六大领域：基因组研究大显身手 [复制链接]

    【美国能源部所属橡树岭国家实验所文章】题：人类基因组工程研究的潜在好处
    基因组科学研究的快速发展及其初露端倪的应用前景，已经使观察家们预言生物学将是21世纪最重要的科学。基因组研究潜在的商业开发价值给美国的有关产业带来了众多的机遇，以脱氧核糖核酸（DNA）为基础的产品和生物技术行业有关技术的年销售额预计到2009年将达到450亿美元。
    基因组学研究目前和潜在的应用范围包括下列六大领域。
      ●分子医学
    改进对疾病的诊断；及早检测出由遗传因素导致的疾病；合理的药物设计；基因疗法以及对药物的控制；药物基因组学“习惯药物”
    人类基因组工程研究取得的技术成果和资源已开始对生物医学研究产生深刻的影响，并将给更广泛的生物学研究和临床医学带来革命。越来越详细的基因组图谱的绘制完成，有助于研究人员寻找诸如肌强直营养不良、脆弱的X综合征、1型和2型神经纤维瘤、遗传性结肠癌、阿耳茨海默氏症和家族乳腺癌等几十种与遗传疾病有关的基因。
    分子医学的新时代已经开始显现。这个新时代的特点不是治疗疾病的症状，而是寻找引起疾病的根本原因。医学研究人员还将能够根据新的药物和免疫疗法技术，设计新的治疗机制、避开可能引发疾病的环境条件、通过基因疗法更换出现缺损的基因。
      ●微生物基因组学
    新能源（生物燃料）；检测污染物的环境监督；防止生物战和化学战；安全有效地清除有毒废物
    1994年，美国能源部利用基因组工程研究形成的新能力启动了微生物基因组计划，对有益于能源生产、改善环境、减少有毒废物和工业加工的细菌进行基因组测定。
    尽管我们依赖于微生物世界，但是我们对微生物的种类数目以及它们的特性知之甚少：据估计，迄今已知其特性并得到利用的微生物种类尚不足微生物总数的0.01％。实施诸如能源部微生物基因组计划之类的计划，可以为积累最终将有益于人类和环境的知识奠定基础。微生物能力在工业领域的进一步应用将有益于经济。
    在确定微生物基因组计划中完整的基因组特点所获得的信息，将使人类深入了解诸如光合系统等与新能源有关的生物技术、能在极端环境下发挥作用的微生物系统、能对可重复利用的资源和废料进行新陈代谢的有机物。预计的好处还包括对多种新产品、处理技术、测试方法的开发，打开通向更清洁的环境的大门。生物制造行业将利用无毒化学材料和酶，降低生产成本，提高工业加工的效率。纸浆的漂白、斜纹布的石洗、玻璃杯上口红印迹的清除、酿酒过程中淀粉的分解、奶酪生产过程中奶蛋白的凝结等等均已开始使用微生物酶。在卫生保健领域，测定微生物的基因排列可以帮助研究人员发现新的人类基因，并获得对致病病原体的了解。
    对微生物世界更深入的了解，还将有助于对地球上生命的适应性变化和生命限度的了解。此外，新的基因技术已经使我们能够更精确地确立微生物的多样性，确定对维持或恢复大大小小生态系统的作用和完整性至关重要的微生物。对微生物界的研究，最终将为我们了解生物的相互作用和进化史提供模式。
      ●风险评估
    评估辐射，包括低剂量辐射会导致的健康危害和风险；评估诱突变化学物质以及致癌毒素导致的健康危害和风险；减少可遗传性突变的可能性
    理解人类基因组对我们评估有害物质会给人体带来的危害将产生巨大的影响。了解低剂量辐射和其他与能源有关的尤其是可能致癌的作用物，对人体的影响是能源部的一项长期任务，而基因组知识将为这项任务提供直接的解决方法。
      ●生物考古学、人类学、进化和人类的迁移
    通过谱系里的种系突变研究进化；以母系基因遗传为基础研究不同人群的迁移情况；研究Y染色体上的突变找出父系的谱系和迁移路线；把突变进化里的断点与人口年龄和历史事件作比较
    掌握基因组学将有助于我们了解人类进化和我们与所有其他生命共有的生物机理。人类和诸如实验鼠等其他生物之间的“比较基因组学”，已指引我们发现了不同物种里与疾病和行为有关的相似基因。
    比较不同微生物的整个基因组的DNA序列，将为我们提供一个新的视角来研究古细菌、真核生物和原核生物这三个生命领域的关系。
      ●DNA法医学（身份鉴定）
    罪犯可能会在犯罪现场留下DNA，这可以用来确定犯罪嫌疑人；为错误地受到犯罪指控的人洗冤；鉴定犯罪和灾难的受害者；确定亲子和其他家庭关系；确定濒危和保护物种，为野生动物官员提供帮助（有可能用来控告偷猎者）；查明也许会污染空气、水、土壤和食品的细菌和其他生物体；为器官移植手术匹配器官捐献者和接受者；为牲畜养殖和育种确定种系；鉴别鱼子酱和葡萄酒等消费品的真假
    通过检验物种独有的DNA序列，能够让我们鉴别出任何种类的生物。随着DNA测序技术的进一步发展，超大片段DNA（甚至有可能是整个基因组）鉴定技术将变得切实可行，从而使我们能够进行精确的个体鉴定。
    为了鉴别个体，法医要扫描DNA中人各不同的大约10个区域，并且用这些数据建立受检者的特征资料（有时称为DNA指纹）。
      ●农业、畜牧、养殖和生物处理
    抗病虫害和耐旱的农作物；体质、生殖力和抗病力更强的牲畜；更有营养的农产品；生物杀虫剂；掺到食品里的可食用维生素；烟草等作物的环保新用途
    认识植物和动物的基因组，将使我们培育出更强壮、更抗病的动植物，降低农业成本并且为人类提供更有营养、不含杀虫剂的食物。人们已在农业领域开始使用生物工程种子种植抗病、抗旱并且几乎不需要施加杀虫剂的农作物。由于农作物和牲畜更加健康，农民能够增加产量和减少浪费。
    科学家已经为像烟草这样的作物找到了其他用途。一位研究人员已在实验室中利用基因工程技术培育出一些新烟草，这些烟草能够产生一种可分解TNT和二硝基甘油等爆炸物的菌酶。仅仅通过在污染地区种植这些特殊的作物，就能够清除要数百年时间才能在土壤里分解的废物。