2000年是植物科學的一個標誌性年份。就在這一年，全世界科學家終於得到了擬南芥基因組的完整序列，他們一直都在盼望這一結果。在各大學和生物科技公司工作的300多名研究者用了4年時間，確定了組成擬南芥DNA的大約1億2000萬個核苷酸的順序。這一工作花費了約7000萬美元。（在今天看來，這一工程的花費和耗用的整體人力多得簡直難以想象，因為技術的進步已經使單獨一個實驗室在不到一周的時間內就能測定擬南芥基因組的全序列，花費還不到初次測序時的千分之一。）

這就讓我們能理解什麼是「聾子」基因了——在突變之後可以引發人類耳聾的基因。全世界的很多實驗室已經確定了50多個人類「聾子」基因，其中至少有10個在擬南芥基因組中也存在。正如BRCA基因在擬南芥中的存在並不意味著植株有乳|房一樣，在擬南芥中發現聾子基因也不意味著植物有聽覺。人類「聾子」基因有一種細胞學功能，可以讓耳朵正常發揮作用，一旦這些基因發生突變，就會造成聽力喪失。

這裏需要澄清一點：儘管基因常常用和它們相關的疾病來命名，但並不是基因本身引發了這些疾病或機能缺陷。只有在突變導致基因不能正常發揮功能時，才產生這些疾病。所謂突變，是構成基因的核苷酸序列的改變，可以破壞DNA編碼。我們不妨再複習一下人類生理的基礎知識：人體的DNA編碼僅由四種不同的核苷酸組成，其縮寫分別為A，T，C和G。四種核苷酸的特定組合，為不同的蛋白質提供了編碼。少數核苷酸的突變或刪除可以導致編碼發生災難性的改變。BRCA是這樣一類基因：如果發生突變或其他破壞，可以引髮乳腺癌，但在正常情況下，它們在決定細胞的分裂時間中起著關鍵作用。如果BRCA基因不能正常工作，細胞就會分裂得過於頻繁，這就引發了癌症。CFTR基因在突變或遭到其他破壞之後，則可引致囊腫性纖維化，但在正常情況下卻調控氯離子的跨細胞膜運輸。如果由其編碼的蛋白質不能正常工作，肺（及其他器官）中的氯離子運輸會被阻斷，引發濃稠黏液的積聚，臨床上就表現為一種呼吸系統疾病。httｐs://read.９9cｓw•ｃｏｍｈｔtｐs://rｅad.９9ｃｓｗ.ｃｏｍ

在和聽力缺陷相關的擬南芥基因中，有4個編碼非常相似的蛋白質，叫作肌球蛋白。已知肌球蛋白是運動蛋白，它們彷彿是「納米發動機」，能驅動各種蛋白質和細胞器繞著細胞中心運動。有一種肌球蛋白與聽力有關，它有助於內耳毛細胞的形成。如果這種肌球蛋白髮生突變，毛細胞的形態就不正常，也因此不會對聲波做出反應。對植物而言，我們可以在其根上找到毛狀的附屬物，這些被恰切地稱作「根毛」的結構可以幫助根從土壤中吸取水分和礦物質。擬南芥的4個「聾子」肌球蛋白基因中的某一個發生突變，會導致根毛不能正常伸長，植株從土壤中吸收水分的效率也就大大降低。

擬南芥和人類基因組的測序工作使我們獲得了許多驚人發現。和本章所講的話題最為相關的是，人們發現擬南芥基因組含有好多與人類疾病和殘疾相關的基因。（另一方面，人類基因組也含有一些和植物發育相關的基因，比如一組叫作COP9信號小體的基因介導植物對光的反應。）科學家一邊破解擬南芥的DNA序列，一邊就發現其基因組含有BRCA基因（與遺傳病乳腺癌有關）、CFTR基因（與囊腫性纖維化有關）和很多與聽力缺陷有關的基因。九-九-藏-書

這些基因的名字和它們的生物學功能無關，只和臨床表現有關。那麼這些基因在綠色植物中又有何功能呢？擬南芥基因組之所以含有BRCA，CFTR和幾百個其他與人類疾病或機能缺陷有關的基因，是因為它們是基本的細胞生理所九_九_藏_書必需的。早在15億年前，在作為植物和動物的共同演化祖先的單細胞生物身上，這些基因就已經演化出來了。當然，擬南芥所含有的這些人類「疾病基因」的對應基因如果發生突變，也會破壞相關的植物生理功能。比如說，擬南芥乳腺癌基因一旦突變，就會引發擬南芥植株的幹細胞（沒錯，擬南芥也有幹細胞）比正常幹細胞分裂更多次，於是整株植物會對輻射高度敏感，這兩種表現也都是人類癌症的標誌特徵。

在植物和人類中都存在的肌球蛋白基因和其他基因在細胞層次上具有相似的功能。但如果把所有細胞裝配在一起，對某一特定的生物體來說，功能就不同了。我們需要肌球蛋白幫助內耳毛髮揮正常功能，最終幫助我們具備聽力；植物卻需要肌球蛋白保證根毛髮揮正常功能，使它們能從土壤中飲水並找到養分。

早在1990年，擬南芥就被美國國家科學基金會選中，作為打算測定基因組全序列的第一種植物，這是因為擬南芥獨特的演化特徵使其DNA分子比其他植物要小。雖然擬南芥含有與大多數動植物數目相仿的基因（約25，000個），在其DNA分子中卻幾乎不含被叫作非編碼DNA的成分，這就讓確定擬南芥的基因組序列相對容易一些。非編碼DNA在基因組中到處都是，它可位於基因之間或染色體末端，甚至在一個基因內部也可找到。按比例來說的話，擬南芥的1億2000萬個核苷酸含有大約25，000個基因，而小麥的160億個核苷酸中也含有相同數目的基因（人類則在29億個核苷酸中含有大約22，000個基因，比擬南芥這種小植物略少）。因為擬南芥的基因組小，植株個頭小，繁殖一代的時間短，在剛過去的20世紀中，它在全世界得到了廣泛研究。對這種常見雜草所做的研究因而在許多領域獲得了重要的突破性成果。幾乎全部25，000個擬南芥基因都能在那些有重要農業價值或經濟價值的植物——比如棉花和馬鈴薯中找到。這意味著在擬南芥基因組中確定的任何基因（比如說一個能抵抗某種侵害植物的細菌的基因）都能用基因工程的方法轉到作物中，以提高其產量。ｈｔｔｐs://reａd.９９cｓw.ｃｏｍ