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  • 破譯遺傳密碼 探究生命秘密

    你想象過,在科幻電影中才會出現(xiàn)的場景,也許有一天會成為現(xiàn)實嗎——

    那時,有一本記錄著自身遺傳密碼的書伴隨自己從出生到死亡,里邊密密麻麻的符號能夠清楚地表明你患有某些疾病的幾率;癌癥這樣可怕的疾病也有辦法被攻克,因為醫(yī)院可以監(jiān)測到你的身體指標(biāo),哪種基因發(fā)生了突變都可以被發(fā)現(xiàn),甚至在發(fā)病前就有可能擁有治療方案。

    醫(yī)院不再只是得了病才去的地方,而是一個全民健康保障的中心。每個人都可以對自己的身體了如指掌,自己究竟在哪些方面有優(yōu)勢,在哪些方面有弱點,都會一清二楚。甚至,你還可以選擇通過修改致病的基因來保障健康,讓自己遠(yuǎn)離疾病的折磨。

    這些神奇的場景可不是某個科幻作家的想象,而是中國科學(xué)院院士、生物信息學(xué)家陳潤生基于科學(xué)依據(jù)對未來作出的推斷。近日,中國青年報·中國青年網(wǎng)記者在南京舉辦的首屆藍(lán)星球科幻電影周上對陳潤生進行了專訪。

    這些人類對抗疾病的新辦法,源于對遺傳密碼的研究取得的突破。通俗地說,人的每個細(xì)胞當(dāng)中都有一份遺傳密碼,別看遺傳密碼只是承載著4個符號的一條線,但這條線足夠的長,能承載人從生長發(fā)育到一代傳給一代的信息。4個符號不斷變化,人的遺傳密碼總的符號大約有30億個。

    這是什么概念呢?如果把一個人的遺傳密碼測完并打印成一本書,按每頁放3000個符號、每100頁訂成一本書來算,大概要1萬本。如果一本書是1厘米的話,那么這套書就有100米(1萬厘米),按一層樓是2.5米高計算,這100米就是40層樓房的高度。

    如果這些遺傳密碼得到破譯,人們就會從遺傳的層次上對生命的秘密有了根本的了解,也會知道哪個地方突變可以導(dǎo)致什么樣的疾病,這對治療腫瘤、糖尿病、心腦血管病等疾病有著重要的意義。

    陳潤生認(rèn)為,測量人類的遺傳密碼已經(jīng)變得可行且越來越便宜,每個人都可以測量出自己的遺傳密碼是一個可望而可及的事。但目前,科學(xué)家們真正能夠完整解讀的部分只占我們遺傳密碼的3%,即遺傳密碼中的編碼蛋白質(zhì)。2015年,美國前總統(tǒng)卡特患黑色素瘤且癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到了腦和肝,但由于突變發(fā)生在被科學(xué)家能夠分析的3%當(dāng)中,加上有治療藥物,經(jīng)過半年的治療后,卡特體內(nèi)已經(jīng)看不到任何腫瘤細(xì)胞了。

    “這只是3%,如果整個遺傳密碼中的另97%也都能被了解,我們就可以找到任何一個突變,這將對很多疾病的治療有多么大的幫助!”陳潤生說。

    遺傳密碼的破譯一方面推動了生物醫(yī)學(xué)進入大數(shù)據(jù)時代,另一方面也促進了對人工智能的應(yīng)用。

    其實,早在上世紀(jì)80年代,陳潤生和團隊就利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即人工智能幫助人們破譯遺傳密碼了,通過建立起由各種節(jié)點(仿神經(jīng)元)連接組成的腦模型并對它進行訓(xùn)練,幫助科研人員識別胸片。陳潤生認(rèn)為,相比起人腦,目前的AI還處于一個非常簡單、低能的狀態(tài),也許隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理、方法和技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)AI向真正的高等生物學(xué)習(xí)特別是學(xué)習(xí)人的大腦時,我們將可以通過人工智能解決更加重要、更加本質(zhì)的科學(xué)問題。

    “不過,人工智能是要經(jīng)過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的,沒有知識、無中生有地幫助人們解決科學(xué)問題是不可能的。企圖建立一個AI去解決所有問題并無限拓寬它應(yīng)用的疆界,是不科學(xué)的。”陳潤生說。

    在陳潤生看來,生物醫(yī)學(xué)進入大數(shù)據(jù)時代從本質(zhì)上來說推動了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的出現(xiàn),即醫(yī)學(xué)從現(xiàn)在以診斷治療為主,向以健康保障為主演進。“年輕人將有全新的機會”。

    現(xiàn)在的基因編輯技術(shù)可以在已被掌握的這3%知識范圍內(nèi),對遺傳密碼中的某一點進行人為改造,且載有遺傳密碼變化的細(xì)胞可以被培養(yǎng)出足夠的量,回輸?shù)饺怂枰钠鞴賰?nèi)。

    盡管基因技術(shù)可以幫助人們改善生命狀態(tài),但仍有一點需要警惕。陳潤生強調(diào)了一條不能觸碰的紅線:在目前的知識范疇內(nèi),人類的共識是不得更改生殖細(xì)胞。“如果只是對病人進行個體改造,這只是在個體的范疇內(nèi)。一旦涉及生殖細(xì)胞的更改,我們無法把握經(jīng)過多少代的遺傳后可能帶來的影響。”

    對于更遙遠(yuǎn)的未來,陳潤生設(shè)想了一個更為神奇的場景:如果一個人坐在速度可達(dá)光速的宇宙飛船里遨游太空,那這個人的生命相對地球來說是可以無限延長的,當(dāng)他在回到地球時,說不定已經(jīng)過了幾百年或是上千年。

    “這不是幻想,這是廣義相對論告訴我們的知識。科學(xué)的想象強調(diào)邏輯連貫性,每一步都要建立在科學(xué)理論的基礎(chǔ)上。”陳潤生說,“我覺得這種情景未來有可能會實現(xiàn),當(dāng)然這不是幾代人能夠?qū)崿F(xiàn)的,要經(jīng)過很多代人的探索。”