我們?nèi)祟?lèi)總是會(huì)認(rèn)為，相比地球上其它活的物種而言我們處于最頂端，生命從單細(xì)胞生物開(kāi)始進(jìn)化了超過(guò)30億年，直到如今地球上具有多種形態(tài)尺寸以及不同能力的植物和動(dòng)物，此外，隨著生態(tài)復(fù)雜性的增加，在生命的歷史長(zhǎng)河中，我們看到了智力、復(fù)雜的社會(huì)能力以及科技創(chuàng)新的不斷發(fā)展。

從自然角度來(lái)講，生命歷史的進(jìn)展是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，而且這也正反映在了基因數(shù)量的增多上，我們以卓越的智慧和全球的統(tǒng)治力為我們的發(fā)展帶路，人類(lèi)是最復(fù)雜的生物，其有著一套非常精細(xì)化的基因群體。大約在半個(gè)世紀(jì)前，有研究推測(cè)人類(lèi)機(jī)體中的基因有數(shù)百萬(wàn)個(gè)，如今這些基因的數(shù)量下降到了2萬(wàn)個(gè)，如今我們都知道，比如說(shuō)香蕉都有3萬(wàn)個(gè)基因，其基因數(shù)量大約是人類(lèi)基因的1.5倍。隨著研究者們深入研究，他們?cè)O(shè)計(jì)出了既能夠計(jì)算有機(jī)體基因數(shù)量，又能夠發(fā)現(xiàn)不必要的基因的特殊方法。

對(duì)基因進(jìn)行計(jì)數(shù)

我們可以認(rèn)為機(jī)體中所有的基因都是我們烹飪的食譜，其以DNA堿基對(duì)的形式被書(shū)寫(xiě)（ATCG），這些基因能夠提供提供指令來(lái)指導(dǎo)機(jī)體合成組成機(jī)體的蛋白質(zhì)并且行使著不同的功能；一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基因需要大約1000個(gè)堿基字母，結(jié)合不同的環(huán)境，基因往往會(huì)負(fù)責(zé)其所扮演的不同角色，因此到底有多少基因能夠構(gòu)成一個(gè)完整的有機(jī)體呢？

當(dāng)我們談?wù)摰交驍?shù)量時(shí)，我們常常會(huì)表示我們能對(duì)病毒進(jìn)行實(shí)際計(jì)數(shù)，但目前研究者對(duì)真核生物進(jìn)行計(jì)數(shù)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)就是我們機(jī)體的基因或許并不是像鴨子一樣連續(xù)地排成了一隊(duì)。我們機(jī)體烹飪書(shū)中遺傳食譜的排列方式往往會(huì)被打斷，并且會(huì)混入30萬(wàn)個(gè)其它的字母，大約50%實(shí)際上都被描述為失活死亡的病毒，因此在真核生物中很難對(duì)具有關(guān)鍵功能基因進(jìn)行計(jì)數(shù)。

相比較而言，對(duì)病毒和細(xì)菌基因進(jìn)行計(jì)數(shù)就簡(jiǎn)單地多，這是因?yàn)榛虻脑稀塑账釋?duì)于小型生物而言非常珍貴，因此小型生物在進(jìn)化過(guò)程中會(huì)通過(guò)較強(qiáng)的選擇剔除掉那些不必要的序列，實(shí)際上對(duì)于病毒而言最大的挑戰(zhàn)就是如何最初發(fā)現(xiàn)它們，令人驚訝的是，所有主要病毒的發(fā)現(xiàn)，包括HIV等，都并不是通過(guò)測(cè)序?qū)崿F(xiàn)的，而是通過(guò)一些古老的方法，比如說(shuō)將其放大到可見(jiàn)程度或者觀察期形態(tài)學(xué)特征，分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展教會(huì)了研究者如何探索病毒世界的多樣性，但其僅僅能夠幫助我們對(duì)已知存在的病毒的基因進(jìn)行計(jì)數(shù)。

越少越繁榮

在人類(lèi)整個(gè)基因組中，需要維持健康生命/生活的基因數(shù)量實(shí)際上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于當(dāng)前所估計(jì)的2萬(wàn)個(gè)基因，近日就有研究進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，維持人類(lèi)生命的必要基因的數(shù)量或許非常少。研究人員對(duì)數(shù)千名個(gè)體進(jìn)行研究，尋找其基因組中天然發(fā)生的“敲除”現(xiàn)象，即尋找那些“不在場(chǎng)”的特殊基因，我們所有的基因都有著連個(gè)拷貝，其中一個(gè)來(lái)自上一輩，通常情況下如果當(dāng)基因另一個(gè)拷貝失活時(shí)，另一個(gè)活性拷貝就會(huì)進(jìn)行功能性的彌補(bǔ)，研究者很難發(fā)現(xiàn)攜帶兩個(gè)基因拷貝都失活的個(gè)體，因?yàn)槭Щ畹幕蛟谔烊粻顟B(tài)下非常罕見(jiàn)。

研究敲除基因的功能在實(shí)驗(yàn)室對(duì)大鼠進(jìn)行研究就可以，研究者們會(huì)利用現(xiàn)代的遺傳工程技術(shù)來(lái)對(duì)目的基因進(jìn)行失活操作，或者移除該基因來(lái)觀察該基因失活后機(jī)體的表現(xiàn)；但對(duì)人類(lèi)的研究需要生活在21世紀(jì)醫(yī)療技術(shù)時(shí)代的人群，而且還需要找到適合進(jìn)行遺傳學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)研究分析的譜系群體，冰島人就是一類(lèi)非常有用的研究對(duì)象。

研究者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，有700多個(gè)基因被敲除后并不會(huì)帶來(lái)明顯的健康影響，比如，研究者指出，名為PRDM9的基因在小鼠的生育能力上扮演著重要作用，但如果在人類(lèi)機(jī)體中被敲除后卻不會(huì)引發(fā)任何疾病癥狀?；趯?duì)人類(lèi)敲除研究進(jìn)行推測(cè)性分析，研究這表示，實(shí)際上人類(lèi)僅需要3000個(gè)基因就能夠制造出一個(gè)健康完整的自己，這就類(lèi)似于一種“巨大病毒”— 潘多拉病毒，2014年該病毒從3萬(wàn)年的西伯利亞冰川中復(fù)蘇過(guò)來(lái)，其是目前研究者知道的最大的病毒，該病毒有2500個(gè)基因。

那么我們還需要什么基因呢？我們甚至并不知道四分之一的人類(lèi)基因到底能干什么？到底其發(fā)揮著什么樣的作用？

復(fù)雜源于簡(jiǎn)單

但是是否人類(lèi)基因真正的數(shù)量時(shí)2萬(wàn)？3000個(gè)？或者是別的數(shù)量呢？問(wèn)題的焦點(diǎn)就是當(dāng)我們理解基因的復(fù)雜性時(shí)，大小或許真的并不重要了。數(shù)學(xué)家Alan Turing提出了一種多細(xì)胞發(fā)育的理論，他研究了簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型，名為反應(yīng)-擴(kuò)散過(guò)程，在這種過(guò)程中，少數(shù)的化學(xué)物質(zhì)會(huì)發(fā)生擴(kuò)散并且相互反應(yīng)；隨著簡(jiǎn)單規(guī)則指導(dǎo)機(jī)體反應(yīng)的情況下，這些模型或許就能夠產(chǎn)生一些非常復(fù)雜的擬序結(jié)構(gòu)，因此植物和動(dòng)物的生物學(xué)結(jié)構(gòu)或許并不需要復(fù)雜的編程。

類(lèi)似地，很顯然人類(lèi)大腦中有著100萬(wàn)億個(gè)連接，這才是真正制造我們的本源所在，但我們或許并不可能對(duì)其進(jìn)行單一性地遺傳編程操作，近來(lái)一項(xiàng)在人工智能上的突破性研究就是基于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展的，所謂人工智能就是擁有簡(jiǎn)單元件（和神經(jīng)元類(lèi)似）的大腦計(jì)算機(jī)模型，其能夠通過(guò)與外界相互作用來(lái)建立一定的聯(lián)系，而相關(guān)研究結(jié)果推測(cè)，在應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，比如手寫(xiě)識(shí)別和醫(yī)療診斷中，Google公司就會(huì)邀請(qǐng)公眾來(lái)同人工智能計(jì)算機(jī)來(lái)打游戲以及觀察夢(mèng)境。

微生物已經(jīng)超越了基礎(chǔ)的世界

因此，很顯然，單細(xì)胞并不需要非常復(fù)雜的數(shù)量來(lái)產(chǎn)生非常復(fù)雜的效應(yīng)，那么人類(lèi)機(jī)體基因的數(shù)量或許就和單細(xì)胞的微生物，比如病毒和細(xì)菌一樣，具有相同的尺寸。非常微小的微生物都有著極其豐富、復(fù)雜的生命，當(dāng)然近幾年不斷興起的社會(huì)微生物學(xué)就是研究微生物世界極其復(fù)雜“社會(huì)關(guān)系”的一門(mén)學(xué)科。

過(guò)去10年里研究者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，微生物會(huì)將其90%的生命以生物被膜的形式存在，這或許是一種最有效有力的一種生物學(xué)組織，的確許多生物被膜都同細(xì)胞間有著復(fù)雜的通訊機(jī)制，就像大腦組織一樣，這或許能夠啟發(fā)科學(xué)家們開(kāi)發(fā)一種新型模型來(lái)研究諸如偏頭痛和癲癇癥等腦部障礙。

生物被膜被認(rèn)為是“微生物的城市”，如今社會(huì)微生物以及相關(guān)的醫(yī)學(xué)研究近些年取得了快速的發(fā)展，比如囊性纖維化的療法開(kāi)發(fā)商，居住在“城市”中的微生物也會(huì)互相協(xié)作、發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)、自殺等等一系列活動(dòng)，因此其或許會(huì)成為21世紀(jì)科學(xué)家們?cè)谶M(jìn)化生物學(xué)中從事的重點(diǎn)領(lǐng)域研究之一。

人類(lèi)的生物學(xué)機(jī)制或許遠(yuǎn)比我們想象地要更加杰出，當(dāng)然對(duì)微生物世界的研究或許也會(huì)變得非常有趣，而關(guān)于基因的數(shù)量似乎同生命的奧秘并沒(méi)有什么關(guān)系。