但是我们又知道，其中绝大部分（90％以上）的序列是没有任何意义的。
因此，当“人类基因组计划”于1990年在美国正式启动，计划用15年的时间把生命之书所包含的字母按其书写顺序，不管有没有意义全都抄下来时，许多生物学家都觉得非常浪费。这项计划在2003年提前完成，总共花费了30多亿美元。实际上这些钱并非都花在用来测序，其他方面，比如开发更好、更快的测序、分析技术，也花去了很多经费。
在“人类基因组计划”的13年间，由于技术的进步，测序的速度不断地提高，费用也不断地下降。测定第一批的10亿个碱基序列用了4年的时间，而测定第二批的10亿个碱基序列只用了不到4个月。当人类基因组计划刚刚启动的时候，测定1个碱基序列的费用非常昂贵，大约是10美元，而到2001年时，这个费用已下降到了0.1～0.2美元。也就是说，用2001年的技术，花上3～6亿美元就可以把人体基因组全部测定了。
在1998年，一家私营公司塞里拉基因组学公司宣称将用新的方法独立把人体基因组重新测一遍，开始了与人类基因组计划的竞赛。他们用了3年的时间，花了大约3亿美元，完成了目标。他们用的是5个人的基因组混在一起测，但大部分测的是公司创建者克莱格·文特的基因组。文特后来在此基础上把他的基因组全部测定了，在今年9月初公布。由于这并不是一个独立的项目，很难估算究竟花了多少钱来测他的基因组。
每个人的基因组序列都不尽相同，它决定、影响着我们的长相、生理机能、健康状况等等。第一个真正个人化的基因组测序项目测的是詹姆斯·沃森的基因组。沃森是DNA双螺旋结构的共同发现者（因此获得诺贝尔奖），也是人类基因组计划的第一位领导者，让他来创这个记录，再合适不过了。
这项工作是“454生命科学公司”与贝勒医学院合作做的，于今年5月份完成，总共只用了两个月的时间，花费不到100万美元。
比起几年前需要花费几亿美元才能测定一个人的基因组的全部序列，这个开支似乎低得不能再低，但是还是只有少数人才负担得起或有那样的机会，只是富人和名人的特权。不过，测序技术还在飞速发展，费用也在直线下降。
去年，美国加州的“X奖基金会”宣布，如果有哪个团队能够首先实现在10天之内测完100个人的基因组，每个花费不到1万美元，那么它将获得1千万美元的奖金。按照现在的发展水平，这个目标也许用不了几年就能实现，到那时，就有很多人支付得起测定自己的基因组序列的费用了。
但是这还不够。文特也宣布，哪个团队能首先把测定人类基因组的费用降到不到1千美元，他将奖励他们50万美元。最近，BioNanomatrix公司和“完全基因组学”公司联合获得美国政府的一笔科研基金，其目标是用纳米技术开发出新的测序仪器，能在8个小时之内就测定完一个人的全部基因组序列，花费不到100美元！到那时，只要你愿意，每个人都可以获得自己的“生命之书”的抄本。
但是有这个必要吗？几年前，当人类基因组计划刚刚完成的时候，媒体曾欢呼人类“生命之书”获得了破解。其实不然。测定基因组序列只是相当于把“生命之书”抄写了下来，是否能够破解、读懂它，则是另外一回事。
事实上，我们对这部生命之书的意义大部分都还无法理解。在测序技术飞速发展的同时，对基因功能的研究相比之下却是令人尴尬的缓慢。这种状况在短时间内不会有根本的改变。
当然，基因组测得越多，遗传学家就越容易通过比较不同人的基因组序列而鉴别出基因的功能。但是，在现在，以及在未来的几年内，拥有个人的基因组序列，其象征意义和学术价值远大于个人的实用价值。就拿已经知道自己的基因组序列的文特和沃森来说吧，他们能从中了解到多少有用的健康信息呢？几乎没有。研究人员没有发现他们两位有必然会得某种遗传病的基因突变。沃森的基因组中有几个基因突变会增加得癌症的风险。沃森年轻时曾经得过皮肤癌，但是我们不能确定这是否与这些突变有关，也无法知道他以后是否会得癌症。文特的基因组有几个突变与阿滋海默症（老年痴呆）、心脏病和眼睛黄斑变性有关，但也只是表明得这些病的风险比较大，并非必然就会得这些病。
其实，所谓的致病基因往往只是增加得某种疾病的风险，那么我们本人是否有必要知道我们携带着这些致病基因？如果知道，坏处是会增加我们的烦恼，特别是如果携带的是所谓不治之症的致病基因；好处是也许可以设法预防、降低患病的风险。对此文特和沃森的态度有些差异。文特想知道自己携带着的所有致病基因，在了解到自己有增加患心脏病风险的基因突变之后，考虑到他的父亲是因心脏病去世的，他开始服降血脂的药物进行预防。而沃森则要求测序公司在把序列交给他之前，把与阿滋海默症有关的一个基因的数据删掉。他今年已79岁，不想知道自己是否有得阿滋海默症的风险。
随着基因组测序的普及和我们对基因组功能了解的深入，必然要面临着的另一个问题，是所谓基因隐私的问题。你是否愿意公开你的基因组序列？
是否愿意让医疗保险公司掌握这方面的数据？文特和沃森都把自己的基因组序列放在了网上公开，觉得这没什么大不了的。但别人未必都这么看得开。
这个问题粗一看似乎很简单：立法保护，由本人决定是否愿意公开。但是如果考虑到一个人的基因组序列和他的父母、兄弟姐妹、子女都很大的相似性，这个问题就变得复杂了。未经亲属的同意就公开自己的基因组序列，是否在一定程度上侵犯了他们的隐私？
相对论有没有用？
理论物理研究所研究员李淼经常给报刊写科普文章，也爱发一些不着调的议论。最近读到他的一篇文章，把中国科学落后的原因归咎于中国人太功利，总要追问某项科学研究对大众生活有什么用，而其实有些重大科学发现是没有什么实际应用价值的。他举的例子是爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。
我们对科学研究的态度固然不必太功利，基础研究的结果也未必都有实用价值，不过这位研究员的例子却没有举对。主要应用于高速状态、微观世界和宇观世界的爱因斯坦相对论似乎离我们的日常生活很遥远，其实不然，它也有实用价值，一个著名的例子是全球定位系统（GPS）。在十几年前，GPS还是高尖端的东西，而现在它已进入了普通人家，只要花几百块钱给车辆装一个GPS导航仪，或花一、两千块钱买一个带GPS的手机，就可以随时知道自己在地球上的准确位置。
GPS是靠美国空军发射的24颗GPS卫星来定位的（此外还有几颗备用卫星），每颗卫星上都携带着原子钟，它们计时极为准确，误差不超过十万亿分之一，即每天的误差不超过10纳秒（1纳秒等于10亿分之一秒），并不停地发射无线电信号报告时间和轨道位置。这些GPS卫星在空中的位置是精心安排好的，任何时候在地球上的任何地点至少都能见到其中的4颗。GPS导航仪通过比较从4颗GPS卫星发射来的时间信号的差异，计算出所在的位置。
GPS卫星以每小时14000千米的速度绕地球飞行。根据狭义相对论，当物体运动时，时间会变慢，运动速度越快，时间就越慢。因此在地球上看GPS卫星，它们携带的时钟要走得比较慢，用狭义相对论的公式可以计算出，每天慢大约7微秒。
GPS卫星位于距离地面大约2万千米的太空中。根据广义相对论，物质质量的存在会造成时空的弯曲，质量越大，距离越近，就弯曲得越厉害，时间则会越慢。受地球质量的影响，在地球表面的时空要比GPS卫星所在的时空更加弯曲，这样，从地球上看，GPS卫星上的时钟就要走得比较快，用广义相对论的公式可以计算出，每天快大约45微秒。
在同时考虑了狭义相对论和广义相对论后，GPS卫星时钟每天还要快上大约38微秒，这似乎微不足道，但是如果我们考虑到GPS系统必须达到的时间精度是纳秒级的，这个误差就非常可观了（38微秒等于38000纳秒）。如果不校正的话，GPS系统每天将会累积大约10千米的定位误差，是没有用的。为此，在GPS卫星发射前，要先把其时钟的走动频率调慢100亿分之4.465，把10.23兆赫调为10.22999999543兆赫。此外，GPS卫星的运行轨道并非完美的圆形，与地面的距离和运行速度会有所变化，如果轨道偏心率为0.02，时间就会有46纳秒的误差。由于地球的自转，GPS导航仪在地球表面上的位移也会产生误差，例如当GPS导航仪在赤道上，而GPS卫星在地平线上时，由于位移产生的误差将会达到133纳秒。GPS导航仪在定位时还必须根据相对论进行计算纠正这些误差。
可见GPS的使用既离不开狭义相对论，也离不开广义相对论。GPS的使用是1993年开始的，但是早在1955年就有物理学家提出可以利用在卫星上放置原子钟来验证广义相对论了，GPS实现了这一设想，并让普通人也能亲身体验到相对论的威力。一名研究相对论的理论物理研究员不知道这一点，令人觉得不可思议。但是也正因为他是以专家的身份宣称相对论没有什么实际用途的，就更容易误导读者，以为相对论还只是数学上的抽象和实验室里的玩意儿。
国内有不少否定相对论的人，在网上到处宣扬他们已证明了相对论是错误的。他们还成立批判相对论的“学术”组织互相抱团打气，在火锅城之类的地方“隆重”举行“学术研讨会”。其中还不乏大学教授。我就曾经收到河北一所高校的教师寄来的论文，用官方哲学理论否证相对论。这不由让人想起文革时期对相对论的批判。这些人的思想还停留在30多年前，他们不知道我们的日常生活早已离不开相对论，倒也情有可原。现在他们知道了，是否会改变立场？恐怕不会。这个世界上偏执的人很多。比如，还有很多人坚定地相信地是平的，即便卫星早已拍下了地球的照片，即便人类早已登上了月球，他们也认为这一切不过是一场骗局，只有他们的信仰是永远正确的。
猪被冤枉了吗？
猜猜看，人类历史上死人最多的一次急性传染病是什么？天花，鼠疫？
都不是，是人人得过的流行性感冒。在1918～1919年间，一场流感席卷全球，估计当时全世界三分之一的人口（约5亿人）被感染，死亡人数保守的估计至少2千万人，有人估计高达一亿人，实际的死亡人数可能在5千万人左右。
当然，流感每年都会出现流行，虽然不像1918～1919年那一次那么惨烈，但据世界卫生组织估计，全世界每年有5～15％的人被感染，300～500万人病情严重，25～50万人死亡。每隔一段时间还会爆发传染性和毒性都特别强的流感大流行，在上个世纪除了1918～1919年的那次，还出现过两次：1957～58年间的流感使约100万人丧生，1968～69年间的流感大流行导致约75万人死亡。
难怪流感成了除艾滋病之外被研究得最多的传染病：在国际生物医学论文数据库中，与流感有关的论文有近50000篇之多，而与普通感冒有关的论文不到4000篇。
历史上，流感大流行每隔10～50年就出现一次。现在距离上一次流感大流行已经有40年，许多专家担心一次新的流感大流行迫在眉睫。上个世纪的3次流感大流行都被发现是由禽流感病毒演变而来的新型流感病毒引起的，所以禽流感在近年来引起了很大的关注。但是禽流感病毒直接变成能在人群中传播的人流感病毒的可能性不大，通常认为如果有猪做中介就会容易得多——现在你明白了为何这次出现了能在人群传播的猪流感让全世界都如临大敌了吧。
许多人第一次听说猪还会有流感，因此对猪肉产生了恐惧，有的国家还以防止猪流感为由开始大规模杀猪或禁止进口猪肉。目前并没有在猪当中发现有这种病毒，有人——特别是养猪业的人士——为猪鸣不平，认为猪被冤枉了。为了不想让猪担当恶名，世界卫生组织在叫了一阵猪流感之后，正名为A型H1N1流感，国内把它汉化为甲型H1N1流感，媒体有时则干脆简称为甲型流感。这种简称极为不当。流感病毒分为甲、乙、丙（或A、B、C）三型，其中最常见的就是甲型，每年流行的季节性流感大多是甲型流感。因此把这次特别的流感简单地称为甲型流感并不能将它与一般的流感区分开。
在流感病毒的表面存在两种蛋白质。一种能让血液中的红细胞凝聚在一起，所以叫做血凝素（简称HA或H）。另一种蛋白质能把神经氨酸（一种糖类分子）分解掉，所以叫神经氨酸酶（简称NA或N）。这两种蛋白质因为暴露在流感病毒的外面，流感病毒进入人体后，它们就成了人体免疫系统的靶子。如果这两种蛋白质出现了变异，免疫系统识别不了它们，流感病毒就能躲过去。因此病毒学家就根据这两种蛋白质的变异情况来给流感病毒做进一步的分类，编上不同的号码。
这次的流感是甲型H1N1亚型，那两个数字就分别表示其血凝素和神经氨酸酶的类型。
这个亚型的流感病毒并不是新发现的，导致1918～1919年流感大流行的病毒也是甲型H1N1亚型。它实际上是最常见的流感病毒亚型，2006年季节性流感大约有一半是它引起的。把这次的流感称为甲型H1N1流感，同样不能表明其特殊性。
因此一些病毒学家并不体谅世界卫生组织和各国政府试图保护养猪业的苦心，仍然坚持把这次流感称为猪流感。虽然目前并没有发现它曾经在猪群中传播，也没有直接证据表明它是从猪传给人的，但是间接的证据表明它只能是来自猪。流感病毒总共有8个基因片段。这次的流感病毒有6个基因片段是猪流感病毒的，剩下的2个片段原来分别属于人流感病毒和禽流感病毒，但是早在1998年就已经被结合到猪流感病毒里面去了。
人流感病毒和禽流感病毒的基因片段为什么会跑到猪流感病毒里面去了呢？
流感病毒通过和细胞表面上的受体结合才能感染细胞。人细胞和鸟类细胞上的受体并不相同，人流感病毒和禽流感病毒分别只和相对应的受体结合，因此人流感病毒通常不能感染鸟类，禽流感病毒通常也不能感染人。但是在猪的细胞表面上同时存在这两类受体，除了猪流感病毒，人流感病毒和禽流感病毒也都能感染猪。
这样，如果一头猪同时被这三种病毒感染上，它们就可能在猪的细胞内进行“杂交”，组合出一种同时含有猪、人和禽流感病毒的基因片段的全新的流感病毒，进而再传染给人或鸟。
要有这样的“杂交”，猪必须有机会同时和禽、人有亲密的接触。在亚洲南方农村，猪、鸡、鸭、鹅常常养在一起，而且和主人朝夕相处，正为流感病毒的杂交提供了大好机会。所以亚洲南方通常被认为是新的流感病毒的发源地。近日有人在报上撰文把现代养猪场当成病毒培养基地，把新型流感病毒的出现归咎于现代化的养殖环境，是猪在顽强地向人类表达解散回家的愿望（《猪的隐喻》，《北京青年报》2009年5月10日）。这纯粹是文人想当然的抒情。人与家禽家畜“和谐共处”的传统养殖方式，才是培养新型病毒的温床。
“有性之谜 ”
为什么会有性？
性对于生物体本身并不是一件什么好事。对于雄性来说，他们要花费大量的时间和精力去寻找和讨好配偶，或为求偶而战，弄得伤痕累累乃至有生命危险。对于雌性来说，有性生殖的结果使她们的基因只能有一半传给子女，而来自雄性的另一半未必就很优秀，说不定受骗上当被一个孬种所勾引。如果她们采用孤雌生殖，她们的基因就能百分之百地传下去。至今还有几千种动植采用无性或孤雌生殖，就避免了那“百分之五十”的代价。但是在现今存在的几百万种动植物中，为什么绝大多数都采用有性生殖（或者是有性和无性生殖相结合），它们的雌性为什么愿意付出这“百分之五十”的代价？性在进化上究竟有什么好处？
这可以说是进化生物学上最大的谜团之一。自从费歇尔提出这个问题以来，已有各种各样的答案。目前流行的观点认为，有性繁殖带来了基因重组，基因重组带来了无穷无尽的变异，而丰富的变异更有能力接受生存的挑战。这就象参加抽奖，单性生殖只是买了一张彩票，然后把它复印了许多次，复印得再多也不能增加中奖机率，而有性生殖却是买了许多不同号码的彩票，显然最有可能中奖。
通过在每一代改变基因，有性物种能更好地躲避敌人（寄生虫和捕食者）的追捕。为了能够生存，必须不断地更新（相应地，寄生虫和捕食者也必须不断地进化）。如果象单性生殖那样，母子一成不变，原地踏步，就会被敌人追上，最终导致灭亡。所以，即使只有百分之五十的基因得到传递，也要比什么都没能传下去的好。这种解释，被称为“红后”假说，它得名于《镜子背后》中象棋红后对爱丽丝说的话：“为了停留在原地，要拼命地跑。”
“红后”做为一种有吸引力的假说流行了许多年，近年来通过对一种同时具有有性和无性生殖的鱼类的研究，才证实了这个假说：有性生殖的后代要比无性生殖的后代更不容易感染寄生虫，而且变异越大，越不容易感染。
两性战争
对于“红后”假说能否完全解释性的由来，大部分进化生物学家仍然表示怀疑。我们且把这个问题放到一边，来看另一个看上去简单而实际上也很难回答的问题，这个问题也是费歇在他划时代的著作《自然选择的遗传理论》中提出来的：为什么有性生殖的物种一般都有两性？为什么不象原生生物那样只有一性，也能通过有性生殖交换基因？为什么不象粘液霉菌那样有十三种性别？两性，意味着只能在百分之五十的群体中寻找配偶，如果只有一性，就能找除自己以外的任何个体，如果有十三性，假定跟任何异性都可以交配的话，找到配偶的机会就会大大增加。
对这个问题的回答也是近年来的事，它涉及到所谓基因组内冲突。在细胞中，不仅细胞核有基因，细胞质中的线粒体（植物还包括叶绿体）也有自己独立的基因。两个细胞如果融合在一起，会出现一个问题：两个细胞核的基因可以结合在一起遗传给后代，线粒体的基因却没办法这么办，因为线粒体有许多个，而且数目不定，没法一一配对。没法配对，谁又都不让着谁的话，就只有用战争解决了。事实上，线粒体确实能够用酶把对方的线粒体消灭掉。因此，如果交配时两个细胞完全融合的话，线粒体之间的战争将使得交配成为一场对双方都没有好处的灾难。为了避免这样的灾难，一方抛弃了自己的线粒体，而只保留细胞核的基因，这就成为了精子；而另一方同时保留细胞核和线粒体的基因，成为了卵子。两种性别由此诞生。
对于原生生物来说，它们在行有性生殖时，细胞并不相互融合，只是交换细胞核。而且为避免近亲繁殖，它们的细胞核有多种不同的类型，并非任意两个个体都能交配。
那种有十三种性别的粘液霉菌又如何呢？深入的研究发现，这十三种性别并不是平等的。同样为了防止线粒体之间的战争，存在着一个等级森严的制度：比如说，第十三号的性可以跟任何别性交配，在交配时只有它能够遗传下线粒体基因，其它的性必须抛弃自己的线粒体；对于第十二号的性来说，只有在跟十一号或者低于十一号的别性交配时，才有保留线粒体基因的特权；依次类推。
可见如果只有一性，或者有两个以上的性，反而让有性生殖变得复杂起来，不如只有两性那么简单明了。也许正是为了不让生活太复杂，大家才都采用两性制度。
在粘液霉菌中，低一号的性有时会发生突变，拒绝抛弃自己的线粒体，其结果是跟与之交配的高一号的性同归于尽。如果这样的造反持续下去，等级森严的制度最终会垮台，性别的种类会越来越少，直到只剩下两种性。
也许，今天的两性制度，正是以前多性制度垮台之后的结果。如果连精子也要造反，那就只有死路一条，什么也遗传不下去了。
虽然在这场线粒体战争中，精子为了顾全大局而举手投降，但是精子和卵子之间仍然还在为了传递自己的基因而明争暗斗。遗传学家发现，在小鼠中（人类也应该一样），来自父方的基因会刺激生长激素的表达，促使胎儿长得更大。胎儿出生时越重，就越健康越容易存活，但是母亲怀孕和生产时付出的代价也越高，可能会影响以后的生育。对于父方基因来说，它只管带着它的胎儿的命运，而不管母亲以后能否生育；而母亲本身却不能只做这么一锤子买卖，她还想在生下这一胎后还能继续生育，有更多的子女传递自己的基因，因此，毫不奇怪，来自母方的基因会试图消除胎儿的生长激素，抵制胎儿的生长。胎儿的最后大小，就是父方和母方基因互相争夺达到平衡的结果。
性，是一场传递自己的基因的战争。
性乎爱乎？
在把生物学原理应用于人类时，必须牢记这一点：人类是一种文化动物。人类的行为不仅被先天的生物本能所决定，而且也受到后天的文化、社会因素的影响。怎么区分这两者呢？一种方法是研究比较在不同文化、不同社会的人类行为，如果他们具有共同点，这些共同点就可以认为是由先天的生物本能决定的。
在八十年代，为了找出影响人类求偶的先天因素，人类学家调查了来自37个社会的上万名男女，结果发现他们对配偶的标准都相当一致，也就是“男人爱貌，女人爱财”：男人比女人更注重对象的生理吸引力，而女人比男人更注重对象的经济状况。而且，男人更倾向于选择比自己年轻的对象，而女人更喜欢比自己年老的对象，在这37个社会中，最理想的年龄差别竟然都是男方比女方大三岁。
从进化生物学的原理来看，这是很容易理解的。男性的生殖期要比女性长得多，从青春期开始一直到六七十岁，男性都具有生殖能力，而女性的生殖能力在三十岁以后迅速降低，停经以后就完全中止。在医学不发达的时代，女性最安全的生育年龄是三十岁之前。因此，在求偶时，男性要比女性更为注重对象的年龄和健康状况，也就是生殖能力。女性吸引男性的那些生理特征，比如光滑的皮肤、鲜亮的头发、明媚的眼睛、丰满的身材，其实都是年轻、健康的标志。而做为要承担抚养子女的主要责任的女性，她们希望对象能够有较好的经济能力为她们和子女提供优厚的生活条件，这也是不难理解的。
女性选择男性，男性同时也在选择女性，这种双向选择使得人类的求偶在动物中显得很特别，因为在动物中，选择往往是单向的（一般是雌性选择）。在哺乳动物中普遍存在的雄性竞争，在人类中也不起显著作用。具有雄性竞争的动物的一个特征是雄性的体形要比雌性大得多，从大百分之五十到百分之六百不等；而在人类，男性与女性的体形差异不是很大，只大百分之三十左右，这是那些一夫一妻或“”温和的“”（靠炫耀而不是靠争斗来获得配偶）一夫多妻的动物的特点。因此，人类本质上是一夫一妻或温和的一夫多妻的动物。
人类区别于其它动物的另一个特点，是性生活对于维持配偶关系无比重要。正如英国著名动物学家莫里斯(D. Morris) 在其名著《裸猿》（1967年）一书中所强调的：人类是性的动物。在所有的动物中，再也找不到另一种动物象人类这样沉迷于性行为（也许只有人类的近亲矮小黑猩猩可跟人类一比），可以一年四季地交媾，而别的动物只在短暂的发情期才能发生性行为。在一百九十三种现存灵长类（猴子和猿）中，人类女性具有最大的乳房（乳房过大对哺乳有害无益），人类男性具有最大的阴茎（勃起时平均长度为13厘米，而灵长类中体形最大的大猩猩只有3厘米），这都很可能是两性互相选择的结果。在所有的灵长类动物中，只有人类是赤裸无毛的，对于它的由来动物学家们争论不休，但正如达尔文首先指出的，它可能是性选择的结果；的确，无毛使我们的皮肤对抚摸的敏感性大大增强，而触觉在人类性行为中的重要性是不用多言的。在所有的动物中，只有人类两性在性行为中都能够感受快感，尽管某些动物学家认为某些高等灵长类的雌性也具有性高潮，但那与人类女性性高潮相比，实在是微不足道的。
所有的这一切表明，在进化过程中，性选择在促使人类的两性形成长期的、不断被加强的愉快的结合。这种现象，我们称之为爱。
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