中關(guān)村在線(xiàn)
閭丘露薇
2026-02-08 20:53:39
想象一下，在浩瀚的基因海洋中，人類(lèi)的DNA與豬的??DNA，是否只是遙遠的親戚，還是有著(zhù)更深的淵源？這個(gè)問(wèn)題，聽(tīng)起來(lái)帶著(zhù)幾分科幻的色彩，卻實(shí)實(shí)在在地觸動(dòng)著(zhù)生命科學(xué)最核心的奧秘。我們與豬，在漫長(cháng)的進(jìn)化長(cháng)河中，似乎從未有過(guò)直接的交集，一個(gè)在直立行走中探索智慧，一個(gè)在泥土中享受樸實(shí)。
當我們撥開(kāi)表象，深入到生命的藍圖——DNA的層面，便會(huì )驚奇地發(fā)現，一種奇妙的共鳴在低語(yǔ)。
從宏觀(guān)的角度來(lái)看，生物體的DNA序列，就像一本記錄著(zhù)生命演化歷史的史書(shū)。每一次堿基對的替換，每一個(gè)基因的復制或丟失，都是一次深刻的變遷。而人類(lèi)和豬，同屬哺乳動(dòng)物，這意味著(zhù)我們在億萬(wàn)年前，可能擁有一個(gè)共同的祖先。這個(gè)共同的祖先，在其漫長(cháng)的繁衍過(guò)程中，逐漸分化，演化出了形態(tài)各異、生活習性迥然不同的后代，其中就包括了我們和豬。
正是因為這份共同的起源，使得我們與豬在DNA層面，保留了相當程度的相似性。
具體而言，這種相似性體現在多個(gè)層面?；虻臄盗亢团帕?。雖然具體的基因數量會(huì )因物種而異，但人類(lèi)和豬擁有的基因數量級是相似的。更重要的是，許多核心的生命過(guò)程，例如細胞的生長(cháng)、分裂、新陳代謝、免疫反應等，都依賴(lài)于一系列保守的基因。這些基因在不同物種之間，其功能和編碼的蛋白質(zhì)往往高度相似，甚至幾乎相同。
比如，負責細胞呼吸的線(xiàn)粒體DNA，其結構和功能在哺??乳動(dòng)物之間更是高度保守。人類(lèi)的線(xiàn)粒體DNA與豬的??線(xiàn)粒體DNA，在序列上存在一定的差異，但其基本的組織結構和主要的基因功能是保持一致的。
基因的同源性。即便??在外觀(guān)和生理上存在巨大差異，但如果我們對比人類(lèi)和豬的基因組，會(huì )發(fā)現許多基因在序列上具有顯著(zhù)的同源性。這意味著(zhù)，這些基因在功能上扮演著(zhù)相似的角色，或者是由共同的祖先基因演變而來(lái)。例如，與骨骼發(fā)育、器官形成、神經(jīng)系統功能相關(guān)的許多基因，在人與豬之間都存在高度的相似性。
科學(xué)家們通過(guò)基因比對分析，可以找到人與豬之間的“對應基因”，這些基因就像是DNA中的“同名親戚”，盡管可能在細節上有所不同，但??其核心功能是共通的??。
再者，基因的表達調控。除了基因本身的序列，基因如何被“激活”和“關(guān)閉”——也就是基因表達的調控，也是生命活動(dòng)的關(guān)鍵。而人與豬在許多基本的生命過(guò)程中，基因表達的模式也存在相似之處。比如，在胚胎發(fā)育早期，一些關(guān)鍵的發(fā)育基因在人與豬胚胎中，會(huì )在相似的時(shí)間和組織中表達，指導著(zhù)身體的初步??構建。
這種相似的調控機制，進(jìn)一步印證了我們之間潛在的基因聯(lián)系。
我們也不能忽略那些讓“人”和“豬”截然不同的差異。正是這些差異，使得我們擁有獨一無(wú)二的智慧、復雜的社會(huì )結構，而豬則適應著(zhù)另一種生存方式。這些差異主要體現在：
特定基因的突變與演化：盡管有共同的祖先，但隨著(zhù)時(shí)間的推移，不同的物種在不??同的環(huán)境壓力下，基因會(huì )發(fā)生突變。對于人類(lèi)而言，與大腦發(fā)育、語(yǔ)言能力、高級認知功能相關(guān)的??基因，經(jīng)歷了顯著(zhù)的演化，導致我們的大腦結構和功能遠超豬。例如，FOXP2基因，被認為是與語(yǔ)言能力密切相關(guān)的基因，在人類(lèi)的演化過(guò)程中發(fā)生了重要的改變。
基因的復制與丟失：基因組的演化并非線(xiàn)性，基因的復制可以產(chǎn)生新的功能，基因的丟失則會(huì )失去原有功能。這些過(guò)程在人與豬的演化路徑中，也產(chǎn)生了顯著(zhù)的??分野。
基因表達的差異：即使是同源基因，在不同物種中的表達水平、表達組織以及表達時(shí)間也可能存在差異，從而導致了生理和形態(tài)上的巨大差別。例如，在免疫系統中，人與豬的免疫應答機制就存在著(zhù)許多關(guān)鍵的??差異。
非編碼DNA的演化：近年來(lái)，科學(xué)家們越來(lái)越意識到非編碼DNA（如內含子、調控元件等）在基因表達調控中的重要作用。這些區域的演化差異，也對物種的特異性產(chǎn)生了深遠影響。
可以說(shuō)，人與豬的DNA關(guān)系，并??非簡(jiǎn)單的“同與不同”，而是一幅精細而復雜的畫(huà)卷。它展現了生命演化的壯麗圖景，也揭示了物種間微妙而深刻的聯(lián)系。這種聯(lián)系，并非僅僅是學(xué)術(shù)上的探討，它在現實(shí)世界中，已經(jīng)開(kāi)始引發(fā)一系列令人激動(dòng)，同時(shí)也令人深思的科學(xué)應用。
當我們深入了解人與豬DNA的相似性后，便會(huì )發(fā)現，這種相似性并非僅僅停留在理論層面，它正以前所未有的力量，驅動(dòng)著(zhù)生物醫學(xué)的革命。特別是基因工程技術(shù)的發(fā)展，使得我們能夠“讀懂”甚至“改寫(xiě)”DNA，這就為跨物種的醫學(xué)應用打開(kāi)了新的大門(mén)。而其中最引人注目，也是最具爭議性的領(lǐng)域，莫過(guò)于利用豬器官進(jìn)行人類(lèi)器官移植。
人體的器官衰竭，是導致許多疾病患者死亡的??主要原因。器官捐獻的嚴重短缺，使得無(wú)數生命在等待中消逝。面對這一嚴峻的挑戰，科學(xué)家們將目光投向了豬。豬作為一種繁殖快、體型適中、生理特征與人類(lèi)有一定相似性的動(dòng)物，其器官在大小、血管結構等方面，都與人類(lèi)器官有諸多相似之處。
例如，豬的心臟、腎臟、肝臟等，在結構上與人類(lèi)器官有較高的同源性，這為器官移植提供了潛在的可能性。
要將豬器官成功移植到人體，并非易事。這里就不得不提到人與豬DNA的差異所帶來(lái)的挑戰。豬的DNA中，存在一些特定的基因，它們編碼的蛋白質(zhì)，會(huì )對人類(lèi)的免疫系統產(chǎn)生強烈的排斥反應。其中最著(zhù)名的，就是“α-半乳糖苷酶”（α-gal）基因。這個(gè)基因在豬體內能夠正常表達，產(chǎn)生α-半乳糖苷酶，進(jìn)而產(chǎn)生α-半乳糖抗原。
而人類(lèi)體內，由于基因的演化，早已丟失了這個(gè)基因，因此，我們對α-半乳糖抗原具有天然的免疫反應。一旦豬器官被移植到人體，人類(lèi)的免疫系統就會(huì )將其視為“異物”，發(fā)動(dòng)猛烈的攻擊，導致器官迅速衰竭，移植失敗。
正是為了克服這一障礙，基因工程技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用?？茖W(xué)家們利用CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)，對豬的基因組進(jìn)行精確改造。其核心目標，就是“敲除”豬的α-gal基因，使其不再產(chǎn)生α-半乳糖抗原。這就像是給豬的DNA進(jìn)行一次“精細美容”，去除那些可能引起人類(lèi)排斥反應的“瑕疵”。
通過(guò)基因編輯，可以培育出“基因編輯豬”（gene-editedpigs），其器官在很大??程度上能夠規避人類(lèi)的免疫排斥。
除了敲除α-gal基因，科學(xué)家們還在不??斷探索其他的基因改造策略。例如，在豬的基因組中插入能夠抑制人類(lèi)免疫反應的人類(lèi)基因，或者敲除其他可能引起排斥反應的豬基因。這些策略的共同目標，都是為了讓豬器官在人類(lèi)體內更“友好”，減少免疫排斥的發(fā)生，延長(cháng)器官的存活時(shí)間。
目前，利用基因編輯豬進(jìn)行器官移植的研究已經(jīng)取得??了令人振奮的進(jìn)展。一些研究團隊已經(jīng)成功地將基因編輯豬的心臟移植到狒狒體內，并??觀(guān)察到器官能夠存活數月之久。狒狒是與人類(lèi)在生理學(xué)上更為接近的靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物，其結果預示著(zhù)未來(lái)在人體移植的巨大潛力。
當??然，這僅僅是漫長(cháng)征途的開(kāi)始。盡管基因編輯技術(shù)取得了突破，但豬器官移植到人體仍然面臨諸多挑戰：
更廣泛的免疫兼容性：除了α-gal抗原，豬的DNA中可能還存在其他我們尚未完全了解的基因，它們編碼的蛋白質(zhì)也可能引發(fā)不??同程度的免疫排斥。因此，需要更全面地理解和改造豬的基因組。
病毒傳播風(fēng)險：豬體內可能攜帶一些對人類(lèi)具有潛在感染性的內源性逆轉錄病毒（PERVs）。雖然目前研究表明，基因編輯豬的PERVs傳播風(fēng)險已大大降低，但仍然需要謹慎評估和監測。
器官功能與適應性：即使免疫排斥得到??控制，豬器官在人體內能否長(cháng)期穩定地發(fā)揮功能，是否能夠完全適應人體的內環(huán)境，仍是需要深入研究的問(wèn)題。
倫理與社會(huì )接受度：跨物種器官移植，觸及了深刻的倫理問(wèn)題。例如，將動(dòng)物視為“器官工廠(chǎng)”，是否違背了對生命的尊重？公眾對此的接受程度如何？這些都需要社會(huì )各界共同探討和達成共識。
盡管挑戰重重，但豬器官移植的可能性，為那些飽受器官衰竭之苦的患者帶來(lái)了新的希望。這不僅僅是醫學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更是人類(lèi)對生命邊??界不斷探索的體現。它讓我們看到??，通過(guò)理解和運用DNA的奧秘，我們或許能夠跨越物種的界限，為延續生命、減輕痛苦開(kāi)辟一條全新的道路。
人與豬DNA的對話(huà)，正在以最直接、最深刻的方式，改寫(xiě)著(zhù)生命的篇章。
