于军：人与黑猩猩的“百分之一差别理论”并未被否定

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近日，美国《科学》杂志发表了题为《人类与黑猩猩差别仅有1%吗？》的评论，文章归纳了近两年来世界科学家有关人类与黑猩猩物种差异比较的研究成果，并认为这些研究已经将1975年提出的“1%差别理论”推上末路。但中国科学院北京基因研究所副所长于军研究员指出：“当谈到物种差别时，无论是公众还是科学家，如果没有区分这些不同层次之间的差异性和相关性，就会误解科学发现的研究结果，从而导致‘1%差别理论’被推上末路的错误说法。”




物种之间的差异还没有得到清晰的解释

于军近日在接受《科学时报》采访时说：“如果要从基因的角度来回答物种之间差异到底有多大这个问题，必须要理解基因的基本定义，并在不同层次上理解基因的含义，从而正确地进行比较。如果不区分层次地进行比较，就无法正确理解种间差异的问题。”

基因的3个层次

什么是基因在不同生物学层次上的差异？如何在不同层次上对物种间基因的差异进行比较？于军告诉记者说，人与黑猩猩同是灵长类，是“近亲”，但却是不同的物种。物种间基因的差异体现在不同分子生物学层次上。

定义基因的第一个层次是界定其结构单元。基因的结构单元由3个基本部分组成：DNA部分，也就是基因在染色体上由碱基对组成的序列，物种间在DNA序列上的差异，是基因在结构单元上差异的基础；RNA部分，通常被DNA部分所涵盖，不仅编码蛋白质，也编码行使功能的RNA；蛋白质部分，由信使RNA编码，可以直接行使功能。

基因的第二个层次是它的功能单元，是由结构单元的后两个部分RNA和蛋白质组成。因为不是所有单个基因都有可定义的功能，所以基因的功能单元可以不是一个基因。比如核糖体是由若干RNA和蛋白质组成，构成一个功能单元，任何一个部分都是没有功能的。

基因的第3个层次是基因的表型或表观单元，即基因表现出来的表征，如肤色、骨骼结构和行为等。尽管它们是由基因所决定的，但大多不是由单个基因结构单元所决定，有的是由若干个功能单元组成。如果从上述3个不同层次来描述物种的差异，我们可以看到，作为结构单元，DNA水平的差异不能完全体现在RNA和蛋白质上，而RNA上的差异也不会完全体现在蛋白质上。三者并不等同，也就是说DNA、RNA和蛋白质都不同程度地代表着基因的结构单元。RNA和蛋白质有时可独立构成基因的功能单元，有时仅是功能单元的一部分。

那么，当人们从结构单元的角度来比较物种的差异时，只能比较DNA、RNA和蛋白质这3个构成部分的差异。例如，在比较物种差异时，科学家会用到DNA的插入缺失多态性这个概念，但这个概念之下所取得的数值并不能体现基因在功能单元上的多态性。“也就是说，DNA的插入缺失多态性究竟有多少会发生在基因上，是否会影响基因的功能等，这些问题都有待于进一步研究。”于军解释说。

1%对，6.4%也对

当人们在描述物种差异时也用到基因数量的差异，比如人和黑猩猩在基因总数上是有差别的。于军告诉记者，无论科学家是在比较人类和黑猩猩在基因数量上差异，还是比较基因序列上的差异，都应该选择定义基因的3个不同层次来解释他们的发现。于军强调，在了解了基因结构与功能在3个层次的定义之后，才能正确地理解科学家最近做出的研究成果。

比如，1975年《科学》杂志发表了一篇惊人的论文：美国加州大学伯克利分校的进化生物学家Allan Wilson和他的研究生Mary-Claire King认为，人类和黑猩猩的基因差异仅有1%。在一片质疑声中，DNA测序研究最终支持了他们的观点，这也成了人们的普遍认识。

经过多年的科学研究，历史走到今天，科学家又有了新的发现。

2005年9月1日，来自世界各国20多个科研机构的67名科学家，在《自然》杂志上首次发表了黑猩猩基因组序列草图。在对比了人类和黑猩猩的24亿个碱基对后，研究人员发现了基因组序列间有1.23%的差异。其实这些差异仅仅代表基因结构单元之一DNA水平的差异。

研究显示，黑猩猩和人类共享着几乎99%的功能性基因；即使把DNA序列插入或删除考虑在内，两者的相似性也只有96%。人类和黑猩猩的基因组中含有大约30亿个基因密码（DNA碱基对），其中只有3500万对是有差异的。由于两者基因组在不同位置分别出现了碱基对的插入和删除，又另外造成500万个位点有差异。在这总共4000万个DNA序列差异中，绝大部分不具备实际功能或者功能很小，约有300万个碱基对位于基因的功能单元上。不过，功能单元上的差异并不能直接揭示表型单元间的差异，因此需要进一步的研究。

参与了黑猩猩基因组测序的西雅图华盛顿大学生物学家艾文·艾希勒(Evan Eichler)认为，黑猩猩仍然是与我们亲缘最近的物种，这个发现没有改变分类，但是它表明我们应该考虑单碱基对差异之外的变异形式。

于军指出，2005年的发现仍旧是从结构单元的蛋白质水平上进行的物种差异评估。2006年12月，PLoS ONE杂志上发表了印第安那大学Matthew Hahn小组的一篇文章。通过对多个物种的研究发现，人类和黑猩猩的全部基因也在不断地复制和丢失，这进一步加大了二者的差异。Hahn和同事得出结论，人类和黑猩猩的基因副本数量差异高达6.4%。

“这篇文章我曾经读过，这个工作非常优秀。他们是从基因本身，也就是从基因的结构和功能单元层次来评估物种差异的。比如人类的嗅觉受体基因就丢失了很多，这可能与人类的视觉和认知能力增强有关。”于军说。但再深入一步，将基因型与表现型联系起来将是一项艰巨的任务。

不过，加州大学洛杉矶分校的神经学家Daniel Geschwind已经开始定量研究人类和黑猩猩大脑的遗传差异。他们在2006年11月21日的《美国科学院院刊》（PNAS）上指出，就大脑皮层而言，17.4%的基因关联是人类所特有的。

“这些研究分别解释了基因在不同层次上的差异，并不是互相矛盾的。”于军认为，新的研究和发现是对人类与黑猩猩差别的更加深入的认识，也是科学家对物种差异的更深刻的研究，后来者并没有否定当初Allan Wilson和Mary-Claire King的结论。

物种的巨大差异无法量化

“前两个层次上物种差异都可以在第三个层次——表型单元上体现出来，而且都可以进行考察和研究。但是物种之间的差异是巨大的，人们可以看到和感觉到，却很难将其量化，也许永远不能量化。换言之，物种之间的差异不仅仅体现在基因上。不是所有的科学问题都能够具体化。”于军感慨地说。

德国马普进化人类学研究所的遗传学家Svante P?覿?覿bo表示，“我不认为我们能够精确地计算出人类和黑猩猩的差异百分比。如何看待二者的差异最终将成为一个政治、社会和文化问题。”

于军也赞同上述观点，他说，如果你认为这些差异很重要，那么任何细微的差别你都可以识别出来；如果你认为不重要，那就可能不在意。这个时候已经不是单纯的科学问题，而是社会问题。巨大的差异是很难界定的，过度的量化是没有必要的，那会把科学问题变成复杂的社会问题。

一些科学家警告说，测出黑猩猩基因组的序列，只是非常初步的一项工作。“对于‘何以为人’这个迷人而又基础的问题，我们现在能够给出一个基于DNA的答案吗？”美国科罗拉多大学的埃德温·麦克康凯和加州大学圣地亚哥分校的阿吉特·瓦尔基在《科学》杂志上发表的见解认为：“根本不能！”他们指出，迄今对于人类和黑猩猩基因组的比较，尚不能回答诸如两足行走、大的大脑、语言能力和抽象思维，以及人类所拥有的其他独特能力的遗传基础是什么。

当物种之间的差异还没有得到清晰的解释时，人们又开始了物种内的差异研究。

2007年5月，诺贝尔奖获得者、DNA结构的发现者之一吉姆·沃森得到了一份科学方面的特殊奖品：一张含有组成他基因的30亿个DNA单位详细信息的DVD光盘。“这个事件给我们一个信号，科学家正在解读个体化的基因，下一步，大家的目标就是要解释每个人的基因组，或者是代表性群体的基因组。但是最终的目的是要研究单个人的基因组，一个个地揭开个体间的差异。家系DNA资源的保存是研究基因在表型单元上差异的基本材料。”于军说。