基因工程的基本概念.ppt

,通過研究“基因敲除”的耗子將幫助研究人類的癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳的關(guān)系。,轉(zhuǎn)基因羊 具有生長快、毛質(zhì)、肉質(zhì)好、疾病少及耐粗飼料等優(yōu)點。,在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活潑的小猴“安迪”。 通過對“安迪”的研究我們可以簡單地引進如老年性癡呆病的基因、帕金森病基因等，加快針對這類疾病疫苗的開發(fā)研究。,甲生物,乙生物,新類型,基因敲除技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù),生物,新類型,definition,The formation of new combinations of heritable material by the insertion of nucleic acid molecules，produced by whatever means outside the cell， into any virus, bacterial plasmid or other vector system so as to allow their incorporation into a host organism in which they do not naturally occur but in which they are capable of continued propagation.,基因工程,5,2,3,4,1,6,7,8,9,基因工程的基本概念,基因工程的基本原理,基因工程所需的基本條件,基因工程的操作過程,目的基因的克隆與基因文庫的構(gòu)建,大腸桿菌基因工程,酵母基因工程,哺乳動物基因工程,高等植物基因工程,D 基因工程的基本形式,1 基因工程的基本概念,C 重組DNA技術(shù)與基因工程的基本用途,B 基因工程的基本定義,A 重組DNA技術(shù)的基本定義,A 重組DNA技術(shù)的基本定義,1 基因工程的基本概念,重組DNA技術(shù)是指將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。 因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。,基因重組：不同的DNA分子間發(fā)生共價連接形成重組DNA 分子。,制造帶有抗生素抗性基因或有產(chǎn)生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人類或其它生物體內(nèi)傳播。,1. 對環(huán)境的影響,2. 新型病毒的出現(xiàn),重新組合一種在自然見尚未發(fā)現(xiàn)的的生物性狀有可能給現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。,一、基因工程的安全隱患,基因工程的安全性,將腫瘤病毒或其它動物病毒的DNA引入細菌有可能擴大癌癥的發(fā)生范圍。,4. 人造生物擴散,新組成的重組DNA生物體的意外擴散可能會出現(xiàn)不同程度的潛在危險。,3. 癌癥擴散,1. 公眾的擔(dān)憂,二、重組DNA研究的安全準(zhǔn)則,1973年美國的公眾第一次公開表示擔(dān)心應(yīng)用重組DNA技術(shù)可能會培養(yǎng)出具有潛在危險性的新型微生物，從而給人類帶來難以預(yù)料的后果。,1974年美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）考慮到重組DNA的潛在危險，提請Paul Berg博士組成一個重組DNA咨詢委員會。,這個由11名分子生物學(xué)和重組DNA權(quán)威學(xué)者組成的委員會在同年7月發(fā)表公開信（science,158,303)，要求在沒有弄清楚重組DNA所涉及的危險性范圍和程度，以及在采取必要的防護措施之前，暫停兩類試驗（帶抗生素抗性和腫瘤病毒及動物病毒）。,2. 專家的態(tài)度,3.制定安全規(guī)則,1976年6月23日，NIH正式公布了“重組DNA研究的安全準(zhǔn)則”。,規(guī)定了安全防護（物理防護和生物防護）標(biāo)準(zhǔn)以及禁止若干類型的實驗。 1979年、1981年、1989年NIH又做了多次修改，放寬了許多限制。,分4級：P1P4級。,（1）實驗室的物理安全,4. 基因工程的安全措施,一般裝備良好的普通微生物實驗室。, P1級實驗室, P2 級實驗室,在P1級實驗室的基礎(chǔ)上還裝備有負壓的安全操作柜。,全負壓的實驗室，同時裝備安全操作柜。, P4級實驗室,專用的實驗大樓，周圍與其它建筑物應(yīng)有隔離帶。 具有最高安全防護措施。, P3 級實驗室,在自然環(huán)境中無法存活。,（2）實驗室的生物安全,分3 級（大腸桿菌）：EK1EK3級。, EK1級的大腸桿菌,在自然環(huán)境中一般都要死亡。, EK2-EK3級大腸桿菌,第一個“安全”菌株是K12（1976年），很不實用，已淘汰。,（3） 載體的安全,應(yīng)該是失去了自我遷移的能力。,不會自動從“安全”的菌株轉(zhuǎn)移到“不安全”的菌株中。 （容易構(gòu)建）。如pMB9，pBR322等。,B 基因工程的基本定義,1 基因工程的基本概念,基因工程是指重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達的設(shè)計與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細胞的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過程。,gene manipulation, gene cloning, recombinant DNA technology, genetic modification, new genetics, molecular agriculture,重組DNA技術(shù)相關(guān)概念,克隆(clone) 來自同一始祖的相同副本或拷貝的集合。,獲取同一拷貝的過程稱為克隆化(cloning)，即無性繁殖。,（一） DNA克隆,技術(shù)水平：分子克隆(molecular clone) 即DNA 克隆 細胞克隆 個體克?。▌游锘蛑参铮?DNA克隆 應(yīng)用酶學(xué)的方法，在體外將各種來源的遺傳物質(zhì)（同源的或異源的、原核的或真核的、天然的或人工的DNA）與載體DNA接合成一具有自我復(fù)制能力的DNA分子復(fù)制子(replicon)，繼而通過轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染宿主細胞，篩選出含有目的基因的轉(zhuǎn)化子細胞，再進行擴增提取獲得大量同一DNA分子，也稱基因克隆或重組DNA (recombinant DNA) 。,(二)目的基因,需要克隆的DNA片段。,編碼某種蛋白質(zhì),研究某基因結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系,研究某基因與疾病的關(guān)系,按照人的愿望設(shè)計和建造非天然的基因表達體系。,基因工程產(chǎn)品,cDNA： 經(jīng)反轉(zhuǎn)錄合成的、與mRNA互補的DNA鏈。 基因組DNA： 代表一個細胞或生物體整套遺傳信息的所有DNA序列。,基因工程 細胞工程 發(fā)酵工程 酶工程,生物工程,1、概念：也叫生物技術(shù)，是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。,2、特點：以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，運用先進的科學(xué)原理和工程技術(shù)手段來加工或改造生物材料，如DNA、蛋白質(zhì)、染色體、細胞等，從而生產(chǎn)出人類所需要的生物或生物制品。,3、內(nèi)容：,地位：,現(xiàn)代科技革命,高新技術(shù),生物技術(shù),基因工程,基因克隆,概念：一般指利用分子生物學(xué)的手段 ，在體外操縱、改造、重建細胞的基因組，從而使生物體的遺傳性狀發(fā)生定向變異，獲得人們所需的性狀。 特點：基因工程能夠打破種屬的界限，在基因水平上改變生物遺傳性，并通過工程化手段為人類提供有用的產(chǎn)品及服務(wù)。,基因工程,由于基因工程是在分子水平上進行操作，最終是為了創(chuàng)造出人們所需要的新品種，因而它可以突破物種間的遺傳障礙，大跨度的超越物種間的不親和性。 比如在基因工程中最常使用的大腸桿菌，它是一種原核生物，但它卻能大量表達來自于人類的某些基因。例如各種人的多肽生長因子基因就可用大腸桿菌來生產(chǎn)。 如果用常規(guī)的育種技術(shù)來做同一項工作，那么成功的機會應(yīng)為零。因此，科學(xué)家們可以利用基因工程實現(xiàn)人類的各種物種改良的愿望。,因為現(xiàn)在生活在地球上的各種生物都是經(jīng)過長期的生物進化演變而來，雖然不能說它們都很能適應(yīng)現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境，但至少可以說它們基本上都能適應(yīng)當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境。 這也就是說，每種生物體內(nèi)或細胞內(nèi)都處于精巧的調(diào)節(jié)控制和平衡之中。當(dāng)用基因工程方法引入一段外源基因片段后，原有的平衡可能被打破，有可能導(dǎo)致細胞內(nèi)的生物學(xué)功能發(fā)生紊亂，最后有可能導(dǎo)致細胞生長緩慢乃至細胞死亡。 很顯然，開展基因工程研究的目的既要使細胞象往常一樣正常生長，又要使細胞產(chǎn)生甚至大量產(chǎn)生人類所需要的外源基因表達產(chǎn)物。,？,2.基因、DNA、染色體 之間是怎樣的關(guān)系？,核糖體,基因的結(jié)構(gòu),（原核細胞）,RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合。轉(zhuǎn)錄開始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動，并與DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來。,能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，也就是說能夠編碼蛋白質(zhì),不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì),非編碼區(qū)：,編碼區(qū),真核細胞的基因結(jié)構(gòu),能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子,不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子，內(nèi)含子能轉(zhuǎn)錄為信使RNA,內(nèi)含子:,外顯子:,人的血紅蛋白中，有一種蛋白質(zhì)叫做珠蛋白，它的基因有1700個堿基對，其中有3個外顯子和2個內(nèi)含子，能夠編碼146個氨基酸，其外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例是多少,人的一種凝血因子的基因，在它的186000個堿基對中，有26個外顯子和25個內(nèi)含子，能夠編碼2552個氨基酸，其外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例是多少=26%,25523186000100%=4%,原核生物基因表達的調(diào)控,乳糖代謝基因表達調(diào)控圖解：(沒有乳糖時),lacZ,lacY,lacA,調(diào)節(jié)基因,啟動子,操縱基因,結(jié)構(gòu)基因,RNA聚合酶,信使RNA,轉(zhuǎn)錄,翻譯,阻抑物與 操縱基因 結(jié)合，結(jié) 構(gòu)基因轉(zhuǎn) 錄受阻,阻抑物,原核生物基因表達的調(diào)控,乳糖代謝基因表達調(diào)控圖解：(有乳糖時),lacZ,lacY,lacA,調(diào)節(jié)基因,啟動子,操縱基因,結(jié)構(gòu)基因,RNA聚合酶,信使RNA,轉(zhuǎn)錄,翻譯,阻抑物與乳糖結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生了改變，因而不能與操縱基因結(jié)合，使得結(jié)構(gòu)基因進行轉(zhuǎn)錄。,阻抑物,乳糖,轉(zhuǎn)錄,半乳糖苷酶,酶,酶,C 重組DNA技術(shù)與基因工程的基本用途,1 基因工程的基本概念,分離、擴增、鑒定、研究、整理生物信息資源,大規(guī)模生產(chǎn)生物活性物質(zhì),設(shè)計、構(gòu)建生物的新性狀甚至新物種,大規(guī)模生產(chǎn)生物活性物質(zhì),工程細胞,基因工程 蛋白質(zhì)工程 途徑工程,發(fā)酵工程 細胞工程,分離工程,酶,酶工程,分 離 工 程,野生細胞,野生細胞,生物活性物質(zhì),、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生,我國生產(chǎn)的部分基因 工程疫苗和藥物, 基因工程藥品的生產(chǎn),許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。,微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛毎麅?nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,1976年，27歲的風(fēng)險投資人Robert Swanson與University of California的教授Herb Boyer共飲了幾杯啤酒，討論了基因工程技術(shù)的商業(yè)前景。討論結(jié)束時，他們決定建立一個公司，并取名為Genentech（Genetic Engineering Technology）。,第一個基因工程公司在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的滿腹懷疑中誕生了！,Genentech的驕人業(yè)績,胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!,干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。,重組DNA醫(yī)藥產(chǎn)品,美國已批準(zhǔn)上市的基因工程藥物（1997.7）,中國已經(jīng)批準(zhǔn)上市的基因工程藥物（1998.5）, 基因診斷與基因治療,運用基因工程設(shè)計制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。,基因診斷(genetic diagnosis)是利用分子生物學(xué)及分子遺傳的技術(shù)和原理，在DNA水平分析、鑒定遺傳疾病所涉及基因的置換、缺失或插入等突變。,基因診斷,基本過程,區(qū)分或鑒定DNA的異常,分離、擴增待測的DNA片斷,標(biāo)準(zhǔn) . 能正確擴增靶基因； . 能準(zhǔn)確區(qū)分單個堿基的差別； . 本底或噪聲低，不干擾DNA的鑒定; . 便于完全自動化操作，適合大面積、大人群普查。,基因診斷的技術(shù)和方法 1.核酸分子雜交 實質(zhì)上是用已知序列的DNA或RNA片段作為探針與待測樣品的DNA或RNA序列進行核酸分子雜交。是基因診斷最基本的技術(shù)之一。 2.PCR法 3.分子探針：分子探針是指特定的已知核酸片段，能與互補核酸序列退火雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。 滿足：（1）必須是單鏈核酸，（2）帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。,生物芯片,從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜。從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。,基因治療,定義 基因治療(gene therapy)是向有功能缺陷的細胞補充相應(yīng)功能的基因，以糾正或補償其基因的缺陷，從而達到治療的目的。,方式 體細胞基因治療 (somatic cell gene therapy) 性細胞基因治療 (germ line gene therapy),1. 產(chǎn)前診斷 2. 攜帶者測試 3. 癥候前診斷 4. 遺傳病易感性,遺傳疾病的預(yù)防,醫(yī)藥,藥物基因組學(xué),人工設(shè)計,克隆P450s,疾病的動物模型,治療性小分子,植物,微生物,診斷用蛋白,治療性蛋白,微生物,動物,疫苗,植物,微生物,治療性核酸,基因治療,基因修復(fù),反義藥物,DNA疫苗,診斷性核酸,遺傳病,傳染病,1. 提高植物的光合作用效率,改變與光合作用有關(guān)的酶的結(jié)構(gòu)和組成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。,（1）提高CO2的固定率,改變光能交換系統(tǒng)的分子的基因結(jié)構(gòu)。,（2）提高光能吸收率和轉(zhuǎn)化率,、基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè),使非固氮植物轉(zhuǎn)變?yōu)楣痰参锘蚰芘c根瘤菌共生固氮。,2. 提高豆科植物的固氮效率,是農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的主要內(nèi)容。 是將克隆到的特殊基因?qū)胧荏w植物，使之增加一些優(yōu)質(zhì)性狀（高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、抗蟲、抗病等）。,3. 轉(zhuǎn)基因植物,世界各國轉(zhuǎn)基因作物大田釋放情況（1987.1-1998.4）,中國已經(jīng)批準(zhǔn)進入大田的轉(zhuǎn)基因植物（1998.3）,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯,不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,將外源基因?qū)雱游锛毎?，并在基因組內(nèi)穩(wěn)定整合，遺傳給后代。 使動物成為生物反應(yīng)器生產(chǎn)有用的活性蛋白等。,4. 轉(zhuǎn)基因動物,在乳汁中分泌人組織纖溶酶源激活物（TPA）和尿激酶的轉(zhuǎn)基因小鼠； 分泌a1抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因山羊等。,生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠,導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠,超級動物,特殊動物,3、基因工程與環(huán)境保護, 環(huán)境監(jiān)測： 基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。,1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來,利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。, 環(huán)境污染治理： 基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。,通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。,4、基因工程在工業(yè)中的應(yīng)用,克隆各種參與纖維素降解的酶的基因，導(dǎo)入釀酒酵母，就可能利用廉價的纖維素來生產(chǎn)葡萄糖，發(fā)酵成酒。,用外源基因改造釀酒酵母，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的啤酒?；蛴冕劸平湍干a(chǎn)蛋白質(zhì)等。,1. 纖維素的開發(fā)利用,2. 釀酒工業(yè),D 基因工程的基本形式,1 基因工程的基本概念,第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表達 經(jīng)典基因工程,第二代基因工程 蛋白編碼基因的定向誘變 蛋白質(zhì)工程,第三代基因工程 代謝信息途徑的修飾重構(gòu) 途徑工程,第四代基因工程 基因組或染色體的轉(zhuǎn)移 基因組工程,蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別,蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程自誕生之日起，就與基因工程密不可分。 基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進行表達，它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)工程則更進一步。它可以根據(jù)對分子預(yù)先設(shè)計的方案，通過對天然蛋白質(zhì)的基因進行改造，來實現(xiàn)對它所編碼的蛋白質(zhì)進行改造。因此，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的、具有了人類所需要的優(yōu)點的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過漫長的進化過程而形成的，而蛋白質(zhì)工程對天然蛋白質(zhì)的改造，好比是在實驗室里加快了進化的過程。,對天然蛋白質(zhì)改造的幾個層次,對天然蛋白質(zhì)的改造，可以籠統(tǒng)地分為3個層次：小改、中改和大改。 小改 是對天然蛋白質(zhì)的一個或幾個氨基酸殘基進行修改。它往往利用點突變的技術(shù)，在維持蛋白質(zhì)原有功能的基礎(chǔ)上，改進某一些性質(zhì)特點。例如，在核糖核酸酶內(nèi)部引入二硫鍵以增強其熱穩(wěn)定性。又如，修改與胰島素分子間聚合作用有關(guān)的表面殘基，使其更容易解離成有活性的單體分子，從而使這種胰島素成為速效型藥物。,對天然蛋白質(zhì)改造的幾個層次,中改 則是對蛋白質(zhì)分子中某些結(jié)構(gòu)單元或肽段進行分子裁剪，在不同的蛋白質(zhì)分子之間替換結(jié)構(gòu)單元，以期得到新的功能組合。一個成功的例子是將小鼠的抗體蛋白分子上識別抗原的部分，與人抗體分子上引起免疫反應(yīng)的功能部分，通過基因拼接的辦法結(jié)合在一起，得到的嵌合分子既具有鼠的抗體抗原專一性，能引起人的免疫反應(yīng)、同時又不會引起人體排異反應(yīng)。這個實驗有重要的醫(yī)學(xué)價值，可能提供一條途徑，即利用鼠的抗體，通過蛋白質(zhì)工程來生產(chǎn)能為人體所用的抗體。,對天然蛋白質(zhì)改造的幾個層次,大改 更確切地說是重新設(shè)計與合成自然界本不存在的蛋白質(zhì)分子。即從蛋白質(zhì)的氨基酸組成和順序出發(fā)，設(shè)計并制造出一個全新的蛋白質(zhì)，并使之具有特定的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的功能。,“基因?qū)＜摇闭埐灰圃旎虻纳裨?不久的幾年內(nèi)，可以得到一個完整的人類基因組序列。這是沒有疑問的。但是，得到完整的序列雖相當(dāng)容易，而要讀懂它卻是極其困難的。人類基因組中究竟有多少個基因？這些基因是如何調(diào)控的？這些基因都編碼什么樣的蛋白質(zhì)？這些蛋白質(zhì)又有什么樣的結(jié)構(gòu)和功能？彼此之間如何相互反應(yīng)？只有完整地回答了這些問題，才可以說有了“一本完整地講述人體構(gòu)造和運轉(zhuǎn)情況的指南”，而這些工作的難度，比用儀器自動測定基因序列不知要難上多少倍，許多技術(shù)問題都還有待解決（比如我們就還無法根據(jù)DNA序列百分之百地確定基因，而這是人類基因組計劃不能不做的），絕對不是“不久的幾年內(nèi)”就能完成的，甚至在我們的有生之年也未必能見到其完成。而要完整地了解蛋白質(zhì)、基因的多態(tài)性，了解遺傳的個體多樣性，更是遙遙無期的事。,天生的不都是基因決定的,從事分子遺傳學(xué)研究的人，往往有基因決定一切的印象，在小試管加入己知的基因，就可以預(yù)料會得到其結(jié)果，屢試不爽。但是，任何合格的研究者也都清楚，體外的實驗結(jié)果不能簡單地推廣到體內(nèi)，在試管中由基因決定的結(jié)果，在細胞中未必就如此。原因之一，是因為試管中的化學(xué)分子數(shù)目都是大大過量。均勻分布的，而細胞中的化學(xué)分子數(shù)目則是有限的（比如體外一次實驗所用的DNA數(shù)目多得難以數(shù)計，而每個細胞卻只有兩份DNA），局部的分子濃度不同，從而導(dǎo)致了細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)帶有很大程度的隨機性。,天生的不都是基因決定的,同一個細胞的后代屬性各不相同（比如分裂期不同），主要是由于分子過程的隨機性，而不是罕見的基因突變（同樣是隨機的）引起的。這種隨機性，使得不論是基因決定論，還是環(huán)境決定論，甚至是基因加環(huán)境決定論，統(tǒng)而言之，一切的決定論，都無法成立?；蛲耆嗤募毎寺。谕耆嗤沫h(huán)境下發(fā)育，也會得到不盡相同的結(jié)果，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上，被稱為“發(fā)育噪音”（developmental noisy）。,天生的不都是基因決定的,目前關(guān)于大腦發(fā)育的前沿理論，是“選擇理論”，其要點是，在大腦發(fā)育過程中，神經(jīng)元隨機地生長形成，隨機地連接，在外界刺激下，有的連接被加強，有的則消失。這種以隨機性為基礎(chǔ)的選擇性發(fā)育的結(jié)果，導(dǎo)致了一個人天生的性格和天賦，但是它既非決定于基因，也非決定于環(huán)境，發(fā)育過程的隨機因素在其中占了相當(dāng)大的比重。操縱基因是可能的，控制環(huán)境也是可能的，但是要控制細胞內(nèi)分子反應(yīng)的隨機因素，卻是不可能的。因此，要隨心所欲地控制發(fā)育結(jié)果，也就是不可能的。,人類的生物學(xué)特征是既同一又多樣的,遺傳學(xué)家早就意識到人類的生物學(xué)特征是既同一又多樣的。同一，是因為所有的現(xiàn)代人都是大約20萬年前從同一個人群繁衍下來的，分布各地的各個所謂種族也彼此雜居、通婚，因此人類身體特征的變異，并不具有明顯的界限，而是一條連續(xù)的譜帶。因此將人類劃分為幾個種族，只有社會、文化意義，沒有生物學(xué)意義。我們沒能發(fā)現(xiàn)任何決定種族的基因。有些等位基因（比如ABO血型基因）在不同的種族中的分布有所不同，但是那也只是頻率的不同，并非質(zhì)的不同。有時，我們也的確能夠發(fā)現(xiàn)某種等位基因只存在于某個種族，比如線粒體DNA上有一個所謂“亞洲等位基因”，但是具有這種基因的人在那個種族中也只占了少數(shù)，比如在亞洲大陸只有