复旦副校长金力:人类秘密被不断破解 基因科学应对全人类负责!

作者 吴苡婷

本文首发于上海科协主编的《科技精英

《科技精英卷首语

30年前,上海科技发展基金会经过上海市政府同意,中国人民银行上海分行批准建成立。30年来,上海科技基金会坚持人才为先的理念,通过多个科技人才项目扶持了一大批优秀科技工作者,诞生于1989年的上海市科技精英评选,已经成为全市最有影响力的科研人员奖项之一,迄今已经有58位科技精英和提奖获得者当选中国科学院、中国工程院院士。《科技精英》杂志将讲述他们的故事。

——上海市科协党组书记、副主席杨建荣

  • 1953年,英国剑桥大学的詹姆斯·卡森和弗朗西斯·克里克发现一个绝美而简单的事实——DNA呈螺旋状结构,这一发现震惊了全世界,两人因此获得诺贝尔奖,这一发现也开启基因科学研究的序幕。近半个世纪以来,人类破译了自己的基因组序列,利用基因科学不断寻找自己的来源,得到一个意想不到的结果;利用基因科学,人类不断破解各类疾病的秘密,在疾病治疗和生育科学领域获得了巨大的进展;同样是利用基因科学,人类在刑侦科学领域也获得了很多突破,困扰警方多年的疑案屡屡被破。但是基因科学在突飞猛进的同时,人类也陷入了一种科学主义的危机,从几百万年物尽天择的缓慢进化,到可以操控的快速自我进化,一些科学家的野心在膨胀,《未来简史》作者尤瓦尔甚至放言:未来的智人有可能分裂为两个物种:一部分人可以通过尖端生物技术来改造自己或者子女胚胎,增强器官功能、减少免疫缺陷,从基因上成为更高级的智人物种;而难以负担这种改造的则会降格为低级智人。随着 AI、机器人逐步取代人类的职业,许多人都将会失去经济价值。

面对基因科学的不断发展,人类将何去何去?日前,记者专访了复旦大学副校长金力院士。

复旦副校长金力:人类秘密被不断破解 基因科学应对全人类负责!

图为金力院士

人类起源的秘密正在被不断破解

人类天生有一种好奇心,不仅希望探索外在的世界,更希望挖掘出自身的秘密。1987年,加州大学伯克利分校的卡恩(Rebecca Cann)和威尔逊(Allan Wilson)等提出了人类非洲起源说,而作为人类非洲起源说的验证者,金力和复旦的科研团队做了大量的科研工作。

金力介绍说,从目前基因研究的情况来看,人类的祖先三次走出非洲,分别是200万年前的智人、50万年前的早期智人以及5万年前的晚期智人。从目前基因研究的情况来看,目前人类绝大多数的基因来自晚期智人,只有2.4%的基因来自第二波走出的早期智人,他们的代表是丹尼索瓦人和尼安德特人。

“而早期直立人在非洲以外似乎没有完成向晚期智人的进化,他们的基因没有出现在我们今天的人类身上,我们熟悉的北京猿人和云南元谋人都是直立人,他们的基因都没有传承下来。在北京猿人同一个发现地点发现的山顶洞人被确定是距今3万年左右的古人类,他们是第三波走出非洲的晚期智人的后代,与北京猿人之间没有传承关系。”金力说。

复旦副校长金力:人类秘密被不断破解 基因科学应对全人类负责!

古人类的三出非洲也是非常有意思的历史事件。金力说,“这些古人类为什么要选择特定的时长走出非洲呢?如果按照与人类进化相关的化石分布看,人类祖先都在东非区域内。人类为什么会三出非洲,这可能是气候变化所致。有一种假说叫做‘撒哈拉泵’,来解释东非的古人类多次跑出非洲,来到欧洲和亚洲的原因:非洲地理环境经过了沧海桑田,在一定阶段撒哈拉沙漠有了植被,古人类需要谋生,他们中的一部分就追逐着动物和植物,在特定的三个阶段走出了非洲。但是当他们走出来后,沙漠又一次吞噬了绿地,他们就回不去了,于是便走出了非洲。事实上古人类成群结对持续不断走出非洲是一个小概率事件,顽强地生存下来也是小概率事件。我们不知道具体发生了什么?但是他们确实走出了非洲!”

每个人的基因组片段都可能经历过辉煌的历史

通过曹操后人来倒推曹操的y染色体是2010年金力所在的科研团队所做的一项引起轰动的科学研究。金力告诉记者,在曹操墓事件的争论中,感觉到这是开展科普的好机会,让公众可以更多地关注遗传学。对曹操y染色体研究最大的学术价值是我们更精确地测定了y染色体的突变率,通俗说,就是测定一个位点的突变需要多少代。过去我们用遗传学的分析去研究史前历史,但是对于历史时期的研究价值有限,最大的原因是我们对于突变率估计不准,过去是一个突变一个突变看,现在我们可以同时看很多个突变,而且每一个突变率都可以精确估算的时候,科研人员看到的历史跨度不再是几千年,而是可以缩短到几十年。遗传学可以作为一把尺子,准确地计算人类进化中重要事件的发生时长。

复旦副校长金力:人类秘密被不断破解 基因科学应对全人类负责!

图为金力院士

金力的梦想是建立一个人类的基因库,他的课题组已经为此积累了10多年,希望再过十年这个梦想能够实现。“事实上每个人基因组片段都可能经历过非常辉煌的历史,除了y染色体和线粒体,我们现在还在进行群体遗传学的常染色体研究,过去我们只能通过y染色体追踪父系,通过线粒体追踪母系。通过常染色体研究,我们就能找到每个基因片段的祖先,但是现在最大难度是我们不知道常染色体基因片段的拼接点在哪里?一个人的某个常染色体是父母双方某个基因组镶嵌重组的结果,就像我们搭积木一样,大家都明白如何用很多单独的木块搭起一个城堡,但是现在我们要把全基因组里面的单独木块一个个找出来,我们已经进行了一些探索,突破点会是在计算生物学方面。

人文科学对于维护社会发展至关重要

对于《未来简史》作者尤瓦尔的一些观点,金力很不认同,“他走向了完全的数据主义,极端的科学主义,科学绝对不能违背人类的根本利益,科学对于人类是双刃剑,它可以帮助人类,也可以损害人类。有些科研在学术上很有价值,但是会损害了人类的利益,这是不能容忍的。不管你是谁?科学领域做得有多么出色,你首先必须是一个人!中国的科学主义来源于五四期间,当时出现的德先生和赛先生是反对封建主义而诞生的,当时中国比较愚昧落后,需要用科学精神来唤醒他们,但是后来无神论把科学主义推向了极致,中国科学落后的时候我们要举起科学的大旗,但当今天我们要成为科技强国的时候,需要面对的就不仅仅是自己的国家,而是要对全人类负责。我们应该去反思科技发展所产生的伦理问题,这方面西方目前拥有话语权。

在金力看来,人文科学未来肩负的责任会更加重大。它将为人类未来发展保驾护航。复旦大学在2016年11月专门成立了复旦生命医学伦理研究中心,由复旦大学哲学学院教授王国豫担任中心主任。

“作为复旦大学这样一个名校,中国定位是世界科技强国,我们一定要有责任感去审视我们研究出来的科技成果,对成果的好处和危害进行评估。”金力说。

造福人类 基因科学的未来非常光明

目前,基因科学已经开始步入我们的日常生活。去年,困扰警方多年的甘肃省白银连环杀人案因为基因检测技术的介入成功告破。金力介绍说,他们早在10多年前就帮助公安系统推广Y染色体基因检测技术,国内一些公安局的实验室已经建立了Y染色体的基因数据库,相比个人全基因检测数据采集,这种基因数据库经济又有效。因为就算罪犯本人不在其中,如果他的相关亲戚可以被找到,就可以帮助缩小嫌疑犯的范围。

“目前y染色体的数据库样本还太小,作用还没有完全体现出来,当越来越多人认识到这件事的重要性,加入到其中,那么破案的成功率还将大大上升!”金力认为。

目前人体全基因组检测的市场价格已经大大降低,花上几千元就可以完成检测,但是科学界内部对此有很大争议,因为就算检测出来基因有某些缺陷,但是病人也有可能终身不发病,一旦检测出来,会造成病人的情绪巨大波动,带来不良的影响。对此金力的看法是,这不是人类全基因检测的问题,而是是否已经能够确定某些基因与疾病,或者易感疾病有密切关系。当技术确立,结果可信可靠后,这件事是完全可行的,前提是要把所有疾病与基因之间的关系进行破解。

“但是我们还要考虑基因检测如何走向社会,为公众去服务。因为疾病与基因的关联度不是百分百的,只能说有多大的可能性,这个时候服务提供方怎么说,说什么非常重要,要让公众正确地理解自己的全基因检测报告。上海交通大学的贺林院士近年来就不断在呼吁建立遗传咨询师队伍,这个队伍可以帮助公众对基因检测进行正确的解读,减少不必要的焦虑。”金力说。

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