神秘的“姓氏基因”

在一般人看來，“姓氏”與“基因”是風馬牛不相及的兩個概念。然而，在一些科學家的眼裡，兩者在遺傳學上卻有著千絲萬縷的聯繫。其科學根據是：人的性染色體分為X染色體和Y染色體兩種。對女性而言，她們只有X染色體;而男性既有X染色體又有Y染色體。換句話說，Y染色體是男性特有的染色體。由於在一些國家，姓氏隨男性代代相傳，女性通常只保存一代。因此，Y染色體的遺傳信息也就隨姓氏代代相傳。正因為如此，在研究者看來，姓氏成了Y染色體上的一個特殊遺傳位點。每個姓氏相當於這個點位上的一種等位基因，其傳遞方式是父系遺傳。姓氏與染色體遺傳的這種奇妙關係，為生物遺傳學提供了考古研究的科學依據。科學家稱這一發現為“姓氏基因”理論。

世界上許多古文化早已連同創造它們的種族一起銷聲斂跡了，而中國姓氏文化則歷經了四、五千年始終延續和發展著。姓氏一直是代表中國傳統的宗族觀念的主要的外在表現形式，以一種血緣文化的特殊形式記錄了中華民族的形成和繁衍延續，在中華民族文化的同化和國家統一上曾起過獨特的民族凝聚力的作用。歷史悠久的姓氏文化和傳統獨特的中國譜牒學，目前不但在社會科學中得到了發展，而且在生命科學中也得到了重視和套用，並已經形成了中國資源特色的跨學科的研究領域——中國姓氏群體遺傳學。在多數的情況中，姓氏是世代遺傳的，姓氏人口資料又比較容易蒐集，其歷史跨度也很長，非常適合於大量數據統計性質的研究。我們可以通過各種姓氏在不同人群中分布，來探討人群的遺傳結構、不同群體間的親緣關係、以及人群遷移等。中國人姓氏和同姓人群的分布規律的研究有可能成為探討中國人起源和父系遺傳物質進化的一條新的重要途徑和科學依據。

BR>中國人一般都習慣地繼承父親的姓，以父系方式把姓氏遺傳遞給下一代。女子在一生內僅僅保留其父親的姓氏，不傳給下一代。因此，絕大多數的姓屬於一種無性別之分、以父系方式傳的“基因”，相當於性染色體遺傳的特殊基因。可以這樣假設，不管是X精子還是Y精子，均攜有“姓氏基因”，均在每代顯示其姓氏的功能。惟有Y精子具有連續傳遞姓氏特徵的性能，而X精子僅僅在第一代顯示姓氏的性能。當然，研究者也注意到中國人中一直普遍存在著改姓的現象，這包括入贅婚姻、隨母姓氏、避難改姓、少數民族用漢族姓等等。在人群中改姓是突發的和隨機發生的事件，往往發生在遷移過程之中，但是可以肯定有總人數中改姓人數的比例較低。而且不管是在什麼情況下改的姓，從第二代起仍以父系方式傳遞。這種改姓現象可以認為是姓氏的突變，突變後的姓氏仍具有正常的父系傳遞功能。中國人姓氏的悠久歷史和相對隱定的傳遞，以及具有中國社會進行特色的改姓現象，不但增加了中國人姓氏的多樣性，為追蹤各個姓氏的始祖和年代提供了線索和機會;而更重要的是在中國廣大農村中一直存在著同姓聚居的習俗，加上婚姻半徑小，娶嫁地域相對固定的特點，同姓人群可以認為是其共同祖先的父系遺傳物質，某種程度隔離的群體，這在進代上有特殊的意義。這種與近代人類進化有直接相關的同姓群體。在探討中華中族的起源和進代等研究中將提供有價值的研究模型和線索。

宋朝、明朝和當代三個歷史時期的姓氏分布反映了三個重要的現象：第一，中國人姓氏在歷史上傳遞是延續的和隱定的。它揭示了在歷史的進程中中國人姓氏所表現的血緣文化的痕跡與生命遺傳物質，尤其是父系遺傳物質的進化具有基本相同的和行的表現。第二，中國人歷來有同姓聚居和聯宗修譜的習俗，而且婚姻半徑很小，婚娶地域相對固定，這樣形成了同姓人群的分布。中國人姓氏的分布實際上主要反映了同姓人群的分布規律。中國人的姓氏或同姓人群存在兩種狀態，大姓和小姓，或稱為常見姓氏和非常見姓氏。僅占總姓氏量不足5%的常見100個姓氏已集中了85%以上的人口，而占總姓氏量95%以上的非常見姓氏僅代表不足15%的人口。常見100個姓氏的分布是反映各地區人群的遺傳組成的主要因素，它們決定著中國歷史上人口遷移的規模和地域人群間的親緣關係的程度。而非常見姓氏人群更為表現其地域特色和相對高程度隔離的現象。第三，人群的遷移的主要方向反映了中國人遺傳基因的流動方向。同時，再一次從群體遺傳學角度證實了中國漢族一直存在著遺傳上異源的南北兩大群體，其1000年來的地域分界線應在武夷山和南嶺地帶。因此，中國人姓氏和同姓人群的分布規律的研究有可能成為探討中國人起源，尤其是父系遺傳物質進化的一條新的重要途徑;

當1985年美國史丹福大學人類群體遺傳學專家卡瓦利·斯福扎教授將他的“姓氏基因”理論帶到中國時，有著五千年姓氏記錄的中國人還未意識到姓氏會和基因有多大關係。那一年，斯福扎教授找到中國科學院遺傳研究所，這位國際著名的群體遺傳學權威提議與中國大陸科學家共同開展中國姓氏與遺傳信息的研究。“洋學者”不遠萬里來到中國，主要是看中這裡的科研資源。因為，歐洲的姓氏記錄只有兩三百年，日本普及姓氏也才一百多年，中國姓氏有五千多年歷史，中國人幾千年來有關姓氏的記錄可以解開人類遺傳的奧秘。從那時起，我國從事人類群體遺傳學研究的科學家正式加入到這項研究中。

中國人一般都習慣地繼承父親的姓，以父系方式把姓氏遺傳遞給下一代。女子在一生內僅僅保留其父親的姓氏，不傳給下一代。因此，絕大多數的姓屬於一種無性別之分、以父系方式傳繼的“基因”，相當於性染色體遺傳的特殊基因。可以這樣假設，不管是X染色體還是Y染色體，均攜有“姓氏基因”，均在每代顯示其姓氏的功能。惟有Y染色體具有連續傳遞姓氏特徵的性能，而X染色體僅僅在第一代顯示姓氏的性能。在多數的情況中，姓氏人口資料非常適合於大量數據統計性質的研究。可以通過各種姓氏在不同人群中分布，來探討人群的遺傳結構、不同群體間的親緣關係、以及人群遷移等。中國人姓氏和同姓人群的分布規律的研究，有可能成為探討中國人起源和父系遺傳物質進化的一條新的重要途徑和科學依據。研究者們收集了幾十年來上百萬份血型數據，經過計算機聚類統計分析後發現，不同人群的血樣中的血型、酶、蛋白質的區域分布和人們姓氏的區域分布高度一致。這證明了中國人的姓氏分布是穩定的!這一發現，無疑說明了“姓氏基因”存在的可能，而且證明研究姓氏的遺傳規律將有助於找到特殊姓氏人群的特殊遺傳基因。

知道了姓氏與基因的關係後，科學家馬上意識到它可以作為人類學研究的重要工具。“查基因可知你姓什麼”就是這項技術在人類學中的套用。中國人姓氏歷經數千年，很難說每家的姓氏都是千年一脈。而查基因則可以檢驗人群是否同宗。我國科學家在太原市郊區就作了這樣的研究，發現了很有意義的現象：某村的居民都姓張，附近一個廟裡還供奉著張氏宗族的牌位。村民自稱是幾千年前某個名門之後。但研究人員從史書記錄發現，正宗張姓應分布在河北地區。為了驗證太原張姓的來源，研究人員從村民中抽取了30份血樣，對Y染色體上的某一基因位點——“姓氏基因位點”作了測試，結果發現，該位點上的基因密碼分布不一致。按照“姓氏基因”理論可判定，這些同姓人群應該不是一個祖先的後代，有些人是歷史上中途改姓加入進來的。從理論上說，每個人都可從基因密碼上找到自己真正的祖先。如果考古學家找到古代男性遺體骨骼，從它的DNA上提取出Y染色體不同位點基因密碼，那么只要找到同樣基因密碼的人就能認定是他的後人了。如果這位古人的墓志銘可證明他的真實姓氏身份，後人還可知其祖上原姓。但“姓氏基因”只能驗證近幾千年的遺傳關係。由於人類早期是母系社會，要考查母系氏族時期的血緣關係，最可靠的方法還是測線粒體DNA的圖譜。

“姓氏基因”的發現，是藥物基因組學(Pharmacogenomics)研究的重要成果之一，為探索與疾病有關的高發易感人群的分布提供了有價值的線索，為新藥特藥的研製提供了“鑰匙”。藥物基因組學是藥物遺傳學與基因組學融合而產生的新學科，主要探討患者遺傳背景差異與藥物藥理效應和毒副作用的關係，並利用人類基因組資料庫資料，確定藥物靶點，篩選先導化合物，設計體內外藥理毒理學試驗及臨床試驗方案等。藥物基因組學有助於研製更合理、更安全、更有效的藥物及疫苗，有助於更準確的確定藥物劑量，有助於改進藥物研製和審批過程。儘管藥物基因組學是一個新術語，但建立在藥物基因組學基礎上的許多觀點都不是新的。當一個高血壓病人去就診，醫生常常會根據症狀，開一些常規性的降壓藥。但是，同樣的降壓藥，同樣的病情，並不對每一位患者都有效。通常情況下，病人往往需要在醫生的幫助下，多次調整用藥，才能找到適合於自己的降壓藥。但是還會有一些病人，多次調整用藥後，仍然找不到理想的治療藥物。到底是什麼原因使得同樣的藥物作用在不同的人身上，卻有著不同的結果呢?科學研究表明，由於人與人之間的個體差異，造成藥物在體內代謝、分布的差別，進而導致藥物作用的差異，引起不同個體對同樣的藥物產生不同的反應。而人與人之間的差異歸根結底是由基因引起的。舉世矚目的人類基因組計畫就是通過對人類基因組進行測序，確定DNA雙鏈上每個獨立的鹼基的確切順序和位置，從而找出蘊含其中的各種遺傳信息和生命指令。藥物專家把基因組的研究成果套用到臨床合理用藥中，將為特定人群設計最為有效的個性化藥物，不僅可提高療效，縮短病程，而且可減少不良反應，並降低成本。例如目前發現原發性高血壓涉及到的相關基因已達70個。而治療高血壓的藥物共分6大類，相同的藥物對不同的人群效果也不一樣，在某些人群中容易降解失效，療效差，但不良反應也少;而在另外一些人群中療效較好，但不良反應也較多，因此對不同人群應根據基因差異來選擇藥物。

人群對藥物不同反應的遺傳學分析已成為未來病理學和藥理學的重要方面，並將出現藥物遺傳學和藥物基因組學。特別是以基因組研究為基礎發展起來的基因組工業，是生產新一代創新藥物的重要途徑，同時也將帶動起一批高新工業技術產業?如自動化、信息、材料、微電子、儀器、生物晶片、納米技術、計算機等　向新的領域拓展，還可直接為農、畜牧業的高產高質提供實際指導。所有這一切，將創造不可估量的社會效益和巨額利潤。正因如此，近幾年來全球範圍內誘發了愈演愈烈的基因專利之爭以及疾病家系、特殊隔離人群和染色體改變材料等遺傳資源之爭。

世界上有5000個具有不同特徵和可能不同的基因頻率人群。這些人群差異很大，且地理分布差異明顯，需要選擇有代表性樣品，應該考慮到如何定義人群，建立人群目錄，列出需要人群樣品。HGD計畫涉及不同人群的不同頻率遺傳異質性或多樣性，某些人群的基因或基因型與某些疾病的關係，人群內的統計學比較和差異從統計學上比較遺傳和語言差異等。樣品的數量取決於代表人群的程度，一般來說，每個人群樣品越多越好。而一些種系發生的研究，25個個體DNA的100～200個位點上遺傳標記分析就足夠了。其它目的，如觀察遺傳上微小差異，評價單倍體和基因組進化分析，10～200個體及150個正常人即可，表現型和基因型的關聯分析所需樣品量更多。

我國是一個遺傳資源大國，人口多，疾病譜廣，疾病家系、隔離群和染色體改變方面的材料資源豐富。這一資源優勢大致可保持15年左右。如果有好的思路，使我們有充分的餘地選擇突破口，我們將有可能為“功能基因組學”理論與技術體系的建立做出特有的貢獻。

我國國家自然科學基金委員會於1993年啟動了重大項目“中華民族基因組中若干位點基因結構的研究”，與863計畫中有關項目相配合，開展了我國的基因組研究。其研究策略不是沿襲已開發國家作圖測序的道路，而是突出我國人口與臨床的資源優勢，以重大疾病相關基因和功能基因的結構為主要研究對象，收集、保存了一批樣品和各民族遺傳資源，建立了較完整的基因組研究技術;克隆了一批致病基因及其相關基因的DNA;培養了一批高層次研究人才;以國家重點實驗室為基礎形成了若干研究基地。這些，均使我國的基因組研究正邁向一個實質性的發展階段。

早在1999年，中科院生理所的科學家就提出研究開發不同姓氏人群服用的基因型藥品的構想。中科院生理所“神經和精神遺傳疾病基因研究組”成立之後，對封閉地區的典型個案進行取證分析，並取得初步成果。隨著研究的不斷深入，前沿的生物遺傳診療學甚至有“對姓下藥”的觀點。近年來，利用基因研究成果開發新藥成為國際製藥業的新熱點，得到各國政府的極大關注和各大製藥廠的慷慨投資。2001年5月中旬，在上海召開的“環境基因組學和藥物遺傳學國際研討會”上對有關問題進行了研討。中科院副院長陳竺院士提出中科院將將啟動藥物創新體系。據悉，這是一項利用基因對疾病進行診斷和治療的醫療革命，該體系將首先在上海市張江高科技園區進行試點。研究者指出，以往在新化學藥物的研究中，有90%以上的藥物因在臨床前的實驗中對大多數動物或部分人群效果不夠理想或有毒性而遭淘汰，最終未能進入臨床套用，而這些藥對另一些人群很可能非常有效但卻被忽略。在長期的醫療實踐中也發現，同樣的藥物只對部分病人有療效，對其他人不但不靈，還會產生不良的副作用。造成藥物療效差異的重要原因是藥物遺傳的多態性和隔離缺陷的存在。每個人遺傳背景的差異，使藥物進入人體後，代謝轉化作用不同。我國疾病基因組研究責任專家陳竺教授在會上說，在這個領域不但存在著個體差異，還存在種族差異，很多致病基因在不同人群中有不同的表達，表明種族間遺傳特點不完全一樣，因而一些洋藥不一定適合中國人。開發擁有獨立智慧財產權的新藥不但是進入WTO的需要，更是中國人遺傳多樣性的需要，這是我們科學家的責任。研究者認為，同樣的病在不同患者身上反映的症狀可能有極大差異，並且相同的藥物對他們所起的功效也不完全一致。患同樣疾病的人有不同的症狀和對相同藥物的反應不同，是因為各自遺傳特性不一樣。而作為一個相對封閉的遺傳體系，每個姓氏都有雷同的基因特性。如果研究他們獨特的姓氏基因，並“對姓下藥”，才可能藥到病除。正是從這個意義上，有研究者認為：將藥物貼上‘百家姓’的標籤是科學的。如果在這一理論基礎上，再用“基因型”加以完善，每個人得到一份屬於自己的“基因型藥品”將變成現實。有關專家預測，將來什麼基因型的人可以用什麼藥，都將能夠反映在一張“個人醫療基因卡”上，卡上記錄有患者詳細的個人基因信息，屆時醫生根據臨床表現結合“基因圖”可做出正確診斷，選用有效的藥物;還可以預知疾病的發生，提醒病人如何預防疾病。當然，通過姓氏基因研發特效新藥不可能一蹴而就，了解幾萬種基因中每一個基因的功能，查明其與疾病的關聯，確立新的診斷以及治療方法，至少還需要一個相當長的過程。但以藥物遺傳學、藥物基因組學合作開發新藥的時代已經到來!