人的个性是从哪里来的？

摘要： 世上找不出两个完全一样的人，每个人的长相、生理机能和性格都是独特的，这是怎么回事呢？ 最明显的理由是基因。人类基因组中每个基因都有不同的功能，活性也都不一样，这些不同基因的排列组合就是个性的主要来源。
文/袁越

 
世上找不出两个完全一样的人，每个人的长相、生理机能和性格都是独特的，这是怎么回事呢？
最明显的理由是基因。人类基因组中每个基因都有不同的功能，活性也都不一样，这些不同基因的排列组合就是个性的主要来源。写到这里，肯定有人会想到同卵双胞胎。事实上，因为基因复制过程总会出错，同卵双胞胎之间的基因肯定也是有差异的，只是差异很小而已。
换句话说，世界上不存在两个基因完全一样的人，讨论两个基因一样的人是否会有不同的个性，只存在理论上的价值。
但是，“理论价值”不等于“没有价值”。同样的问题换一种问法，就有实际价值了。上面那个问题可以换成一个等价的问题：如果一个人的基因已定，是否他的个性就完全定下了，没法再改变了呢？
这个问题很宏大，需要用可靠的实验数据来回答。拿人来做实验显然不现实，事实上，任何多细胞生物都太过复杂，必须先从单个细胞开始研究。不过，和大多数人的直觉正相反，单个细胞是最不容易研究的。纵观科学发展史，你会发现基于单个细胞的研究一直是生物学领域的软肋，因为细胞太小了，研究起来非常困难。科学家们通常的做法是先制造出一大堆基因完全一样的细胞(克隆)，然后把它们混在一起，研究它们的集体特性，得出的结果再除以细胞总数，就是单个细胞的个性。显然，这样做的基础在于假定克隆细胞的基因都是一样的，它们的个性也都是相同的。
不久前，上述假设遇到了强有力的挑战。今年7月30日出版的《科学》杂志上刊登了一篇论文，这篇论文的作者是哈佛大学化学和生物化学系教授谢晓亮(Sunney Xie)博士，他领导的一个研究小组发明了一种荧光染色法，可以定量地将大肠杆菌内的信使核糖核酸(mRNA)和蛋白质进行染色。染色后的大肠杆菌依次通过一台高速荧光定量检测仪，就可以准确地测量出每一个细胞内部的特定mRNA以及特定蛋白质在那一瞬间的准确含量。
需要说明，蛋白质的生产过程需要经过两个步骤。第一步是按照设计图纸(DNA)的规定成立相应的施工队(mRNA)；第二步是施工队在车间里生产出特定的蛋白质。以前的理论认为，一旦设计图纸定好了，那么在特定的内部和外部环境下，细胞内的施工队数量也就确定了，而一旦施工队数量定了，蛋白质的数量也就跟着定下了。
为了检验这个理论的正确性，研究人员选出了1018个基因(约占大肠杆菌基因总数的1 /4)，对它们的mRNA和蛋白质进行定量研究。结果发现，单个细胞内其个蛋白质的总数在0.1至10000之间浮动，相应的mRNA的数量在0.05至5之间浮动。也就是说，单个细胞内蛋白质和mRNA的数量存在巨大的差异，有的细胞内连一份拷贝都找不到，有的细胞内却能找到成千上万个拷贝。
事实上，科学家们早已知道细胞内的蛋白质数量存在差异，但这个实验第一次用如此精确的方法测量了种类如此多的mRNA和蛋白质，得出的结论也着实让科学家们吃一惊。要知道，这些细胞都来自同一个克隆，基因完全一样，所处环境也没有任何区别，为什么它们体内的mRNA和蛋白质数量竟然存在如此巨大的差异呢？
谢晓亮博士认为，这里面不存在什么奇怪的机理，答案只有一个，那就是“随机”。在他看来，一个细胞内的蛋白质图纸(基因)通常只有1～2张，负责成立施工队的部门(转录调控因子)往往也只有少数几个，两者之间的合作存在极强的随机性，某段时间内双方很可能没有碰上，于是mRNA的生产便停止了，蛋白质也就跟着停产了。
谢晓亮博士还预测，高等动物细胞内的这种“随机性”应该比大肠杆菌更高，因为高等动物的DNA都是卷在一起的，解开染色体链的过程非常繁锁，步骤更多，因此蛋白质生产过程受到概率的影响也就更大。
该实验还得出一个有些奇怪的结论，那就是大肠杆菌细胞内的mRNA拷贝数量和蛋白质拷贝数量不成正比。这个结论似乎违反了分子生物学的一项基本原则，但是来自新泽西医学院的桑杰•提亚吉(Sanjay Tyagi)博士认为，这个结果也很好解释。在他看来，这是因为细菌mRNA寿命很短，通常只有几分钟，而蛋白质的寿命很长，通常可以维持几个小时不被分解。大肠杆菌每隔30分钟分裂一次，也就是说蛋白质的寿命大大超过了大肠杆菌的生命周期。这些蛋白质在细胞分裂时被随机地分给两个子细胞，于是细胞内的蛋白质很多都是来自母细胞，而不是来自自身的蛋白质工厂。
不管怎样，这个实验清楚地告诉我们，两个细胞即使基因完全一样，也会因为“随机性”原因而变得完全不同。一个人体内有成千上万个细胞，其结果更是千差万别了。
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