存储在DNA中，他就是美国马里兰大学细胞生物学和分子遗传学副教授安东尼·约瑟（Antony Jose）。

约瑟在新发表的两篇论文中认为，DNA只是用来生成和维持生物活体的“成分表”，而非“指令集”。这些指令要复杂得多，它们存储在调控细胞DNA和其他功能系统的分子中。

在今天发表的两篇论文中，约瑟阐述了全新遗传理论框架，这是他在遗传学和表观遗传学领域20年的研究成果。

约瑟认为，科学家可能忽视了研究和治疗遗传病的重要途径，当前对进化的认识，可能过分集中于基因的作用方面。基因包含有一种生物体的所有DNA信息。他说，“DNA不能被认为是生命的‘蓝图’，它最多就是‘成分表’，在不同阶段被不同细胞以不同方式利用。”

例如，决定眼睛颜色的基因，存在于人体每个细胞中，但决定眼睛颜色的蛋白质，只会在发育的特定阶段才能生成，而且只出现在决定眼睛颜色的细胞中。这一信息就没有存储在DNA中。

另外，即使知道了一种生物的DNA，科学家也不能预测眼睛等器官的形状，或者这种生物是否有眼睛。生物体的这些基本特性，是由DNA之外的其他神秘物质决定的。

约瑟指出，发育的这些方面，必须被认为是遗传不可或缺的部分。他的新理论框架，认为遗传是一个复杂的网络化信息系统，帮助细胞发挥作用的所有调控分子，构成了遗传信息商店。

塔夫茨大学再生和发育生物学中心主任、生物学教授迈克尔·列文（Michael Levin）认为，约瑟的理论，能解释当前以遗传为中心的生物学无法解释的许多难题。

列文说，理解生物信息的传输、存储和编码，是一个关键目标，它不仅事关基础科学，还事关再生医学方面的进步，“在这两篇论文中，约瑟熟练地利用计算机科学的方法，提供可能的分子动力学的总体评估和理化分析”。

约瑟称，遗传指令并非编码在DNA中，而是包含在细胞内分子排列方式以及它们的相互作用中。分子排列方式会保留下去，代代相传。

在论文中，约瑟的新遗传理论框架，称遗传是三个元素的综合作用：实体、传感器和属性。

实体包括基因，以及细胞内构成生物体所需要的所有其他分子。它会随着时间的改变而改变，但在每一代生物体出现伊始，它们会以最初的结构、排列方式和相互作用进行复制。

约瑟说，各代生物体的分子排列方式的相似性，远没有受到重视，这也是遗传机理方面存在各种误区的原因。

传感器是一种特殊实体，能与其他实体，或者其环境，相互作用、作出响应。传感器对一些属性作出响应，例如分子的排列方式、在细胞中的浓度或与其他分子的距离。

实体、传感器和属性，共同使生物活体感知，或“了解”它自己及其周围环境。生成生物体离不开这些认识以及基因。

约瑟称，“这一理论框架的基础，是包括我们实验室在内的诸多实验室，多年来在表观遗传学等领域的实验研究。鉴于存在患同一种疾病的两个人会显出不同症状，我们需要了解两个人之间的许多差异，而非仅仅是他们基因的差异。”

据约瑟称，坚持以基因为中心的遗传学观点的一个弊端是，科学家可能错失治疗遗传病和了解进化秘密的机会。

例如，根据传统的遗传理论，对遗传疾病对不同人有不同影响的研究，主要集中在个体基因差别以及其他物理、化学差异方面。根据新理论，研究人员应当关注遗传病患者细胞的非遗传差异，例如分子排列方式以及它们之间的相互作用。目前，科学家还无法衡量部分差异，因此约瑟的新理论，可能为其他研究人员指明新的研究方向。

约瑟的新理论框架认为，生物体可能通过改变分子排列方式进化，而DNA序列不会发生改变。新理论还意味着，仅仅通过DNA库的方式保留濒危生物，可能会丢失存储在非DNA分子中的遗传信息。

约瑟承认，他的理论会面临很大争议，要证明这一理论还需要更多实验，但是，来自列文等科学家和其他同行的反馈是正面的。

列文说，“约瑟的新理论框架，给进化、生物复杂性带来了新视点，是对现有遗传学、表观遗传学和生物发育理论的重大修改。”