Nature子刊：人类基因组的二元性
人类不喜欢独处，他们的基因并没有什么不同。在一起我们会更加强大，两个版本的基因——分别来自父本和母本——互相不可缺少。最近，德国马克斯普朗克分子遗传学研究所的科学家们，分析了数百人的基因组成，并分别解码了两套染色体的遗传学信息。仅在这个相对较小的群体中，他们就发现了数百万个不同的基因形式。这些研究结果还表明，基因突变不会随机地发生在两套亲本染色体中，并且它们是以相同比例分布在每个人当中。相关研究结果发表在最近的《Nature Communications》杂志。
在2001年，科学家宣布成功破译了第一个人类基因组。自那时以来，已经测定了成千上万个人的基因组。基因组分析的价格将很快低于1000美元。考虑到这种快速发展的步伐，我们很容易就会忽略，我们所使用的技术只能读取混合的遗传信息。通常所采用的分析方法并不考虑这一事实，即每个人都有两套遗传物质。马克斯普朗克分子遗传学研究所的Margret Hoehe带领了这项研究，她指出：“所以，他们忽略了人类基因组的一个基本属性。然而，重要的是要知道，例如，突变在两套染色体之间是如何分布的。”
Hoehe和她的研究小组已经开发出几种分子遗传学和生物信息学方法，使我们有可能分别测定一个人的两套染色体组。研究人员解码了14个人基因组的父本和母本部分，另外还分析了1000基因组项目中372名欧洲人的遗传物质。Hoehe说：“14个人，听起来可能不多，但由于技术上的挑战，这仍是一项前所未有的成就。”
结果表明，大多数基因能够以多种不同的形式发生在一个群体中：平均来说，每个基因存在大约250种不同的形式。研究人员仅在他们所分析的400多个基因组中，就发现了大约400万种不同的基因形式。随着更多的人类基因组研究，这个数字肯定会有所增加。在所有基因组中，有超过85%的基因没有主要的基因形式（它们发生在一半以上的人当中）。这个巨大的多样性意味着，一个人所有基因当中有超过一半的基因——大约17,500当中的9,000个，唯一发生在那个人当中，因此这个人是真正意义上的个人。
正如我们想象的，基因只存在于例外的情况下。Hoehe解释说：“我们需要从根本上重新考虑从孟德尔时代以来每一个学生都了解的基因观点。此外，个人基因突变的传统观点不再是充足的，我们必须考虑两个基因形式及其变异组合。”因此，在分析基因组的时候，科学家们应该分别检查每个亲本的基因形式，以及两个基因形式作为一对时的效果。
根据研究人员介绍，基因突变并不是随机分布在亲本染色体之间的。他们发现，60%的突变影响同一套染色体，40%的影响两套。科学家们分别称之为顺式和反式突变。显然，一个生物体必须具有更多的顺式突变，在那里第二种基因形式仍然是完整的。Hoehe说：“保持60:40的比例，是多么惊人啊。它发生在每一个人的基因组中，几乎就像一个神奇的公式。”60:40的分布比例对于生存似乎是至关重要的。“这个公式可以帮助我们了解基因变异是如何发生的，它如何影响基因的功能。”
在改变基因组的许多变异当中，有一些在蛋白质水平上也有作用。目前，研究人员已经发现了一组4000多个基因，它们被变异所改变，因此在人体中，它们的蛋白质特别频繁地发生在两种不同的形式。这些基因主要控制细胞之间的信号传递、免疫系统和基因活性。这种双重基因和蛋白质排列的优点在于，它允许基因活性可以调整和改变的更为灵活。通过使用更有利的变异，身体能更好地适应自身过程和环境条件的变化。如果基因的二重性出错，就会产生错误的蛋白质形式，这可能触发致病机制。这可能就是为什么这4000个基因会包含许多疾病基因。
这些发现将改变遗传学分析的解释和疾病的预测。此外，个性化药物不能忽视人类基因组的“双重性”。Hoehe说：“我们的调查结果在蛋白质水平上显示，所有基因中约有96%的基因至少有5到20种不同的蛋白质形式。这会引起基因之间可能的相互作用，在个体之间有巨大的多样性，并表明开发个性化治疗方法是多么的艰巨。”
到目前为止，研究人员仅仅通过突变的存在或不存在，已经估测了疾病风险。然而，有证据表明，例如在癌症中，疾病的严重程度和过程是由突变的错误分布所决定的。因此，在将来诊断、预测和预防疾病的时候，必须要考虑突变的位置。
