洪进:从人类基因组计划看当代科学研究的特点
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洪进:从人类基因组计划看当代科学研究的特点

从人类基因组计划看当代科学研究的特点

洪进

要:人类基因组计划是当今举世瞩目的全球性的生命科学工程。本文通过对这一计划的具体分析,揭示了当代科学研究的新特点,即科学研究的大协作、科学研究中政府和国家的作用日益增加、基础理论研究和应用开发的直接结合、科学家的社会责任感日益增加以及新的科学精神正在形成。  

关键词:人类基因组计划;大协作;HGP精神

  

自古以来,认识自我和追求健康长寿一直是人类的梦想,今天,人类基因组计划的实施正在使这一梦想日益变为现实。198637日美国著名的生物学家、诺贝尔奖金获得者杜伯克(Dubbecco)在《Science》上发表了一篇短文,他指出,我们在癌症等疾病的研究上不应各自为阵,而应从整体上研究人类的基因组的序列,他说:这一计划的意义,可以与征服宇宙的计划媲美。我们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一计划这样的工作是任何一个实验室难以承担的,它应该成为国家级的项目,并且使它成为国际性的项目。人类的DNA序列是人类的真谛,这个世界上发生的一切事情,都与这一序列息息相关。1)。杜伯克的这篇短文被认为是HGP这一项目的标书,此后,美国率先开始了这一项目的计划和实施,1986年美国能源部首先实施了它们的人类基因组计划;1987年初,美国能源部和国家医学研究院(NIH)为HGP拨下了启动经费约550万美元,全年总额约1.66亿美元;1989年美国成立国家人类基因组研究中心1990年,历经5年辩论之后,美国国会批准美国的人类基因组计划101日正式启动,拟在15年内至少投入30亿美元,进行人类全部基因组的研究。与此同时,意大利、英国、法国、日本、德国、丹麦、欧共体等也先后开始了各具特色的人类基因组计划。19884月在麦库西克V.Mckusick等科学家的倡导下,国际人类基因组织(HUGO)宣告成立,(HUGO)代表了全世界从事人类基因组研究的科学家,以协调全球范围的人类基因组研究为宗旨,被誉为人类基因组的联合国;同时,198810月联合国教科文组织(UNESCO)在西班牙的瓦伦西亚召集会议,成立了以格里索里亚(Grisolio)为主席的UNESCO人类基因组委员会。

目前,人类基因组计划已发展成为举世瞩目的全球性的生命科学工程,其发展速度之快、波及范围之广、影响之深远是科学史上极为罕见的,因此,我们可以通过对这一计划的分析和考察,感受到现代科学跳动的脉搏,认识到当代科学研究的新特点和新趋势。

(一)科学研究的大协作

众所周知,在近代科学产生之初,科学研究主要是以个人的方式进行的,即使如此,那时的科学家之间也存在一定的合作和交流,如十七世纪的英国皇家学会、齐门托学院、法兰西科学院等。随着科学的发展,特别是在二十世纪,这种协作精神正在日益发扬光大,据美国科学社会学家朱克曼在《科学界的精英》一书中的统计,从1901年到1972年间,共有286位诺贝尔获奖者,其中有185人,即多达三分之二者是与别人合作进行研究的;在诺贝尔奖金设立后的头25年,合作研究者约41%;在第二个25年,比例上升至65%;而在第三个25年,这一比例又升至79%。从本世纪一些重大科研项目来看(如曼哈顿计划、阿波罗登月计划、人类基因组计划等),这种协作除了科学家个人之间的合作以外,已演化为一种具有多重含义的“大协作”。

首先是不同学科之间的广泛合作。从最近的趋势来看,当代科学研究愈来愈以问题或课题为中心,而不拘泥于学科的界限,如复杂性问题的研究、“脑的十年”等。人类基因组计划主要是在生物学、医学领域中提出的,因此生命科学中诸学科的协作攻关是必不可少的,另外,HGP的实施还需要物理学、化学、信息科学等学科的帮助,正是信息技术的发展和信息高速公路的建立才使得人类基因组计划得以全球化。人类基因组计划还表现出基础学科与技术学科之间的紧密结合,可以说,对人类基因认识的每一次进步都极大地依赖于技术手段的提高,如PCR技术使遗传标记可以实现机器化、自动化、电脑化以至完全机器人化;测序技术的发展推动了核苷酸序列图的研究。另外,由于人类基因组的研究必将带来社会、法律、伦理方面的冲突,所以这一计划不仅要求自然科学各学科的相互协作,而且要求自然科学与社会科学的共同努力,以处理由此而引发的复杂的社会问题。

其次是不同的科学组织和不同的国家之的合作。从各国本身来看,人类基因组计划的开展都是由多个部门、实验室、学会之间的合作,或者由数个部门、科学组织共同组织一个新的机构来执行的。例如,意大利组织了30个实验室合作研究人类基因;英国则强调“全国协调、资源集中”,由ICRPMRC(帝国癌症研究基金会与国家研究委员会)共同负责,建立了“英国人类基因组资源中心”;日本以多个部(省)分头资助研究,如科研省、教育科学文化省、通产省、卫生福利省、农林渔业省等。从全球范围看,各国人类基因组计划十分注重相互间的合作与交流,强调精诚合作、共享材料、共享数据、共同攻关,其中HUGOUNESCO人类基因组委员会就是国际合作的典范。

第三是研究内容上的有序性和计划性。由于全球范围内的科学家之间的坦诚合作,使得人类基因组计划避免了盲目性、片面性和重复浪费。从序列分析到基因组制图、从制图计划到基因鉴定计划、从人类基因组计划到cDNA计划和模式生物计划、从代表性个体基因组计划到人类基因组多样性计划,HGP日趋合理、有序和完善,并为最终揭示人体的奥秘展现出美好的前景。

(二)科学研究中政府和国家的作用日益增加

二战以后,科学技术在社会政治、经济、文化中起着越来越重要的作用,国家政府和各经济组织也更加重视科学技术的发展,并利用它来实现自己的经济目的、军事目的和政治目的;同时,由于科学研究日趋大型,这就需要雄厚的经济实力来建立科研基地,购买大量的仪器设备,还需要组织起庞大的科研队伍,所以科学研究本身也需要国家政府和其他社会组织在财力、人力和管理上的极大支持,才能使得大型化的科研计划得以进行。

人类基因组计划是一个空前浩大的生命科学工程,任何单个的科研组织或实验室都无法承担的,但是这一计划的实现不仅具有重大的科学价值,而且会产生极其重要的应用价值和经济效益,因此各国政府和社会组织都对此表现出极大的热情,并不惜巨资力图占据这一研究领域的制高点,首先倡导人类基因组计划的美国最是雄心勃勃,1989年成立了“国家人类基因组计划实验室”,1990年美国国会批准每年拨款2亿美元,总共30亿美元,在15年内完成这一计划。意大利政府则将人类基因组研究看作是进入世界行列的途径,在1987年组织了15个实验室开始了这一研究,现在已发展为30个实验室。英国政府在“全国协调、资源集中”的原则下,向全国的有关实验室免费提供技术及实验材料服务,同时,在2000年前向世界上规模最大的基因分析中心——Sanger中心共投资5亿美元。法国除了政府出面组织的研究外,诺贝尔奖金获得者道赛特(J.Dousset)以自己的奖金于1983年底建立了人类多样性研究中心(CEPH),并在法国民众中获得捐助至少5000万美元。除此之外,日本、德国等发达国家和一些发展中国家的政府都先后积极地参与了HGP的组织和实施工作。

据有关材料介绍,我国也积极参与HGP行动,国家科委在1992年宣布实施“水稻基因组作图和测序计划”,目前该计划进展顺利,19947月在国际上首次构建了水稻基因组BAC全库,1997年又完成了水稻基因组全物理图的构建并正开始整条染色体测序工作;199312月国家自然科学基金委批准实施“八五”重大项目“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”,这标志着我国参加世界人类基因组计划的正式启动,至今也取得了一系列重要成果;另外,上海生命科学中心支持了“人类基因组造血系统疾病相关新基因和恶性实体瘤相关新基因的克隆、定位及其结构和功能的研究”的课题,并取得了初步成果。

总之,如果没有各国政府和其他社会组织的积极参与和支持,HGP的实施是极其困难的,近十年间的迅猛发展更是不可想象的。曾几何时,原子弹的爆炸和超级大国的军备竞赛使我们对国家干预科研产生了怀疑和反感,但HGP的实施以及给人类带来的福音会使我们更积极地理解科学研究与国家政府之间的关系,当然这还需要双方付出更多的努力。

(三)基础理论研究与应用开发的直接结合——“求真”与“致用”的统一

从科学传统来看,人们习惯于将科学与技术、基础研究与应用开发分离开来,甚至将两者对立起来。英国物理学家汤姆逊(G.Thomason)曾在《科学的精神》一书的前言中写道:“本书论述了什么是纯粹的科学,阐述了知识的探索,其成果完全不同于技术成果。当然技术也是引人入胜和困难的工作,但它距离科学是这样遥远,就好象农活与培育玫瑰或是建筑与雕刻艺术的差距一样。”(2)。但是,在当代科学研究中,这一鸿沟正日益被填平,基础研究与应用研究已成为当今科学活动中不可分割的两个组成部分。

人类基因组计划正体现了这一趋势。首先,HGP是人类认识自身、探索人体奥秘的科学认识活动,在哲学上和科学上都有重大的理论价值,它所提供的四张图(即遗传图、物理图、序列图、转录图)可以被视作为人类第二张解剖图(第一张是格雷提出的人体解剖图),并将为生命科学今后的发展奠定坚实的理论基础。其次,HGP本身也具有重大的技术价值和经济价值,因为人类基因的碱基排列虽不能成为专利,但对其起反应的低分子却能取得专利,所以,进行基因分析不仅对科学发展有贡献,而且对各国的经济发展也会有贡献,它有着相当大的经济价值。1993年,美国的HGP增添了一个新的内容:基因鉴定计划,即鉴定并分离具有重要功能、与重要疾病有关的基因,这一计划本身既是基础理论研究,有具有直接的医学应用价值和经济开发价值,同时也能更大地争取到政府和社会民众的支持和参与。目前,许多大型企业公司纷纷投巨资参与人类基因组计划和争夺基因cDNA序列专利权,现在国际上几乎每克隆出一个与疾病相关的基因都会立刻被专利化。

显然,HGP既反映了科学家追求真理的传统,也反映了社会对科学“致用”的要求,它不仅进一步融合了科学的“学术传统”和“工匠传统”,也是当代科学事业繁荣的必由之路。

(四)科学家社会责任感日益增强——“臻善”的追求

在历史上,原子技术和其他军事技术的使用曾给人类带来过灾难,而生物科学和计算机科学所带来的负面效应更是当今社会的热门话题,如最近克隆羊的出现和“深蓝”战胜卡斯帕罗夫就引起了轩然大波。

人类基因组计划由于对人类具有最根本的意义,因此它对我们人类及其生存的社会的影响将比以往任何一项科学研究更加深刻和全面。如有人认为某些人或机构会以遗传信息为口实提出某些偏见,从而引起新的歧视,在美国,企业录用人员和个人参加保险时,已开始使用遗传基因诊断,因此有人认为这侵犯了隐私权。另外,随着HGP的推进,人们能更清楚地了解一些疾病的遗传基础,这固然有助于这些疾病的治疗,但也增加了人们对这类疾病的担心,此外,人们是否希望得到精确的基因诊断也是个问题,因为这也许使他过早地知道自己今后会得不治之症。“遗传学隐私权”将会成为又一个激烈争论的话题。

目前,科学家们清醒地认识到,由于对人的生物学以及个人遗传信息的了解,可能会给社会及个人带来复杂的社会伦理和法律问题,并加强了这方面的研究,如美国的HGP总体规划中就包括关于人类基因组研究的社会、法律与伦理问题的研究,同时,科学家们对此也形成了主流意见,特别是HUGO的几个重要声明,充分体现了当代科学“臻善”的崇高追求和高度的社会责任感。

(五)新的科学精神的形成

如前所述,当代科学研究要求不同层次的大协作,与社会经济文化的关系也日益密切,所以它要求科学家具备新的素质,科学家集团具有新的时代精神,这种新的科学精神在人类基因组计划的实施过程中已逐渐形成,即求真、致用、臻美的“HGP精神”。

首先,在HGP实施过程中存在着不同的方案和意见,但是,意见各方并没有简单地否定对方的意见,有关行政决策部门也没有简单地支持一方而摒弃另一方,相反地,持不同意见的科学家自觉地走到一起,共同制定出一个更加全面、更加科学的人类基因组计划,这反映了科学家群体更加倾向于理性、宽容和精诚合作,以共同追求科学的真理。其次,科学家们更加关注社会经济的发展和人类健康的改善,强调科研成果的推广和应用,并进而取得了政府和社会民众对科研的广泛支持。第三,科学家们不再驻足于象牙之塔,他们乐于为人类文明添砖加瓦,认真思考科学研究可能的负面效应,并积极地预防和制止,以树立新的科学家形象。

应该说,这种科学精神不仅是自然科学长期发展的积淀,更是人类文明的结晶。在今天,科学已成为现代文明的主流,社会文化的各个方面也越来越多地打上了自然科学的烙印,并深刻地影响着人们的思维方式和价值取向;同时,科学也继承了人类对真善美的至上追求,容纳了文明的其他成分的优秀品质,因此,“求真、致用、臻美”的精神不仅是科学的,更是全人类的。

参考文献:

1)《科技导报》,1996年第9期,第10页。

2)转引自刘大椿《科学活动论》,人民出版社,1985年版,第16页。

  

Characteristics of Contemporary Scientific Research from a HGP of View

Hong Jin

ABSTRACTHuman Genome Project is a global engineering of life science that is being fixed eyes on all over the world at present age. According to concretely analyzing the project, this articlereveals new traits of contemporary scientific research:

1the large-scale cooperation of scientific researches;

2the increasing action of governments in scientific researches;

3the immediate combination between theoretic study and applied exploitation;

4the scientists’ growing sense of social responsibility;

5the new spirit which is taking shape now.

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