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表示物种进化的LTR基因群绝大多数不在染色体DNA上——人类基因组计划远远不能解析人类的遗传奥秘
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广告招租，e-mail:yesize@hotmail.com LTR基因通过转座因子调控生物遗传基因组的活动表达，因与病毒基因组两端的LTR重复序列同类而命名[1][2]。已经进化完备的LTR基因以RNA+形式形成“类朊病毒颗粒”，彼此离散地分布在细胞质、细胞核质的特定位置上，即不在染色体DNA上；待进化完善的LTR基因可以离散地分布在染色体DNA的特定位置上。 1951年McClintock称转座因子为控制成分（controlling element），因为转座因子不仅能在基因组内不同区域转移，而且也能改变基因的活性并引起功能改变。1983年McClintock因发现转座因子获得诺贝尔奖。笔者由衷地希望中国科学家能够抓住机遇，积极地开展实验验证，力争取得重大发现。 一、RNA+形式的LTR基因彼此离散地分布在细胞质、细胞核质的特定位置上 根据原核细胞到真核细胞呈现的进化顺序，将LTR基因调控的基因组及其产物划分为三大层次：第一大层次依序为核糖体、DNA包装、细胞核骨架与核纤层以及细胞骨架，涉及核糖蛋白、组蛋白、非组蛋白与核纤层蛋白以及①微管、②微丝、③中等纤维与④微梁等相关基因组的表达；第二大层次依序为Hox基因等、DNA活化、RNA剪接加工与mRNA的翻译以及细胞周期、四类细胞通讯等相关基因组的表达；第三大层次依序为四种抑癌基因等、①核孔复合物、细胞色素和微体以及②热休克基因等、③磷酸酶等和④五大细胞质器等一系列基因组表达。 已经进化完备的LTR基因以RNA+形式形成“类朊病毒颗粒”，后者与朊病毒等的组成成分相同，但不是病毒，不具有侵染性。在宿主细胞中，病毒能组装复制和扩散转移，“类朊病毒颗粒” 一般不能组装复制和扩散转移。“类朊病毒颗粒” 分布在自身调控的诸基因组产物中，决定了所在区域内物质分布的特异性。 待进化完善的LTR基因一般能相对稳定地分布在所调控的“末后层次基因组”的附近。若“末后层次基因组”隶属于第一大层次、第二大层次中的基因组，则LTR基因调控的相应的转座因子为DNA转座子（DNA transposon），尤其是LTR基因依进化顺序产生5种DNA病毒—分别隶属于5个病毒科[2]，病毒基因组中LTR基因为DNA形式。若“末后层次基因组”隶属于第三大层次中的基因组，则LTR基因调控的相应的转座因子为反转座子（retrotransposon）。 反转座子分为LTR-反转座子和非LTR-反转座子两种类型。LTR-反转座子与反转录病毒即第6个至第9个病毒科中的病毒相对应[2]，分为copia组和gypsy组两个组，gypsy组与RNA肿瘤病毒亚科（“亚科”应该上升为“科”）中的病毒即第6种病毒相对应，copia组与第7种、第8种和第9种病毒相对应。非LTR-反转座子对应于①核孔复合物等、②热休克基因等、③磷酸酶等和④五大细胞质器等四大层次基因组的表达，分为LINE组和SINE组两个组，SINE组与第13个病毒科（即DNA微小病毒科）中的病毒相对应，其余的如14个RNA病毒科中的病毒对应于LINE组。 待进化完善的LTR基因一般以DNA形式、转座子形式（例如LTR-反转座子）、病毒形式等分布在细胞质、细胞核质的特定位置上，分布在自身调控的诸基因组产物中，决定了所在区域内物质分布的特异性。同理，待进化完善的LTR基因以单个LTR基因形式、转座子形式、病毒基因组形式驻留在染色体DNA的特定位置上。 转座因子的共同特征是：插入寄主DNA后，导致基因失活。因此，细胞内的转座因子转移和细胞外的病毒转移，实质均是自然选择、生存竞争的必然要求。诸LTR基因在进化历程中经双向选择逐渐地实现相互制约与协同进化[3]，协同进化要求诸LTR基因调控的转座因子（以及高级进化阶段相应的病毒）的转座现象必须先从无到有，再从有至无，即已进化完备的诸LTR基因及其调控的诸层次的转座因子，不能以任何方式（如串联成簇方式与孤立的操纵子方式）稳定地驻留在染色体DNA上。 &n bsp; 更一般地说，所有LTR基因的复制及其调控的诸层次转座因子的产生，均是在细胞质、细胞核质的特定区域中完成的，一部分待进化完善的LTR基因及其调控的部分层次的转座因子以DNA形式离散地驻留在染色体DNA的特定位置上，后者的遗传复制等并不是主要的。 事实上，生命遗传基因组分为软件功能的LTR基因群和硬件功能的基因组群两大类，LTR基因群离散地分布在细胞质、细胞核质内，硬件功能的基因组群汇聚形成染色体DNA和线粒体DNA等，两者的遗传复制是平行地协同进行的，两者的有机结合才能产生生命。生命的生生不息原理与计算机工作原理惊人地相同相似。 人类基因组计划国际协作组在2001年2月15日的《自然》杂志上发表的论文指出：①人类基因组中只有3万～4万个基因，只是果绳基因数的两倍，远远低于以前的预测。②人类基因不是平均分布在染色体中，而是在有些区域成簇出现，有些区域分布很少。而低等生物如线虫等的基因在染色体中的分布则是相对均匀的。③人类基因组编码的全部蛋白（蛋白组）远比无脊椎动物复杂，这可能是由于人的蛋白质中存在许多脊椎动物的结构域造成的。与无脊椎动物相比，人类蛋白质中与细胞骨架、翻译和转录等功能相关的蛋白更多。 人类的LTR基因群远远比线虫、老鼠与黑猩猩等的LTR基因群庞大复杂，人类LTR基因群调控的三大层次基因组编码的蛋白组更加庞大复杂，从而奠定了人类为万物之灵长的地位。越是高等生物，其待进化完善的LTR基因群在细胞质、细胞核质中分布的区域性特征就越明显，染色体中基因组的活动表达强度相应地呈现出明显的区域性，结合染色体中的基因组是在核骨架、核纤层等作用下完成定位，这就决定了相关基因组必须在染色体的一定区域内成簇出现并且协同地表达。 人类基因组计划是人类文明史上伟大的科学创举之一，但远远不能解析人类的遗传奥秘。物种的起源是多源的，物种的进化是多层次波浪式的向前推进[4]。诸物种在不断进化历程中，硬件功能的基因组的差异变得越来越小，灵长类动物之间尤其如此。比较染色体中基因组之间的差异，不能说明物种间的亲缘关系，因为表示物种进化特征的LTR基因群及其转座因子群等的表达可能存在天壤之别。 二 细胞分化的实质是细胞质、细胞核质中LTR基因群的差别存在与差异表达 LTR基因群的差别存在与差异表达，决定了七种EG胚胎干细胞之间、成体干细胞之间、定向干细胞之间的细胞分化。LTR基因群调控的转座因子群的差别存在与差异表达，决定了定向干细胞分化产生四级分化细胞，同理决定了具有生殖功能的EG胚胎干细胞分化产生生殖配子即卵子与精子。 细胞喻为电脑，细胞与其分化产生的子细胞可以喻为电脑主机与其分机：区别是内存的程序不同即LTR基因群等不同，分机的程序只是主机中部分程序的拷贝，但主机与分机拥有相同的硬件，即染色体DNA中基因组群始终具有全能性。 动物生殖上皮内存在七种EG胚胎干细胞与七个层次的经脉、络脉（即七个层次的成体干细胞群及其定向干细胞群）一一对应[4]，唯有一种EG胚胎干细胞能产生繁殖后代的生殖配子，并且有生殖功能的EG胚胎干细胞严格地依序递变循环即第一→第二→…→第七→第一[3、4]。 物种的LTR基因自然地划分为完全不同的七个母群，分别在七种EG胚胎干细胞中恒常性活动表达；七种EG胚胎干细胞中均含有物种的七个LTR基因母群，但“寄生的”六个LTR基因母群整体呈休眠静止态— 部分LTR基因（尤其是待进化完善的LTR基因）可以（以病毒等方式）间歇性活动表达，以“类朊病毒颗粒”、转座子等形态寄生，并且共同遗传给子代，即七种EG胚胎干细胞均具有潜在的生殖功能。 七种EG胚胎干细胞经诱导分化产生七个层次的4×2×8×N（N≤7）种成体干细胞，不同种类的成体干细胞中恒常性活动表达的LTR基因群完全不同。这里，4为四大基本组织即神经组织、肌肉组织、上皮组织与结缔组织，2为组织器官的左右对称性，8为八大类细胞，N为从低等级到高等级金字塔式累积叠加的N个进化等级，N+1个等 级首尾相叠形成N个进化等级—人类拥有全部的七个进化等级。 成体干细胞及其各级分化细胞中共生的LTR基因群有1×1×7×1种，1为四大基本组织之一，1为对称的两侧之一，7为七大类细胞（与自身组成八大类细胞），1为特定的一个进化等级。成体干细胞等中共生的LTR基因群，一般以“类朊病毒颗粒”、转座子等形态存在，并且有规律性的活动表达，决定了细胞“清醒状态”与“睡眠状态”的周期性交替。细胞在“清醒状态”中一般只表达自身的LTR基因群，而在“睡眠状态”中自身的LTR基因群与共生的7个LTR基因群一起协同地表达。 成体干细胞分化产生的三个等级的定向干细胞，一一对应于Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级待进化完善的LTR基因的表达，定向干细胞中存在相应的高等级微生命体；已经进化完备的Ⅰ·LTR基因群、 Ⅰ~Ⅱ·LTR基因链群、Ⅰ~Ⅱ~Ⅲ·LTR基因链群在成体干细胞及其各级分化细胞中平等地表达[5]。 “微生命体”是动植物待进化完善的LTR基因进化的基本载体，动物的微生命体由八个Ⅰ~Ⅱ~Ⅲ·LTR基因链调控的特定层次基因组产物等构成，有高等级与低等级之分[2][5～7]。笔者曾错误地认为微生命体中直接存在八个Ⅰ~Ⅱ~Ⅲ·LTR基因链，错误地认为存在Ⅰ~Ⅱ~Ⅲ·LTR基因母链，后者产生八个Ⅰ~Ⅱ~Ⅲ·LTR基因链，当时认为LTR基因群同样是在染色体上，与基因组有相同相似的表达特性。 高等级微生命体拥有待进化完善的LTR基因，始终具有潜在的全能性，存在于定向干细胞、成体干细胞与EG胚胎干细胞中。低等级微生命体存在于四级分化细胞中，拥有不包含待进化完善的LTR基因的转座因子群（笔者曾设想存在“赝LTR基因”，当时没有认识到转座因子的重要性。），后者直接地调控第三大层次内①②③④四大层次中的基因组，决定了四级分化细胞间的分化状态[5][6]。 三 克隆绵羊多利等表明细胞质遗传决定了物种的基本遗传特征 决定细胞的乃至物种的基本遗传特征的是细胞质、细胞核质内的LTR基因群，不是染色体DNA上硬件功能的基因组；即使高度分化的体细胞染色体也没有丧失全能性，多利等表明卵子中的七个LTR基因母群恢复了体细胞染色体的全能性。 克隆多利的技术等成功率很低，大量的早期胚胎死亡和先天性缺陷动物的出生是不可避免的。除去卵细胞的细胞核等过程中：缺失任何一个（甚至数个）已经进化完备的LTR基因，均将导致早期胚胎在特定的发育阶段—对应于该LTR基因的“进化产生”与活动表达—自然地死亡。 同理，缺失任何一个（甚至数个）进化至第三大层次的待进化完善的LTR基因，将导致胚胎在比较晚的发育阶段自然地死亡；若缺失的待进化完善的LTR基因进化至第二大层次，将导致畸形胎、恶性肿瘤等的发生，一般不会活着出生；若缺失的待进化完善的LTR基因进化至第一大层次，将导致出生的动物有严重的先天性缺陷；若缺失的是一小部分处于“固定与删除”阶段的转座因子[3]，将导致出生的动物有轻微的先天性缺陷，其平均寿命等将低于正常受孕出生的动物。 当然，在“核移植”过程中，若体细胞染色体上的基因发生缺失或变异，也会导致早期胚胎死亡和先天性缺陷动物的出生，这与正常受孕出生的动物一致。 2001年中国中山医科大学的陈系古教授等在英国《自然》杂志上发表的论文称：使用“核移植”技术将人类皮肤的细胞核移植到家兔卵母细胞中，经过两千多次实验，成功克隆出一百多个人类胚胎，其中部分发育到“桑葚胚”阶段。 易见，陈系古教授得到的不是“人类胚胎”，而是“家兔胚胎”。家兔卵母细胞中的LTR基因母群利用人类染色体上的基因组，进行了极短暂的细胞分化，后因人类基因组不能使家兔的LTR基因母群有序地展开表达，导致胚胎自然地死亡。 虽然物种的进化使得人类基因组与家兔基因组趋于相同，但是染色体中基因组的排列组合 &nb sp;不可能相同，细胞核中基因组定位的区域及活动表达不可能相同，仍然不能保证家兔的LTR基因母群在特定区域内有序地活动表达，必然导致胚胎死亡。 一个物种的生殖配子特别是卵子的死亡消失，即意味着该物种的灭绝。保护濒临灭绝的物种，不是冷冻胚胎、冷冻卵子与精子或者只是保存其染色体DNA，而是尽可能地用最新的科学技术扩大其生存的数量，然后与人类一起自然地生存繁衍。
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