互联网时代的DNA精神

互联网带给人类的不仅是种种看得见的便利,更有一种全新的精神,由于互联网的特性而得以茁壮成长,那就是共享的精神。大多数人都知道在无所不有的互联网世界里,到处散布着自由骑士一般的共享软件,也随处可见离经叛道的共享音乐,共享文本,共享图片等等,但是已经很少有人提起,互联网的一个源头,是当年物理学家们为了突破学术杂志的局限性,而建立起来的一个论文共享的平台;而这种浸透了互联网的共享精神,在通过互联网而实现绝对的无条件的全球DNA序列信息的共享方面,经受了强大金钱力量的诱惑,也经受了高标准的人类道德自省的洗礼,从而把初始的共享精神升华到了一个更加崇高的境界,也许未来某位历史学家,会把它称为DNA精神。

DNA序列承载着生命的遗传信息,这是20世纪最伟大的科学发现之一。在50年代中期揭示了DNA的真实身份之后,人们又付出了10多年的努力来探索分子遗传的细节,一直到60年代末,由于在大肠杆菌中发现了具有特异性的能够准确切割DNA链的限制性内切酶,从而发展出分子克隆的技术,才有可能依靠化学与生物学的方法来分析DNA序列,因此进入70年代和80年代后,随着生物大分子的化学物理分析技术,DNA自动测序技术的迅猛发展,使得人类对DNA长链的测序能力获得爆炸性的增长,全世界每年的来自测序的数据量达到百万GB的量级。于是生物学家们面临一个从所未有的难题,就是如何最有效地发挥这些DNA序列数据的作用。恰好互联网的出现提供了一个现成的答案,就是共享。

19962月,在一个英国慈善基金组织的资助下,由公共基金支持的从事基因组研究的各大实验室的负责人聚集在百慕大,制定了两条影响深远的规则:第一,保证一旦获得大于1000个单位的DNA序列,就以最快的速度与人共享;第二,保证在24小时内,把新得到的测序结果通过互联网递交给公共数据库GenBank。他们认为只有这样才能防止在开发和控制人类DNA序列信息方面出现特权者。因为他们有一个信念,人类的基因属于每个人。

在此之前,一般的约定是序列数据要在6个月之内予以公开,然而6个月的时间已经足以用来从DNA序列里面找到超过30个与疾病相关的基因。由于从传统上看,科学家生性谨慎,一般的习惯都是在获得数据之后,还要反复琢磨,总是觉得还可以做得更好,或者是觉得应该先把数据留给自己,以便从数据里面挖掘更加重大的研究成果。因此如果不制定明确的规则,那么多数测序者在这6个月内都可能不会公开序列信息,让所有人都合力去寻找其中的基因,而是保留在自己的抽屉里面,那将给人类征服疾病的努力延误多少机会呢!因此百慕大规则撰写了科学史上崭新的一页,使得分子生物学呈现一种基于互联网的共享精神的新的风貌,乃至深刻地影响着分子生物学家的工作方式。毕竟,DNA序列信息的共享是全人类的利益之所在,也可以说发展了一种新的科学精神。

百慕大规则的影响是多方面的。首先是直接促进了基于互联网的生命信息公共数据库的发展,象GenBank,以及后来和GenBank联盟互通的属于欧洲的EMBL-EBI,和属于日本的DDBJ,此外还有大量不同规模,不同特色的其他在线数据库,都成了全球每个相关专业工作者的实验室的一部分,只要有兴趣,也可以是全球每个普通网上冲浪者的猎奇场所,因为在百慕大规则下,整个网站数据库的信息都是向任何访问者公开的,并且是实时更新的。

百慕大规则也迫使商业性公司调整其运作方式。一方面,那些一直不断投入上千万美元于DNA测序和寻找基因的制药公司也从公共数据库获得好处,因为免费数据库大大减少了去购买序列或基因专利的花销;另一方面也开始建立一些非营利性质的数据库。例如制药业巨人Merck公司就建立了一个专门收集作为序列片断的表达序列标记物(ESTs)的数据库;在1999年,10家公司联合建立了一个专门反映人类基因组变异的所谓单核苷酸多态性(SNP)的非营利性数据库,这种所谓SNP对于证认致病基因以及将来的基因治疗都具有极大的价值。最有名的例子是Celera公司,该公司通过应用革新的DNA测序方法,使得其测序速度比通常方法快很多,因此他们就可以在1998年声称能够先于国际人类基因组计划完成人类基因组的草图,并且表示会以他们自己的方式向公众发布其测序结果。

随着以对DNA序列信息进行理论分析为目的的生物信息学的崛起,一大批数学家,物理学家和计算机科学家加入到了对于生物基因的研究,促进了理论生物学的发展。生物信息学家们通过对DNA序列的理论分析和计算,已经能够做到识别其中的基因,通过这种理论途径寻找基因的效率并不比分子生物学家通过生物学途径的低,而且在对基因组的全局分析方面,理论分析更加具有优势,从而开始使得生物学有史以来第一次具有了理论预测的能力。

在这种情势下,分子生物学的分工更加细致,竞争更加激烈,甚至开始出现冲击百慕大规则的现象。事情的起因是出现了个别的序列数据滥用的情况,所以一些测序研究人员认为自己的劳动没有得到序列研究人员的足够的尊重,在自己的测序结果公布后,被人抢先发表了相关分析论文而没有对序列信息的来源给出充分说明,特别是有关全局性分析的论文。测序研究人员开始表达不满,于是一些数据库开始出现数据更新慢的现象。同时有人公开宣称,自己的测序成果在递交到公共数据库时,必须附加一个条件,就是要求任何使用其测序结果的研究人员,在相关研究成果当中必须表达一定的尊重,并且保留自己享有最先进行序列全局研究的优先权。尽管这是一个合理的要求,但是不完全符合百慕大规则所表达的绝对自由共享的原则。

争论逐渐扩大,最终发展到20031月,来自测序中心的科学家和来自生物信息学领域的科学家再一次聚会,讨论分子生物学百慕大规则的前途。聚会在出人意料的融洽气氛中结束,人们在全人类利益至上以及科学精神至上的原则下,再一次紧密团结起来,重申了对于百慕大规则的坚持,同时也呼吁科学共同体注意对于别人劳动成果的尊重。

科学家作为人类的精英分子,不仅敢于向庸俗商业文化挑战,也敢于直面人性的缺陷。从物理学家启动互联网的共享精神,到生物学家用“DNA精神”把共享发挥到美德的极致,人性的坚守和进步,也必将成为互联网虚拟世界的永恒的光明。

 

相关联结:

美国GenBank

欧洲EMBL-EBI

日本DDBJ

世界上最大的测序中心之一Sanger中心