生命不会那么简单
破译人类基因组令人兴奋，但生命不会那么简单，它是基因组与机体内外环境相互作用的产物，表观遗传学已经成为生物医学研究的新兴前沿领域。
撰文谢蜀生
生物体的表型（phenotype）与基因型（genotype）及其所处环境之间的关系，一直是遗传学研究的重要课题。表面上看，这是一个理论问题，但根本上却是一个实践问题。疾病是健康的生物性状发生变化的结果。显然，揭示和认识生物表型的控制机理，在医学实践上具有重要意义。尽管科学家们总是否定基因决定论，但总是常常不自觉地陷入这个理论陷阱之中。至少在2000年6月人类基因组草图绘制完成及其后相当长的一段时间里，表现尤其明显。
在那个令人兴奋的时刻，参与破译人类基因组的6个国家（美、英、法、德、日、中）的领导人都高调亮相，祝贺这一被称为生命科学的“登月计划”即将获得圆满成功。2000年6月26日，在美、英两国通过卫星联合举办的新闻发布会上，英国前首相托尼·布莱尔（Tony Blair）称，这是“医学科学领域的一场革命，意义远远超过抗生素的发明”。而美国前总统威廉·克林顿（William Clinton）则略带调侃地对布莱尔说，“这项成就将会使你刚出生的儿子的寿命延长四分之一世纪。”一时间，基因的概念从科学家的实验室走进了寻常百姓家，成了一个最时髦的名词。人们从破译人类基因组的工作中不但看到了治愈癌症、心脑血管并老年痴呆、自身免疫疾病等顽症的希望，还对制服肥胖、衰老甚至秃顶的前景充满了期待。
然而在同年7月13日，瑞典、丹麦和芬兰科学家在《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）上发表了一篇研究报告，探讨了遗传与癌症的相关性。这是一项超大样本研究，调查了4.5万对双胞胎（都有在政府部门登记备案的资料，最早的数据甚至可追溯到1870年），涉及前列腺癌、乳腺癌、大肠癌、淋巴瘤等十几种癌症。
结果发现，在这9万名双胞胎中共有11,000人得过癌症，只有18％的双胞胎中有l人患癌，而两人同时患癌的双胞胎只有3％。尤其令人意外的是，在所有同卵双胞胎中，两人同时患前列腺癌的比例也只有18％。由于同卵双胞胎的基因组完全相同，因此上述的结果表明，癌变的发生可以不涉及正常基因结构的变化。这与主流的癌基因理论是不同的。因此，上述结果使科学家颇感意外，美国密歇根大学（University of Michigan）的肿瘤遗传学家斯蒂芬·格鲁伯（Stephen Gruber）说，这项研究“非常清楚地说明，在肿瘤发生与基因的关系上，我们原以为知道得很多，而实际上知之甚少”。
这种不涉及细胞基因组改变而产生的细胞表型改变的现象，就是所谓的表观遗传现象。表观遗传机制在控制细胞表型上的作用，最明显地表现在胚胎发育过程中的细胞分化上。我们的体细胞尽管形态、功能各异，但它们都来自同一个受精卵，基因组完全一样，只是基因表达不同而已。目前，表观遗传学（Epigenetics）已经成为生物医学研究的新兴前沿领域。
影响表观遗传的因素很多，如脱氧核糖核酸（DNA）甲基化、组蛋白修饰、基因组印记、基因沉默等。这些细胞内的生化过程，都可以在基因的碱基序列不发生改变的情况下，使基因表达发生变化。而且这种变化还是可遗传的。在各种疾病状态下，都可以检测到这些表观遗传修饰现象。美国科学家曾利用基因组高通量分析技术，对同卵双胞胎中正常的一方和患红斑狼疮（SLE）的一方的DNA甲基化水平进行了研究，结果发现两者许多基因的甲基化程度有明显差异。
2010年3月22日，《自然》（Nature）杂志发表一篇题为《为什么双胞胎的衰老程度不同？》（Why Twins Age Differently?）的文章，评论了表观遗传机制在衰老过程中的作用。衰老的表观遗传学研究表明，衰老过程涉及组蛋白乙酰化、一些关键基因的甲基化和另一些基因的去甲基化，结果就会激活或抑制这些基因。这样，即使具有相同和相似的基因组，但由于表观遗传修饰的程度不同，而表现出程度不同的衰老表型。
表观遗传学研究基因组外的分子事件是如何影响基因表达，从而产生生物体（或细胞）的各种表型的。从受精卵开始，这种作用贯穿生长到死亡的全过程。目前，分子水平的表观遗传学研究还处于早期阶段，具有广阔的发展前景。它的研究成果将为各种顽疾的治疗提供新途径。实验研究已经证明，人工合成的、含有21个核苷酸的双链核糖核酸（RNA）可以有效抑制或阻断癌基因表达，使癌细胞的恶性表型发生明显变化。此外，研究者利用抑制DNA甲基化和组蛋白去乙酰化的药物，成功阻断了早期乳腺癌患者多个关键基因的表达，使癌细胞的恶性表型得到明显逆转。这表明，表观遗传技术在控制癌症上有很大的发展潜力。
现代西方医学是在生物还原论的基础上发展起来的。但人不是机器，当还原论走到某种限度的时候，人们就会越来越感到，组成人体的各个“部分”都不是可以独立存在的功能单元，而只是一个复杂网络上的一些“节点”。显然，基因组的核苷酸组成和排列顺序并不是生命奥秘的全部。生命不会那么简单。生命体是一个开放的复杂系统，是基因组与机体内外环境相互作用的产物。一种更宽泛意义上的“环境”概念，正在显示出它在生命现象中的重要意义。这对医学的影响将是革命性的。
