科學(xué)家有望破解占比98%的人類基因組暗物質(zhì)的奧秘(人類的基因密碼全都破譯了嗎？)

科學(xué)家有望破解占比98%的人類基因組暗物質(zhì)的奧秘

2017年2月13日 訊 /生物谷BIOON/ --2003年研究人員完成了人類基因組計劃項目，共對人類基因組中所有30億個堿基對進行了測序，很多人認為我們機體的DNA是一本開放的百科全書，但一個令人困惑的問題很快也會出現(xiàn)，盡管科學(xué)家們對這本書進行了翻譯，但僅僅只是解釋了其中很少一部分內(nèi)容。

機體中有高達98%的DNA并不會編碼產(chǎn)生蛋白質(zhì)，很多基因組暗物質(zhì)被認為是一些非功能的進化殘留物，然而在這些非編碼DNA中隱藏了很多至關(guān)重要的調(diào)節(jié)性原件，其能夠控制數(shù)千個基因的活性，此外，這些原件在多種疾病發(fā)生中也扮演著非常關(guān)鍵的角色，比如癌癥、心臟病、自閉癥等，同時這些原件也能為科學(xué)家們開發(fā)新型療法提供新的線索。

為了繪制圖譜并且解釋人類基因組中功能性序列的功能，2月2日美國國立衛(wèi)生研究院發(fā)布了一項資金用于資助5個有特色的研究中心，其中就包括舊金山的兩個研究中心，旨在研究這些調(diào)節(jié)性原件如何影響基因表達乃至影響基因的行為。這項研究計劃中，研究人員將會利用最新的研究技術(shù)，比如基因編輯技術(shù)來深入探究人類生物學(xué)的本質(zhì)，從而有望未來幫助開發(fā)出治療復(fù)雜遺傳性疾病的新型療法。

基因組入門的重要性

當(dāng)人類基因組計劃表現(xiàn)出明顯的不足時，2003年9月美國國家基因組研究所（National Human Genome Research Institute）發(fā)起了一項名為ENCODE的研究計劃（DNA原件百科全書研究計劃），這項計劃的目的就是尋找人類基因組中所有的功能性區(qū)域，以及這些區(qū)域是否會形成基因。研究者Elise Feingold說道，人類基因組計劃繪制出了人類基因組中的元件信息，但其并未告訴我們一些“語法”信息，比如標(biāo)點在哪里，從哪里開始，又從哪里結(jié)束，這就是ENCODE計劃未來所要研究的。

研究者支出，我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百萬個非編碼的字母序列能夠發(fā)揮必要的調(diào)節(jié)性功能，就好像在不同類型的細胞中開啟或關(guān)閉基因的表達，然而，如今研究者們已經(jīng)證實這些調(diào)節(jié)性的序列具有重要的功能，但其并不知道每一個序列所發(fā)揮的功能，或者是哪些基因會受到影響，這是因為這些序列通常距離其靶向基因的距離較遠，此外，在不同類型的細胞中還有很多序列發(fā)揮著不同的效應(yīng)。

美國國家基因組研究所發(fā)起的這項研究計劃能夠使得5個研究中心對這些調(diào)節(jié)性序列的功能以及基因靶點進行準(zhǔn)確研究，這5個研究中心分別是兩個位于加州大學(xué)的研究中心（研究者Nadav Ahituv和Yin Shen博士），其它三個分別位于斯坦福大學(xué)、康奈爾大學(xué)以及勞倫斯伯克利國家實驗室，此外這些研究中心還將會繼續(xù)關(guān)注圖譜的繪制、計算機分析、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)工作。

細胞條形碼揭示調(diào)節(jié)性功能

新技術(shù)的使用能夠更加容易地幫助研究人員鑒別出調(diào)節(jié)性序列的功能和靶點，如今科學(xué)家們也能夠更好地操控細胞來獲取關(guān)于DNA的更多信息，在高通量篩選技術(shù)的幫助下，研究人員就可以大批量地進行研究，在一項實驗中對數(shù)千個序列進行檢測。研究者Ahituv教授表示，通常我們很難對基因組中的一些非編碼部分的功能進行檢測，對于一個基因而言，我們很容易評估其效應(yīng)，因為基因編碼的相關(guān)蛋白也會發(fā)生改變，但對于調(diào)節(jié)性序列而言，你并不知道DNA的改變會發(fā)生什么，因此我們往往很難預(yù)測其功能性的結(jié)果輸出。

研究者Ahituv和Shen都能夠利用創(chuàng)新性的技術(shù)來對增強子序列進行研究，增強子在基因表達過程中扮演著重要的角色，機體中每個細胞都包含著相同的DNA，確定一個細胞是皮膚細胞或腦細胞亦或者是心臟細胞主要看其基因的表達和關(guān)閉情況，增強子就是其中的秘密開關(guān)，其能夠開啟細胞類型的特殊基因的表達。

剔除序列來研究其所扮演的角色

研究者Shen能夠采用一種不同的方法來對調(diào)節(jié)性序列的功能進行特性分析，在同研究者Bing Ren進行合作研究后，她開發(fā)出了一種高通量的CRISPR-Cas9的篩選方法來檢測非編碼序列的功能，如今兩位研究者開始利用這種方法鑒別具有調(diào)節(jié)性功能的序列以及其尋找其所影響的基因。Shen將會利用CRISPR對大量細胞中成千上萬個調(diào)節(jié)性原件進行編輯，并且追蹤對60對基因進行編輯后引發(fā)的效應(yīng)。

這項研究工作中，每個細胞都會被編程來反映兩種熒光顏色（每一個對應(yīng)一種基因），如果細胞中的光熄滅了，科學(xué)家們就知道其中一種基于CRISPR的序列編輯所影響的靶基因了，最后一步就是對每個細胞中的DNA進行測序來確定基因表達改變所誘發(fā)的調(diào)節(jié)性序列的編輯。通過監(jiān)測共表達基因的顏色，研究者Shen就能夠闡明多個功能性序列和多個基因之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，而這遠遠高于傳統(tǒng)測序技術(shù)的搜尋范圍。Shen說道，直到最近CRISPR技術(shù)被開發(fā)，此前我們并不可能大規(guī)模對非編碼序列進行遺傳化操作，如今對CRISPR技術(shù)進行放大后我們就能夠在一項實驗中對數(shù)千個調(diào)節(jié)性序列進行篩選，這種方法不僅能夠告訴我們細胞中的哪些序列能夠發(fā)揮作用，而且還能夠幫助發(fā)現(xiàn)這些序列所調(diào)節(jié)的靶向基因。

利用暗物質(zhì)DNA能夠治療疾病嗎？

通過對數(shù)千個調(diào)節(jié)性序列的功能進行分類，研究者Shen和Ahituv希望能夠制定出新規(guī)則來揭示如何預(yù)測以及干擾其他序列功能的機制，這不僅能夠幫助闡明基因組暗物質(zhì)的角色，還能夠為開發(fā)治療復(fù)雜遺傳性疾病的新型療法提供治療靶點。Ahituv說道，目前我們發(fā)現(xiàn)很多疾病都和調(diào)節(jié)性序列直接相關(guān)，比如對常見疾?。ㄌ悄虿?、癌癥以及自閉癥）進行全基因組關(guān)聯(lián)性研究中研究者就發(fā)現(xiàn)，90%的疾病相關(guān)的DNA突變都位于非編碼的DNA中，因此并這不是一個發(fā)生了改變的基因，而是調(diào)節(jié)該基因的區(qū)域。

隨著對人類基因組測序的價格明顯下降，目前很多人都在討論利用精準(zhǔn)化療法來治療多種嚴(yán)重的人類疾病，然而如何解釋非編碼DNA中的這些突變對研究者而言仍然非常困難。最后研究者Shen表示，如果我們能夠?qū)@些調(diào)節(jié)性序列的靶基因進行鑒別以及特性研究，那么我們就能夠開始闡明這些調(diào)節(jié)性序列突變后誘發(fā)疾病的分子機制了，最終我們或許就能夠通過糾正這些調(diào)節(jié)性序列的突變來治療復(fù)雜的人類疾病了。

人類的基因密碼全都破譯了嗎？

首先，什么是基因密碼？現(xiàn)在的人類基因組計劃的狀況是，人類基因組序列圖譜已經(jīng)完成了，也就是通常說的我們已經(jīng)得到了完成圖，但這也只是說我們知道了被測序人類的基因組的ATGC組成的基本序列信息，根據(jù)這個完成圖我們預(yù)測人類的基因總數(shù)在3萬~4萬左右，但其中已經(jīng)經(jīng)過實驗驗證的只有很小的一小部分，若說是搞清楚了它的功能的基因，那就更是滄海一粟了，所以如果說基因密碼都被破譯還有點兒早，甚至我們都不是很肯定一些基因的具體邊界。所以，你可以說我們破譯了基因組，但不能說破譯了所有的基因密碼。
關(guān)于平均壽命，人類的技術(shù)還沒達到那個地步，就是個愿景罷了。例如曾經(jīng)有一度因為發(fā)現(xiàn)了端粒酶的功能（這好像還是我上高中的時候呢），人們就覺得人類體細胞無限增殖、永葆青春前途光明，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)原來細胞癌變的一個機制就是端粒酶功能異常導(dǎo)致的體細胞無限增殖。更何況，現(xiàn)在的基因調(diào)節(jié)運用到人的身上，還有眾多倫理問題、技術(shù)問題、安全問題等等，所以靠基因調(diào)整把人的平均壽命延長還只是個實驗室想法階段。
回頭又看了一下你的補充，“如果全都破譯了”，那要看“破譯”到什么程度了，如果是把每個基因確定出來，那還不夠，但如果把所有基因以及基因之間的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、生化機制都搞清楚了，甚至如果把細胞在特定周期階段、特定分化組織、特定微觀環(huán)境等等特定條件下的基因行為搞清楚，就憑現(xiàn)在已有的實驗手段，別說延長壽命了，就是造個獅身人面的斯芬克斯都沒問題，何況僅僅是延長個幾十年壽命？直接做出一個龜仙人，可以擁有千年壽命了（開個玩笑:)）。

什么是人類基因組計劃？中國科學(xué)家起了什么作用？

人類基因組計劃的研究現(xiàn)狀與展望------發(fā)表日期：2004年3月30日

一、研究現(xiàn)狀
1、人類基因組測序
1990年～1998年，人類基因組序列已完成和正在測序的共計約330Mb，占人基因組的11％左右；已識別出人類疾病相關(guān)的基因200個左右。此外，細菌、古細菌、支原體和酵母等17種生物的全基因組的測序已經(jīng)完成。
值得一提的是，企業(yè)與研究部門的攜手，將大大地促進測序工作的完成。美國的基因組研究所（The Institute of Genome Research, TIGR）與PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年內(nèi)投資2億美元，預(yù)計于2002年完成全序列的測定。這一進度將比美國政府資助的HGP的預(yù)定目標(biāo)提前三年。美國加州的一家遺傳學(xué)數(shù)據(jù)公司(Incyte)宣布（1998年〕，兩年內(nèi)測定基因組中的蛋白質(zhì)編碼序列以及密碼子中的單核苷酸的多態(tài)性，最后將繪制一幅人的10萬個基因的定位圖。與Incyte公司合作的HGS（Human Genome Science）公司的負責(zé)人宣稱，截止1998年8月，該公司已鑒定出10萬多個基因（人體基因約為12萬個），并且得到了95％以上基因的EST（expressed sequence tag）或其部分序列。
1998年9月14日美國國家人類基因組計劃研究所（NHGRI）和美國能源部基因組研究計劃的負責(zé)人在一次咨詢會議上宣布，美國政府資助的人類基因組計劃將于2001年完成大部分蛋白質(zhì)編碼區(qū)的測序，約占基因組的三分之一，測序的差錯率不超過萬分之一。同時還要完成一幅“工作草圖”，至少覆蓋基因組的90％，差錯率為百分之一。2003年完成基因組測序，差錯率為萬分之一。這一時間表顯示，計劃將比開始的目標(biāo)提前兩年完成。
2、疾病基因的定位克隆
人類基因組計劃的直接動因是要解決包括腫瘤在內(nèi)的人類疾病的分子遺傳學(xué)問題。6000多個單基因遺傳病和多種大面積危害人類健康的多基因遺傳病的致病基因及相關(guān)基因，代表了對人類基因中結(jié)構(gòu)和功能完整性至關(guān)重要的組成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占據(jù)著核心位置，也是計劃實施以來成果最顯著的部分。
在遺傳和物理作圖工作的帶動下，疾病基因的定位、克隆和鑒定研究已形成了，從表位→蛋白質(zhì)→基因的傳統(tǒng)途徑轉(zhuǎn)向“反求遺傳學(xué)”或“定位克隆法”的全新思路。隨著人類基因圖的構(gòu)成，3000多個人類基因已被精確地定位于染色體的各個區(qū)域。今后，一旦某個疾病位點被定位，就可以從局部的基因圖中遴選出相關(guān)基因進行分析。這種被稱為“定位候選克隆”的策略，將大大提高發(fā)現(xiàn)疾病基因的效率。
3、多基因病的研究
目前，人類疾病的基因組學(xué)研究已進入到多基因疾病這一難點。由于多基因疾病不遵循孟德爾遺傳規(guī)律，難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標(biāo)記的選擇、數(shù)學(xué)模型的建立、統(tǒng)計方法的 改進等方面進行艱苦的努力。近來也有學(xué)者提出，用比較基因表達譜的方法來識別疾病狀態(tài)下基因的激活或受抑。實際上，“癌腫基因組解剖學(xué)計劃（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在這方面的嘗試。
4、中國的人類基因組研究
國際HGP 研究的飛速發(fā)展和日趨激烈的基因搶奪戰(zhàn)已引起了中國政府和科學(xué)界的高度重視。在政府的資助和一批高水平的生命科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)下，我國已建成了一批實力較強的國家級生命科學(xué)重點實驗室，組建了北京、上海人類基因組研究中心。有了研究人類基因組的條件和基礎(chǔ)，并引進和建立了一批基因組研究中的新技術(shù)。中國的HGP在多民族基因保存、基因組多樣性的比較研究方面取得了令人滿意的成果，同時在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了較大進展。
首先建立了寡核苷酸引物介導(dǎo)的人類高分辨染色體顯微切割和顯微基因克隆技術(shù)；已建立的17種染色體特異性DNA文庫和24種染色體區(qū)特異性DNA文庫及其探針；構(gòu)建了人X染色體YAC圖譜，已完成了人X染色體Xp11.2-p21.3跨度的約35cM STS－YAC圖譜的構(gòu)建；建立了YAC－cDNA篩選技術(shù)。
目前的研究工作還包括: 疾病和功能相關(guān)新基因的分離、測序和克隆的技術(shù)和方法學(xué)的創(chuàng)新研究；中國少數(shù)民族HLA分型研究及特種基因的分析； 人胎腦cDNA文庫的構(gòu)建和新基因的克隆研究。
中國是世界上人口最多的國家，有56 個民族和極為豐富的病種資源，并且由于長期的社會封閉，在一些地區(qū)形成了極為難得的族群和遺傳隔離群，一些多世代、多個體的大家系具有典型的遺傳性狀，這些都是克隆相關(guān)基因的寶貴材料。但是，由于我國的HGP 研究工作起步較晚、底子薄、資金投入不足，缺乏一支穩(wěn)定的、高素質(zhì)的青年生力軍， 我國的HGP 研究工作與國外近年來的驚人發(fā)展速度相比，差距還很大，并且有進一步加大的危險。如果我們在這場基因爭奪戰(zhàn)中不能堅守住自己的陣地，那么在21 世紀(jì)的競爭中我們又將處于被動地位：我們不能自由地應(yīng)用基因診斷和基因治療的權(quán)力，我們不能自由地進行生物藥物的生產(chǎn)和開發(fā)，我們亦不能自由地推動其他基因相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
二、展望
1、生命科學(xué)工業(yè)的形成
由于基因組研究與制藥、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、食品、化學(xué)、化妝品、環(huán)境、能源和計算機等工業(yè)部門密切相關(guān)，更重要的是基因組的研究可以轉(zhuǎn)化為巨大的生產(chǎn)力，國際上一批大型制藥公司和化學(xué)工業(yè)公司大規(guī)模紛紛投巨資進軍基因組研究領(lǐng)域，形成了一個新的產(chǎn)業(yè)部門，即生命科學(xué)工業(yè)。
世界上一些大的制藥集團紛紛投資建立基因組研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合資組建了Novartis 公司，并斥資2.5億美元建立研究所，開展基因組研究工作。Smith Kline 公司花1.25億美元加快測序的進度，將藥物開發(fā)項目的25％建立在基因組學(xué)之上。Glaxo-Wellcome 在基因組研究領(lǐng)域投入4，700萬美元，將研究人員增加了一倍。
大型化學(xué)工業(yè)公司向生命科學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)軌。孟山都公司早在1985年就開始轉(zhuǎn)向生命科學(xué)工業(yè)。至1997年，該公司向生物技術(shù)和基因組研究的投入已高達66億美元。1998年4月，杜邦公司宣布改組成三個實業(yè)單位，由生命科學(xué)領(lǐng)頭。1998年5月，該公司又宣布放棄能源公司Conaco，將其改造成一家生命科學(xué)公司。Dow化學(xué)公司用9億美元購入Eli Lilly公司40％的股票，從事谷物和食品研究，后又成立了生命科學(xué)公司。Hoechst公司則出售了它的基本化學(xué)品部門，轉(zhuǎn)項投資生物技術(shù)和制藥。
傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和食品部門也出現(xiàn)了向生物技術(shù)和制藥合并的趨勢。Genzyme Transgenics 公司培養(yǎng)出的基因工程羊能以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶III，一群羊的酶產(chǎn)量相當(dāng)于投資1.15億美元工廠的產(chǎn)量。據(jù)估計，轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)的藥物成本是大規(guī)模細胞培養(yǎng)法的十分之一。一些公司還在研究生產(chǎn)能抗骨質(zhì)疏松的谷物，以及大規(guī)模生產(chǎn)和加工基因工程食品。
能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合。例如，用產(chǎn)甲烷菌Methanobacterium 作為一種新能源。用抗輻射的細菌Deinococcus radiodurans清除放射性物質(zhì)的污染，并在轉(zhuǎn)入tod基因后，在高輻射環(huán)境下清除多種有害化學(xué)物質(zhì)的污染。
2、功能基因組學(xué)
人類基因組計劃當(dāng)前的整體發(fā)展趨勢是什么？一方面，在順利實現(xiàn)遺傳圖和物理圖的制作后，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)正在向完成染色體的完整核酸序列圖的目標(biāo)奮進。另一方面，功能基因組學(xué)已提上議事日程。人類基因組計劃已開始進入由結(jié)構(gòu)基因組學(xué)向功能基因組學(xué)過渡、轉(zhuǎn)化的過程。在功能基因組學(xué)研究中，可能的核心問題有：基因組的表達及其調(diào)控、基因組的多樣性、模式生物體基因組研究等。
（1）基因組的表達及其調(diào)控
1）基因轉(zhuǎn)錄表達譜及其調(diào)控的研究
一個細胞的基因轉(zhuǎn)錄表達水平能夠精確而特異地反映其類型、發(fā)育階段以及反應(yīng)狀態(tài)，是功能基因組學(xué)的主要內(nèi)容之一。為了能夠全面地評價全部基因的表達，需要建立全新的工具系統(tǒng)，其定量敏感性水平應(yīng)達到小于1個拷貝/細胞，定性敏感性應(yīng)能夠區(qū)分剪接方式，還須達到檢測單細胞的能力。近年來發(fā)展的DNA微陣列技術(shù)，如DNA芯片，已有可能達到這一目標(biāo)。
研究基因轉(zhuǎn)錄表達不僅是為了獲得全基因組表達的數(shù)據(jù)，以作為數(shù)學(xué)聚類分析。關(guān)鍵問題是要解析控制整個發(fā)育過程或反應(yīng)通路的基因表達網(wǎng)絡(luò)的機制。網(wǎng)絡(luò)概念對于生理和病理條件下的基因表達調(diào)控都是十分重要的。一方面，大多數(shù)細胞中基因的產(chǎn)物都是與其它基因的產(chǎn)物互相作用的；另一方面，在發(fā)育過程中大多數(shù)的基因產(chǎn)物都是在多個時間和空間表達并發(fā)揮其功能，形成基因表達的多效性。在一個意義上，每個基因的表達模式只有放到它所在的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的大背景下，才會有真正的意義。進行這方面的研究，有必要建立高通量的小鼠胚胎原位雜交技術(shù)。
2）蛋白質(zhì)組學(xué)研究
蛋白質(zhì)組學(xué)研究是要從整體水平上研究蛋白質(zhì)的水平和修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的二維蛋白質(zhì)凝膠電泳的工作體系。首先用一個自動系統(tǒng)來提取人類細胞的蛋白質(zhì)，繼而用色譜儀進行部分分離，將每區(qū)段中的蛋白質(zhì)裂解，再用質(zhì)譜儀分析，并在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中通過特征分析來認識產(chǎn)生的多肽。
蛋白質(zhì)組研究的另一個重要內(nèi)容是建立蛋白質(zhì)相互關(guān)系的目錄。生物大分子之間的相互作用構(gòu)成了生命活動的基礎(chǔ)。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體（55個基因）獲得成功。如何在模式生物（如酵母）和人類基因組的研究中建立自動方法，認識不同的生化通路，是值得探討的問題。
3）生物信息學(xué)的應(yīng)用
目前，生物信息學(xué)已大量應(yīng)用于基因的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測。然而，利用生物信息學(xué)去發(fā)現(xiàn)基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能更為重要。模式生物體中越來越多的蛋白質(zhì)構(gòu)建編碼單位被識別，無疑為基因和蛋白質(zhì)同源關(guān)系的搜尋和家族的分類提供了極其寶貴的信息。同時，生物信息學(xué)的算法、程序也在不斷改善，使得不僅能夠從一級結(jié)構(gòu)，也能從估計結(jié)構(gòu)上發(fā)現(xiàn)同源關(guān)系。但是，利用計算機模擬所獲得的理論數(shù)據(jù)，還需要經(jīng)過實驗經(jīng)過的驗證和修正。
（2）基因組多樣性的研究
人類是一個具有多態(tài)性的群體。不同群體和個體在生物學(xué)性狀以及在對疾病的易感性與抗性上的差別，反映了進化過程中基因組與內(nèi)、外部環(huán)境相互作用的結(jié)果。開展人類基因組多樣性的系統(tǒng)研究，無論對于了解人類的起源和進化，還是對于生物醫(yī)學(xué)均會產(chǎn)生重大的影響。
1）對人類DNA的再測序
可以預(yù)測，在完成第一個人類基因組測序后，必然會出現(xiàn)對各人種、群體進行再測序和精細基因分型的熱潮。這些資料與人類學(xué)、語言學(xué)的資料項結(jié)合，將有可能建立一個全人類的數(shù)據(jù)庫資源，從而更好地了解人類的歷史和自身特征。另外，基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學(xué)的主要內(nèi)容之一，而群體遺傳學(xué)將日益成為生物醫(yī)藥研究中的主流工具。需要對各種常見多因素疾?。ㄈ绺哐獕骸⑻悄虿『途穹至寻Y等）的相關(guān)基因及癌腫相關(guān)基因在基因組水平進行大規(guī)模的再測序，以識別其變異序列。
2）對其它生物的測序
對進化過程各個階段的生物進行系統(tǒng)的比較DNA測序，將揭開生命35億年的進化史。這樣的研究不僅能勾畫出一張詳盡的系統(tǒng)進化樹，而且將顯示進化過程中最主要的變化所發(fā)生的時間及特點，比如新基因的出現(xiàn)和全基因組的復(fù)制。
認識不同生物中基因序列的保守性，將能夠使我們有效地認識約束基因及其產(chǎn)物的功能性的因素。對序列差異性的研究則有助于認識產(chǎn)生大自然多樣性的基礎(chǔ)。在不同生物體之間建立序列變異與基因表達的時空差異之間的相關(guān)性，將有助于揭示基因的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
（3）開展對模式生物體的研究
1）比較基因組研究
在人類基因組的研究中，模式生物體的研究占有極其重要的地位。盡管模式生物體的基因組的結(jié)構(gòu)相對簡單，但是它們的核心細胞過程和生化通路在很大程度上是保守的。這項研究的意義是：1〕有助于發(fā)展和檢驗新的相關(guān)技術(shù)，如大規(guī)模測序、大規(guī)模表達譜檢驗、大規(guī)模功能篩選等；2〕通過比較和鑒定，能夠了解基因組的進化，從而加速對人類基因組結(jié)構(gòu)和功能的了解；3〕模式生物體間的比較研究，為闡明基因表達機制提供了重要的線索。
目前對于基因組總體結(jié)構(gòu)組成方面的知識，主要來源于模式生物體的基因組序列分析。通過對不同物種間基因調(diào)控序列的計算機分析，已發(fā)現(xiàn)了一定比例的保守性核心調(diào)控序列。根據(jù)這些序列建立的表達模式數(shù)據(jù)庫對破譯基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了必要的條件。
2）功能缺失突變的研究
識別基因功能最有效的方法，可能是觀察基因表達被阻斷后在細胞和整體所產(chǎn)生的表型變化。在這方面，基因剔除方法（knock-out）是一項特別有用的工具。目前。國際上已開展了對酵母、線蟲和果蠅的大規(guī)模功能基因組學(xué)研究，其中進展最快的是酵母。歐共體為此專門建立了一個稱為EUROFAN(European Functional Analysis Network)的研究網(wǎng)絡(luò)。美國、加拿大和日本也啟動了類似的計劃。

隨著線蟲和果蠅基因組測序的完成，將來也可能開展對這兩種生物的類似性研究。一些突變株系和技術(shù)體系建立后，不僅能夠成為研究單基因功能的有效手段，而且為研究基因冗余性和基因間的相互作用等深層次問題奠定了基礎(chǔ)。小鼠作為哺乳動物中的代表性模式生物，在功能基因組學(xué)的研究中展有特殊的地位。同源重組技術(shù)可以破壞小鼠的任何一個基因，這種方法的缺點是費用高。利用點突變、缺失突變和插入突變造成的隨機突變是另一中可能的途徑。對于人體細胞而言，建立反義寡核苷酸和核酶瞬間阻斷基因表達的體系可能更加合適。蛋白質(zhì)水平的剔除術(shù)也許是說明基因功能最有力的手段。利用組合化學(xué)方法有望生產(chǎn)出化學(xué)剔除試劑，用于激活或失活各種蛋白質(zhì)。
總之，模式生物體的基因組計劃為人類基因組的研究提供了大量的信息。今后，模式生物體的研究方向是將人類基因組8～10萬個編碼基因的大部分轉(zhuǎn)化為已知生化功能的多成分核心機制。而要獲得酶一種人類進化保守性核心機制的精細途徑，以及它們的紊亂導(dǎo)致疾病的各種途徑的知識，將只能來自對人類自身的研究。
通過功能基因組學(xué)的研究，人類最終將將能夠了解哪些進化機制已經(jīng)確實發(fā)生，并考慮進化過程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發(fā)育問題的方法可能是，將蛋白質(zhì)功能域和調(diào)控順序進行重新的組合，建立新的基因網(wǎng)絡(luò)和形態(tài)發(fā)生通路。也就是說，未來的生物科學(xué)不僅能夠認識生物體是如何構(gòu)成和進化的，而且更為誘人的是產(chǎn)生構(gòu)建新的生物體的可能潛力。
參考資料：http://www.gzxq.com/zupei/ReadNews.asp?NewsID=30

美國"人類基因組計劃"

什么是人類基因組計劃

什么是人類基因組計劃

現(xiàn)代遺傳學(xué)家認為，基因是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段?；蛭挥谌旧w上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達。不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。

人類只有一個基因組，大約有5－10萬個基因。人類基因組計劃是美國科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個堿基對的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認識自我。計劃于1990年正式啟動，這一價值30億美元的計劃的目標(biāo)是，為30億個堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。打個比方，這一過程就好像以步行的方式畫出從北京到上海的路線圖，并標(biāo)明沿途的每一座山峰與山谷。雖然很慢，但非常精確。

隨著人類基因組逐漸被破譯，一張生命之圖將被繪就，人們的生活也將發(fā)生巨大變化?；蛩幬镆呀?jīng)走進人們的生活，利用基因治療更多的疾病不再是一個奢望。因為隨著我們對人類本身的了解邁上新的臺階，很多疾病的病因?qū)⒈唤议_，藥物就會設(shè)計得更好些，治療方案就能“對因下藥”，生活起居、飲食習(xí)慣有可能根據(jù)基因情況進行調(diào)整，人類的整體健康狀況將會提高，二十一世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。

利用基因，人們可以改良果蔬品種，提高農(nóng)作物的品質(zhì)，更多的轉(zhuǎn)基因植物和動物、食品將問世，人類可能在新世紀(jì)里培育出超級作物。通過控制人體的生化特性，人類將能夠恢復(fù)或修復(fù)人體細胞和器官的功能，甚至改變?nèi)祟惖倪M化過程。
人類基因組計劃帶來了什么？

從人類社會誕生以來，人類就沒有停止過對自身的思考。人類在探索，認識世界的過程中也不斷地提高對人類自身的認識。古代的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，近代的遺傳學(xué)說，進化論的確立，為人類更完全地認識自己奠定了堅實的基矗隨著人類在其他科技方面取得的巨大成功，生命科學(xué)的研究也越來越深入到了生命的根本奧秘中。

人類的遺傳信息以核苷酸順序的形式貯存在DNA分子中，它們以功能單位在染色體上占據(jù)一定的位置，構(gòu)成基因?；蚪M就是細胞內(nèi)遺傳信息的攜帶者——DNA的總體?；蚪M中不同的區(qū)域具有不同的功能,有些是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,有些是復(fù)制及轉(zhuǎn)錄的調(diào)控信號,有些區(qū)域的功能尚不清楚。基因組結(jié)構(gòu)是指不同功能區(qū)域在整個DNA分子中的分布情況。人類基因組包含著決定人類生、老、并死以及精神、行為等活動的全部遺傳信息。所以搞清楚核苷酸順序無疑將對人類最終完全解開遺傳之謎提供最直接的幫助。

1986年，著名生物學(xué)家、諾貝爾獎獲得者雷納托杜爾貝科（Renato Dulbecco）在Science雜志上率先提出“人類基因組計劃”（Human Genomic Project,簡稱HGP）。1990年10月，美國政府決定出資30億美元正式啟動“人類基因組計劃”，預(yù)期到2005年拿到人體的全部基因序列（共約30億個堿基對全序列）；隨后研究其相互作用和基因功能，從而揭開人類全部遺傳信息之謎，使人類對自身的認識達到一個新的高度。人類基因組計劃可以說是人類有史以來最為偉大的認識自身的世紀(jì)工程。此項計劃的實現(xiàn)，將對全人類的健康，生命的繁衍產(chǎn)生無止境的影響。按照設(shè)想，堿基對測序完畢之后，科學(xué)家將分析堿基如何組成基因以及各種基因有什么功用等。弄清全部基因的位置、結(jié)構(gòu)和功能，將為人類征服多種疑難病癥鋪平道路。

“人類基因組計劃”啟動以后，歐洲、日本、前蘇聯(lián)、巴西、印度、中國迅速跟進，紛紛加入到此項意義重大的研究中。我國于1999年7月在國際人類基因組注冊，得到完成人類3號染色體短臂上一個約30Mb區(qū)域的測序任務(wù)。該區(qū)域約占人類整個基因組的1％，簡稱“1％項目”。這標(biāo)志著我國已掌握生命科學(xué)領(lǐng)域中最前沿的大片段基因組測序技術(shù)，在開發(fā)和利用寶貴的基因資源上已處于與世界發(fā)達國家同步的地位，在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)中占了一席之地。

那么“人類基因組計劃”到底為什么具有如此大的魅力？吸引了如此多的國家和眾多的生物科學(xué)家參加到其中的研究？其實，對人類基因組的研究不僅僅地是一項科學(xué)研究，它很可能暗含著將是21世紀(jì)最大的商機。

基因是生物制藥產(chǎn)業(yè)的源頭、生長點和制高點，源于基因的技術(shù)拓展將是21世紀(jì)制藥企業(yè)開發(fā)新品的基矗目前，世界上各大制藥、化工和農(nóng)業(yè)公司都在積極地進行改組、合并和建立新聯(lián)盟，以通過基因相關(guān)的研究和開發(fā)加強自己的競爭實力。盡管基因產(chǎn)業(yè)所需的投資數(shù)目非常大，探索工作也非常艱辛（比如分離囊性纖維病變基因花了十年時間，耗資1.5億美元以上），但一旦拿到一個能夠編碼重要功能蛋白的基因后，其回報將是無比豐厚的——發(fā)現(xiàn)者可以獲取該基因的專利，科研人員可以之進行相關(guān)研究并設(shè)計相關(guān)的防治藥物，醫(yī)藥公司可在專利期滿之前獲取市場巨額壟斷利潤?？梢哉f，一個基因可以成就一家企業(yè)，甚至帶動一個產(chǎn)業(yè)。所以，對科學(xué)家來說，“人類基因組計劃”給他們帶來的是對人類自身認識的一次重大飛躍，是人類戰(zhàn)勝疾病的希望；而對于不惜血本投入大量資金讓科學(xué)家研究基因組的政府和企業(yè)，更多的看到的是研究成功后所帶來的市場壟斷和超巨額利潤。

于是，一場沒有硝煙但關(guān)系非同尋常的“基因戰(zhàn)”早以打響。國家與國家之間，官方研究項目與私營機構(gòu)之間都存在著異常激烈的競爭。今年5月24日，代表官方參與“人類基因組工程”的科學(xué)家宣布，將于6月15日公布首幅人類遺傳密碼“工作草圖”。同時，美國賽里拉（Celera）遺傳公司也透露，將在6月份發(fā)布自己的“工作草圖”。這意味著，破譯人類遺傳密碼的競賽已進入最后沖刺階段，決定人類生、老、并死以及精神、行為等活動的全部遺傳信息的奧秘即將被人類自己揭開，巨大的商機也開始向基因組研究的投資者招手。

人類基因組計劃被認為是人類最偉大的認識自身的科學(xué)探索之一，其意義甚至超過阿波羅登月計劃，我們?nèi)祟愰_始揭示隱藏在自身的奧秘，我們的生命和行為即將因為它而改變，它所帶來的是一場生命的革命，同時，它將以前所未有的力量沖擊人類的道德、倫理觀念。

掌握了自身基因組奧秘的人類將不再畏懼過去聞之色變的各種“癌”，我們可以改變與生即來的某些缺陷，我們甚至可以實現(xiàn)永葆青春。但是，我們又不得不擔(dān)心，因為和掌握核能力一樣，基因能給我們帶來福音，也能給我們帶來可怕的負面影響-----重組基因可以改變?nèi)祟惞逃械奶卣鳌?br>
二戰(zhàn)時期，希特勒就曾經(jīng)組織大量科學(xué)家研究如何“制造”出最優(yōu)秀的純種雅利安人，可當(dāng)時的科學(xué)沒有達到那一步的能力，但是，很可能就是20年后，這種想法完全可能實現(xiàn)。我們不但可以復(fù)制某個人，我們還能象工廠生產(chǎn)玩具一樣批量“生產(chǎn)”按顧客需要設(shè)計的，合乎數(shù)據(jù)規(guī)定的“人造人”！

前一段時間克隆生物的出現(xiàn)就引起了各方面的擔(dān)心和憂慮，如果“人造人”

真的出現(xiàn)了，我們該怎么辦呢？我們的下一代還能是自然的人嗎？我們固有的倫理、道德還能適用于我們將來的社會嗎？

“人類基因組計劃”的由來與發(fā)展（一）

人類基因組計劃這么一個劃時代的項目，是一個人提出的嗎？不是。這一計劃的孕育，經(jīng)歷了長達5年的時間，這五年里，在發(fā)達國家里，上致政府首要，下至平民百姓，都參與了這一場討論與最后的決策。而各國，首先是美國的科學(xué)家，作了大量的論證。各個學(xué)科持各種不同觀點的科學(xué)家各抒己見，充分體現(xiàn)了科學(xué)討論的平等與決策的民主。盡管幾度迷離，幾度彷徨，幾度反復(fù)，但最后，人類還是選擇了“人類基因組計劃”。人類基因組計劃的形成，從歷史上來說，有好幾條思路。

七十年代的人類疾病的“基因論”之說，無疑是人類基因組計劃的主要思路。不僅疾病與基因有關(guān)，人類的生存、出生、生長都與基因有關(guān)，都與DNA的序列有關(guān)。正如著名的諾貝爾獎獲得者，意大利的杜伯克在他發(fā)表的一篇文章，后來被稱為“人類基因組計劃”的“標(biāo)書”之中寫的：人類的DNA序列是人類的真諦。這個世界上的發(fā)生的一切，都與之息息相關(guān)。在策略上說，“人類基因組計劃”所采取的策略是“基因組學(xué)”這門科學(xué)的策略，正如基因是研究基因的科學(xué)一樣，顧名思義，“基因組學(xué)”就是研究基因組的科學(xué)。正如杜伯克說的：既然大家都知道基因的重要性，那我們就只有兩種選擇，一是“零敲碎打”，大家都去“個體作業(yè)”，去研究自己“喜歡”的、認為是重要的基因，而另一種選擇呢？則是前所未有的大膽說法：從整體上來搞清楚人類的整個基因組，集中力量先認識人類的所有基因。

因為人類基因組計劃的雄心太大、規(guī)模太大，要花的錢太多，因此政府部門、科學(xué)家、社會大眾，都有不少不贊成的意見。首先是這個計劃的必要性的問題，他們認為把納稅人的30億美元用來搞人的龐大無比的基因組序列，純粹是拿納稅人的錢開玩笑！其次是這個計劃的現(xiàn)實性，他們認為到2005年完成這個計劃是“吹?！?。說實在的，在那時能否如期完成，誰也心里無底。那時候，連現(xiàn)在的現(xiàn)代化的測序儀器的影子都還沒有。其三是科學(xué)研究領(lǐng)域的選擇問題，有點象“要為不可為”的想象：人類自然科學(xué)要研究的問題很多，為什么要上這樣的計劃？這筆錢也得花到別的地方也許更值得、更實際，有人還擔(dān)心“大科學(xué)”會影響小科學(xué)，“大中心”會危及小實驗室的生存。說的話也很難聽，如批評這個計劃是“過于偏激、過于集中，目標(biāo)過多、預(yù)算過大”。而得到的東西，只不過是“一張部件名單”。而對于這個計劃的具體項目，則更加刻薄，如“制圖”是在沙漠里建公路，“測序”是把“垃圾”分類，選擇“模式動物”是拼湊“諾亞方舟”。最后，認為基因組計劃建立的新的技術(shù)，是“不用現(xiàn)在的Saturn火箭”，而要追求奢侈、舒適的新航天飛機”，因為分離基因已有不少別的方法。

1990年美國剛開始“人類基因組計劃”，好多科學(xué)家還聯(lián)名寫信表示反對，結(jié)果原來的預(yù)算還被砍了3400萬美元，原計劃建的9個中心，每個中心年經(jīng)費400萬美元。被砍了只剩下3個，而每個中心的經(jīng)費只有200萬美元！主要的批評之一，還是不要搞人的基因組計劃，這太多啦，應(yīng)該先搞小的，如細菌等，或者是經(jīng)濟意義大的，象小麥、豬、羊啊。他們譏笑這一研究人的基因組計劃是“泥足巨人（clay-footed gaint）”。還預(yù)測將象75年開始的腫瘤計劃一樣“流產(chǎn)”。真理有它本身的真理性，可行性。真理不怕辯論，這就是它的“說服性”?！叭祟惢蚪M計劃”是有道理的，但是對真理的認識有它的過程，真理本身的完善也有它的過程?！叭祟惢蚪M計劃”正是不斷地從批評中吸取正確的意見，逐漸完善到今天這一計劃的。如開始僅是籠統(tǒng)的“測序分析計劃”。從何入手呢？各有各的說法?！爸茍D計劃”特別是遺傳圖的構(gòu)建，原先是作為“測序”計劃的不同意見提出來的，但雙方都沒有簡單否定對方的意見，有關(guān)決策部門也沒有簡單地支持一方面壓制另一方，而最后持不同意見的雙方走到一起，共同制定更加科學(xué)、更加全面的計劃?！癱DNA計劃”就是把一個基因中一小部分與蛋白質(zhì)有關(guān)的序列先搞清楚的計劃，也是作為“全基因組計劃”的一種反對意見提出來，但也沒有被主流意見所拒絕，沒有因此而摒棄“全基因組計劃”，而是作為“基因圖”的雛型而納入整個基因組計劃，而且成為重要部分之一，即我們要做的“轉(zhuǎn)錄圖”?！盎蜩b定”計劃也是作為不同意見提出來的，認為最重要的是那些與人類疾病有關(guān)的基因，后來成為最能反映“人類基因組計劃”的成果的“熱點”。而“模式生物”計劃選擇了酵母、線蟲、果蠅、小鼠作為研究人類的四大“模式生物”，其科學(xué)意義十分重要。整個討論的過程，逐漸形成了“人類基因組計劃精神”的一部分。

除了上述的“兼容并蓄”外，其次是“精誠合作”，人類基因組計劃是人類歷史上第一次由全世界各國不分大小、不分強弱，所有科學(xué)家一起執(zhí)行的科研項目。實施人類基因組計劃伊始，發(fā)達國家具有遠見的科學(xué)家即號召全球各個國家的政府都重視這一項目，并號召全世界科學(xué)家共同參與，建議所有的進展、所有的數(shù)據(jù)、所有的實驗資源應(yīng)隨時公布于眾，讓全世界所有國家免費享用。在實施過程中，各國科學(xué)家精誠合作、共享材料、共享數(shù)據(jù)、共同攻關(guān)。這在人類自然科學(xué)史上，還是史無前例的。人類基因組計劃與另兩個有全球性意義的項目，即曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月基因相比，更顯示了人類的諧同與進步。其三就是對社會“高度負責(zé)”的精神。人類基因組計劃在啟動伊始，便重視這一計劃可能對社會、法律、倫理方面的沖擊，特別注重這一方面的研究，并形成主流意見。特別是HUGO（國際人類基因組組織）的幾個重要聲明，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代自然科學(xué)的“求真”、“求善”及對社會的高度責(zé)任感。我們應(yīng)該頌揚這一“人類基因組計劃精神”，使它成為各國、各領(lǐng)域的合作楷模。

“人類基因組計劃”的由來與發(fā)展（三）

真理只能成功不許失敗，我們不能讓真理在自稱擁有真理的人手里哭泣！盡管真理哭泣過千百次。一個計劃，所有的指標(biāo)就得完成，否則就得宣告失敗，或者早已流產(chǎn)。人類基因組基因的目標(biāo)，討論來討論去，數(shù)易其稿，對每一部分都有具體目標(biāo)，定質(zhì)、定量、定時完成。真理還要有說服性。美國的這一計劃的通過與被民眾接受，科學(xué)家做了大量工作，又要到國會去“游說”。有人說“人類基因組計劃”是美國歷史上規(guī)模最大、參與人數(shù)最多、也最為成功的“游說”！說服政治家也不容易?。∫芽茖W(xué)意義與社會意義，經(jīng)濟意義結(jié)合起來，把現(xiàn)實的利益與長遠利益結(jié)合起來，還要一一比較各種不同的意見與方案。還要通過各種關(guān)系、渠道把工作做到家。對照他們的工作，我們可以說：假設(shè)我們中國的決策者對“人類基因組計劃”不予重視，我們科學(xué)家也有責(zé)任！除了科學(xué)家自己的討論外，主流科學(xué)家對民眾做了不少工作，后來美國政府也做了不少工作。美國政府不能有自己的報紙、電臺、電視臺，只好印了很多小冊子，有較淺顯的，如“人類基因組計劃有多大？多有價值？”。

也有很通俗的，如“了解我們的基因”這一小冊子。使大家都明確基因的重要性，人類基因組計劃的必要性，為什么要花這么多錢，這錢花得如何值得。而科學(xué)家呢？他們到處講話，向通俗的語言，把基因說得活靈活現(xiàn)，把“人類基因組計劃”說的淺顯易懂。本文的很多說法，都是從他們那兒學(xué)來的。如搞清楚30億對核苷酸，就好象搞清楚整個地球上的30億對人各姓什么（假說天下只有四個姓氏?。┤说幕蚪M就象地球那么大，一個染色體就象一個國家那么大，一個基因就象我們所在這憧樓那么大，還有“制圖”就象在高速公路上標(biāo)上路標(biāo)等等?！叭祟惢蚪M計劃”被民眾接受的過程，確實是社會學(xué)家、倫理學(xué)家、科學(xué)家、民眾的一場有關(guān)基因的科學(xué)普及過程。此外還有倫理學(xué)家的問題。這個問題可復(fù)雜啦！“人類基因組計劃”所揭示的人類的最終奧秘，勢必沖擊社會、法律、倫理。

最后，民眾還是大體接受了這一計劃。首先，懂得了基因的重要性后，民眾就產(chǎn)生了了解自我，了解基因的愿望。如果沒有特殊的外界原因，我們的基因在出生以后變化就不大了。但我們要了解：（1）我們的基因在我們的家系傳遞的規(guī)律，特別是關(guān)系到“病與不病”的那些基因，照料好我們的后代。（2）我們要了解“病與不病”的原因。人類基因組計劃能夠堅持到今天，全靠全世界廣大民眾的支持。因為這是一項公益性的計劃，關(guān)系到千家萬戶，千秋萬代。

有人說暗物質(zhì)占宇宙中物質(zhì)的96%，對此你怎么看？有何依據(jù)？

如果大爆炸是真的，最初，物質(zhì)聚集與一個點 ，彼此緊緊挨著、緊密相連，隨著宇宙不斷的膨脹，我們看得見、摸得著的物質(zhì)不再緊密相連而逐漸彼此遠離，進而產(chǎn)生空間，這些物質(zhì)之間的空間正是我們無法感知、無法探測的，也許，這些無法感知、探測的空間就是暗物質(zhì)、暗能量，因為空間不是無中生有的，物質(zhì)與暗物質(zhì)是一體的，不存在沒有暗物質(zhì)的物質(zhì)，也不存在沒有物質(zhì)的暗物質(zhì)。

宇宙中除了暗物質(zhì)還有我們的普通物質(zhì)以及暗能量，而且在目前的模型中占大頭的是暗能量而不是暗物質(zhì)，通過歐航局在2009年發(fā)射的普朗克衛(wèi)星顯示，宇宙中普通物質(zhì)占4.9%，暗物質(zhì)占26.8%，暗能量占68.3%。

可以說暗物質(zhì)和暗能量加起來差不多占了宇宙總質(zhì)量的96%，科學(xué)家們最早意識到暗物質(zhì)和暗能量存在是因為觀測到星系外圍恒星和星系團外圍星系運動速度異常，數(shù)據(jù)顯示這些外圍天體反而比內(nèi)部天體運動速度更快，按照萬有引力的計算，這些天體應(yīng)該被甩出星系或者星系團才對。

但事實觀測表明這些外圍天體還在天體系統(tǒng)之中，這就說明天體系統(tǒng)內(nèi)部一定還有一個我們看不見的引力源，正是這個引力源讓外圍天體不會被甩出去，科學(xué)家們把這種看不見的物質(zhì)命名為暗物質(zhì)。

暗能量是導(dǎo)致宇宙加速膨脹的罪魁禍?zhǔn)?，?dāng)哈勃最早觀測到宇宙在膨脹之后，發(fā)現(xiàn)越遙遠的星系其遠離我們的速度就越快，也就是說宇宙在加速膨脹，在理論中暗能量是一種能增加宇宙膨脹而又看不見的能量，雖然暗能量現(xiàn)在還是一個假說，但暗能量卻是目前對宇宙加速膨脹解釋的最好的理論。

暗物質(zhì)和暗能量難以被人類觀測到，迄今為止人類也只能在理論上預(yù)言它們的存在，但暗物質(zhì)和暗能量本身不是由任何一種已知的微觀粒子構(gòu)成，所以人類想要探測它們也是困難重重。

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