基因科学中的学科交叉
后基因组时代的交叉科学：从“Bio—X”到“X Biology”
维普资讯
２ ０ 第 ３期 ０ ２年
物理通报
科学前 沿
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生命科学的多学科交叉研究
生命科学的多学科交叉研究生命科学是研究生物体存在、发展和功能的科学。
生命科学的发展离不开诸多学科的交叉研究，包括生物学、化学、物理学、数学、计算机科学、与工程学等。
这些学科的交叉合作使得生命科学的研究更加全面深入，也推动了许多生物技术的突破。
机器学习在生命科学中的应用随着机器学习的发展，越来越多的领域开始应用这种技术。
在生命科学中，机器学习被用来处理大量的基因数据，从而推动了基因组学的发展。
通过对大量数据进行分析，机器学习可以预测某些基因的功能，从而为基因工程和药物开发提供了依据。
因此，机器学习已经成为生物信息学的重要组成部分。
生物信息学是基于计算机科学和生物学的交叉领域，将计算机科学和统计学等技术应用到生物学中，使得对生命现象的理解更加深入。
而机器学习无疑是生物信息学的重要研究工具。
基因编辑技术使基因研究更深入生命科学的研究中，基因编辑技术是一个重要的领域。
在基因编辑技术的发展过程中，化学、物理和生物学都发挥了重要的作用。
基因编辑技术最早是通过化学方法来实现的。
人们可以使用化学物质来改变DNA序列中的碱基，从而改变基因的功能。
但由于这种方法的效率和可操作性不够好，后来人们开始使用物理方法，如辐射和超声波，来进行基因编辑。
随着生物学的发展，基因编辑技术也开始进入了生物学领域。
通过改变细胞内的酶或细胞壁的特性，人们可以将外来的DNA序列导入到细胞中，实现基因编辑的效果。
这种方法被称为基因转染。
基因编辑技术的应用广泛，如制造更健康的农作物、治疗人类遗传病等。
基因编辑技术的发展离不开多学科交叉的合作，包括化学、物理、生物学、医学和工程学等。
CRISPR-Cas9系统：一种革命性基因编辑工具一种新型的基因编辑工具——CRISPR-Cas9系统出现了。
CRISPR是一种叫做簇状间重复序列的DNA序列，它存在于细菌和古菌的基因组中。
这些序列以重复的方式出现，并且它们之间还有一些独特的序列，被称为间隔序列。
科学家们发现，这些间隔序列起到了一种保护细菌免受病毒感染的作用。
生命科学中的新兴交叉学科
生命科学中的新兴交叉学科在生命科学领域，新兴交叉学科的兴起，为科学的发展注入了新的活力和创新的思维方式。
这些交叉学科汇聚了生物学、物理学、数学、计算机科学等多学科知识的精华，为生命科学研究提供了多维度的视角和更深层次的理解。
在本文中，将介绍两个生命科学中的新兴交叉学科：生物信息学和合成生物学。
一、生物信息学生物信息学是生物学、计算机科学和统计学的交叉学科，其研究内容是利用计算机和数学方法处理、分析、存储和理解生物数据的过程。
它涉及到DNA序列、蛋白质序列、基因表达数据等多种生物学数据处理和分析方式，是研究基因组学、蛋白质组学和转录组学的重要工具。
随着高通量技术的快速发展，生物学家可以快速、大规模地获取各种生物学数据。
这使得生物信息学的重要性越来越受到人们的重视。
基因组学和蛋白质组学的研究从单个基因、蛋白质的研究转向大规模的分析、比较和整合。
这种方法有助于研究生命科学中重要的生物学问题，如基因组进化、人类健康和疾病、生物生态等多个方面的问题。
生物信息学作为一种新兴的学科，可以对生物体的DNA、蛋白质、代谢物等各个水平进行研究，实现基因功能的预测，挖掘新的基因、蛋白质和代谢物，甚至可以预测及治疗包括癌症在内的多种疾病。
生物信息学还可以预测物种的覆盖面积、环境的影响等，这有助于保护自然环境和地球生态平衡。
生物信息学的快速发展，为科学家提供了强有力的工具，解决了生命科学领域多课题的困境。
例如，长期以来，通过单一实验来研究基因功能和调节机制非常困难，生物信息学提供了一种快速、高效、低成本的方法。
通过对大量基因序列的整理，学者可以快速地预测和鉴定特定基因的功能、相互作用及其生物学意义。
另外，生物信息学对于新兴治疗方法的研究也起到了至关重要的作用。
二、合成生物学合成生物学是一门新兴的交叉学科，它将生物学、化学、物理学和工程学知识整合起来，建立全新的创新系统，旨在创造出全新的人工生物系统。
合成生物学通过建立实验流程和模型，探索和实现以独特生物学机制为基础的、新的生物系统。
生物学中的新进展与学科交叉研究
生物学中的新进展与学科交叉研究近年来，随着科技的不断进步以及跨学科的融合，生物学领域的研究取得了长足的进展。
生物学不再是一个孤立的学科，而是与化学、物理、计算机科学等学科交叉，产生了许多新的研究领域和新的技术手段。
本文将介绍一些生物学中的新进展以及与其他学科的交叉研究。
一、基因编辑技术基因编辑技术被认为是“生物学史上最大的突破之一”。
它通过操作生物体的基因序列，可以对基因进行增强、削弱、删除等操作，进而改变生物的形态或功能。
CRISPR/Cas9是一种目前被广泛使用的基因编辑工具，其精准度和有效性难以超越。
CRISPR/Cas9技术的开发源于发现一种名为CRISPR的免疫系统，该系统能够对抗外来入侵的病毒。
后来，科学家们发现这种系统还可以被用来对基因进行编辑，从而开创了生物学的新篇章。
二、人工合成生命人工合成生命是另一个引人注目的生物学领域。
它的目的是通过化学手段合成出完全由人造成分组成的细胞。
这项研究可以帮助人们更好地研究细胞的组成和机能，并为生命起源和进化提供新的线索。
通过人工合成生命，我们或许可以创造出更符合我们需求的生物种群，从而帮助人类解决粮食短缺、环境污染等问题。
三、生物信息学生物信息学是一种将计算机科学与生物学相结合的交叉学科。
它通过数据挖掘、机器学习等手段，研究生物体内所含基因、蛋白质、代谢物等信息的处理和分析。
这项技术的突破为生物学的研究提供了新的方式和手段。
例如，科学家们可以利用生物信息学技术，解密人类基因组，进而了解人类的遗传信息，为疾病的治疗和预防提供更好的方案。
四、纳米技术纳米技术是一种通过控制物质在纳米尺度下的组织和性质，进行材料设计、开发和制造的技术。
在生物学领域中，纳米技术可以被用来研究细胞的内部细节和机能，并且可以被用来制造生物传感器、生物芯片等。
例如，使用纳米技术，科学家们已经开发出可以检测微小肿瘤细胞的传感器。
这项技术的推广不仅可以帮助医学研究，还可以为生物工程和药物开发提供新的思路。
基因工程中的基因克隆与基因表达实验总结
基因工程中的基因克隆与基因表达实验总结基因工程作为一门新兴的交叉学科，已经广泛应用于生物医学、农业、环境保护等领域。
其中，基因克隆和基因表达实验是基因工程的核心技术，对于研究基因功能和开发新药已经起到了重要作用。
本文将对基因工程中的基因克隆和基因表达实验进行总结，并探讨其在科学研究和应用中的前景。
一、基因克隆实验基因克隆是通过重组DNA技术，将感兴趣的基因从一个生物体中复制并插入到另一个生物体中的过程。
它是研究基因功能、生物制药和转基因等领域的基础。
基因克隆实验主要包括以下几个步骤：1. DNA提取与限制性内切酶切割：通过提取DNA样品，使用限制性内切酶切割将目标基因和载体DNA切割成相应片段。
2. 基因插入：将目标基因与载体DNA片段进行连接，常用的方法是使用DNA连接酶将两者黏合。
3. 转化与筛选：将连接后的DNA转入到宿主细胞中，使其成为转基因细胞。
通过选择性培养基进行筛选，可以获得拥有目标基因的转基因细胞。
通过基因克隆实验，我们可以获得不同生物体的目标基因，并进行后续的研究和应用。
例如，通过将某种植物的耐旱基因克隆到其他作物中，可以提高作物的抗旱能力，增加农作物产量。
二、基因表达实验基因表达实验是将目标基因在宿主细胞中进行转录和翻译，产生具有特定功能的蛋白质的过程。
基因表达实验是研究基因功能和制备重组蛋白等领域的重要手段。
基因表达实验主要包括以下几个步骤：1. 选择合适的表达系统：根据需要表达的蛋白质的性质和规模，选择合适的表达系统。
常用的表达系统包括细菌、酵母、哺乳动物细胞等。
2. 构建表达载体：将目标基因插入到表达载体中，通常使用限制性内切酶和DNA连接酶进行连接，并通过测序确保插入正确。
3. 细胞转染：将构建好的表达载体导入到宿主细胞中。
不同表达系统有不同的转染方法，如细菌的化学转型、酵母的电转染等。
4. 表达和纯化：经过一定时间的培养，宿主细胞会表达目标基因，合成目标蛋白质。
可以通过蛋白质纯化技术，如亲和层析、凝胶电泳等手段获得纯度较高的目标蛋白质。
学科交叉研究
学科交叉研究学科交叉研究是一种通过整合不同学科的知识和方法，解决复杂问题的途径。
这种研究方法促进了学科之间的相互作用和合作，创造了新的学术领域和创新思维。
在本文中，将讨论学科交叉研究的定义、重要性以及其在不同领域的应用。
一、学科交叉研究的定义学科交叉研究是一种跨越不同学科界限的研究方法，它将不同的学科知识和方法相互结合，以解决特定问题或挑战。
这种研究方法涉及多个学术领域的理论和实践，旨在创造新的知识和理论体系，推动学科之间的合作与创新。
学科交叉研究的核心概念是学科融合和知识整合。
它不仅要求研究人员具备广泛的学科知识，还需要他们具备跨学科沟通和合作的能力。
通过将不同学科相关的理论和方法相结合，学科交叉研究有望产生新的认识、解决实际问题并推动学术创新。
二、学科交叉研究的重要性学科交叉研究在推动科学进步和社会发展方面起着重要作用。
以下是学科交叉研究的几个重要方面：1. 创新思维：学科交叉研究鼓励研究人员超越学科边界，思考和探索新的问题。
这种跨学科的思维方式有助于产生创新的观点和解决方案，推动学科的进步。
2. 综合知识：学科交叉研究整合了不同学科的知识和方法。
这有助于弥补学科之间的知识差距，促进知识交流与共享，提高研究的综合性和专业性。
3. 解决复杂问题：复杂问题往往需要不同学科的知识和专长来全面理解和解决。
学科交叉研究使得研究人员能够从多个学科的视角来看待问题，采用多种方法和工具来解决问题，提高解决问题的效率和准确性。
4. 推动学科发展：学科交叉研究不仅扩展了学科的范围和边界，还促进了学科之间的相互作用和合作。
这有助于培养新的学科领域和学科间的合作项目，推动学科的发展和创新。
三、学科交叉研究的应用领域学科交叉研究已经广泛应用于各个领域，包括自然科学、社会科学和人文科学等。
以下是几个应用学科交叉研究的例子：1. 生物医学研究：生物医学领域常常需要从生物学、化学、物理学和工程学等多个学科获取知识，以解决复杂的医学问题。
学科交叉的具体科学史案例
学科交叉的具体科学史案例一个具体的学科交叉的科学史案例是分子生物学的起源。
分子生物学是一个涉及生物学、物理学和化学的跨学科领域。
20世纪初，生物学家开始揭示细胞是生命的最基本单位。
然而，对于遗传信息的传递和遗传基因的本质却知之甚少。
直到20世纪三四十年代，遗传学家斯坦利·米勒曼和哈罗德·厄尼斯提出了核酸是遗传信息的携带者这一假说，从而引领了分子生物学的发展。
他们通过研究杆菌细胞的遗传变异，发现DNA分子是由两个互补的链组成的，通过配对规则能够进行精确的复制和传递。
在此基础上，分子生物学家诺斯特鲁普和富郎克林决定研究DNA的结构。
1952年，他们发表了采用X射线晶体学研究DNA结构的重要论文。
这些研究被詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克看到，并受到启发，他们于1953年提出了DNA的双螺旋结构模型，这一模型解释了DNA如何进行复制和编码，从而揭示了遗传信息的秘密。
沃森和克里克的发现使得生物学家和化学家意识到探索遗传信息的结构和功能需要进一步了解DNA和蛋白质之间的相互作用。
这导致了分子生物学和化学的跨学科合作。
生物学家如高德弗里德·库恩和弗雷德里克·西格尔齐受到化学家林布鲁纳的启发，在20世纪50年代末和60年代初发展出了蛋白质结构的理论和实验方法。
这些研究为进一步理解蛋白质的结构与功能奠定了基础。
随着各种分析和检测技术的发展，分子生物学进一步拓展了与化学和物理学的关系。
泛素化是细胞内重要的调控机制之一，它涉及到蛋白质的修饰和降解。
1970年代，生物学家艾伦·霍夫曼和阿隆·齐尔科维奇从化学学家威廉·赖尔那里获得了关于泛素的一些化合物，从而开启了对泛素化现象的研究。
他们的工作揭示了泛素是如何参与调控蛋白质合成与降解的过程，为细胞生物学提供了重要的指导。
以上案例说明了分子生物学的发展如何依赖于生物学、化学和物理学的交叉合作。
遗传学发展中的学科交叉
（ Ｒ Ａ） 使 孟 德 尔 的 遗传 因子 概 念 不 再 是 形 或 Ｎ ， 式 上 的符号 ， 而是 如摩 尔根所 预 言 的 “ 它是 一 个
摘
要 ： 文 以遗传 学发展过 程 中的若 干重 大发 现 ， 本 阐述 了学科 交叉对 于遗 传 学发展 所
起 的重要 推 进作 用 以及 启 示 ， 了解学科 交叉是科 学发展 的必然趋 势 ， 国 当前对 于 学科 交叉 我
的政 策及 导 向。
关键词 ： 传学 ； 遗 学科 交叉 ； 学发展 科
１２ 摩 尔根 基 因论 ． 摩尔 根原 先为 实验胚 胎学 家 ， 在胚 胎学研 究 过程 中产 生 了一些疑 问 ， 于是从 实验胚 胎学领 域 转人 了遗传 学领 域 。他利用 果蝇 作为实 验材 料 ， 证 明基 因是 以线状 形 式排列 在染 色体上 ， 在染 色 体 上 占有 一定 位置 ， 因的传 递 同基 因所 在 的染 基 色 体 的传 递 是 连锁 的 ， 就是 连 锁定 律 ， 这 同孟德 Ｄ Ａ 中。Ｈ ｒｈｙ和 Ｃ ａｅ于 １ ５ Ｎ ｅ ｅ ｓ ｈｓ ９ ２年 用 放 射 性 同位 素 Ｓ标 记 蛋 白质 ， Ｐ标 记 Ｄ Ａ。 接 着 用 Ｎ 分别被 Ｓ或 Ｐ标 记 的 噬 菌体 感 染 没 有 被 放 射
混 合 ， 果发 现 只有 Ｄ Ａ组分 能够 把 Ｒ型 细 菌 结 Ｎ 转 变成 Ｓ型 细菌 。 １ ３ ２ 噬菌体 感染 实验 ．．
体 提供 了合理 的解 释 ， 进 了遗传学 的 发展 。 促 １５ 近代遗传 学 的飞速 发展 ．
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基因科学中的学科交叉这几年来，基因科学获得了飞速的进展，而且随着基因知识的普及，人们越来越多地认识到基因科学与我们的日常生活有着千丝万缕的联系，同时，可以利用自己的基因知识来武装好自己。
纵观基因科学的发展历史，在基因科学逐步取得成就的过程中离不开学科交叉，相信基因科学在未来的发展中还会更平凡地出现学科交叉。
其中，比较著名的案例就是沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型，最先给他们启发的是威尔金斯在一次在意大利举办的生物大分子结构会议上展示的一张DNA的X射线衍射的幻灯片，物理学家出生的克里克对衍射图谱的分析十分熟悉，能够帮助沃森理晶体学的原理，而沃森可以帮助克里克理解生物学的内容，他们由DNA衍射图谱推断出DNA分子呈螺旋结构，后来在得知A与T配对，C与U配对后，构建了双螺旋结构模型，当他们吧这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现两者完全相符。
这就是基因科学与物理科学完美结合的实例。
当孟德尔做豌豆杂交试验的时候，为了研究控制不同性状的遗传因子的遗传规律的时候，巧妙地运用了数学上的统计学，才发现不同性状的豌豆种子比例为3:1或9:3:3:1，就这样，他总结出了基因的遗传定理和自由组合定理，为遗传学的发展奠定了基础。
近年来，全世界都在致力于人类基因组测序，有了人类基因组图谱，我们就可以了解人类几万个基因的全部档案，如某个基因在那条染色体的什么位置，这个基因的结构怎样，功能是什么。
这样一来，人类对自身就有比较全面的了解。
了解了基因，就能够找到新的诊断和治疗疾病方法。
一个新生儿出世时，如果法律允许，父母可以拿到孩子的基因图组，这张图，将记录着一个新生命的全部遗传奥秘。
此外，人类基因组研究还会对生命科学其他领域内的研究产生重大影响。
近年来，随着“人类基因组计划”的实施，生命科学进入了一个“后基因组”时代。
在这样一个时代，生命科学关注的范围越来越广，涉及的问题越来越复杂，采用的技术也越来越先进。
这一切使得科学界兴起了一个潮流——数学、物理学、化学、工程学、计算机科学等非生物学科与生命科学相互交叉的潮流；出现了一批新型的多学科交叉的研究机构，如美国斯坦福大学的Bio－X中心。
同时，在这个过程中诞生了许多新的交叉学科。
无独有偶，这种非生物学与生物学交叉的潮流在上个世纪初也出现过。
19世纪末到20世纪初，物理学和化学有了很大的发展和完善。
那时的科学家相信，自然界存在着统一的规律，一切事物都应该遵循，生命也不例外。
在这些物理学家和化学家的眼里，生命和非生命一样，都可以通过物理学和化学的定律来研究和解释；生物体不存在什么不能被还原为物理化学描述的属性或特征。
1940年代，奥地利物理学家薛定谔写下了《生命是什么》一书，从物理学的角度对生命现象进行了详细的阐述。
今天生命科学中的许多重要概念如“遗传密码”，就是在那本书中首次提出的。
在那段时间里，许多著名物理学家、化学家和数学家纷纷转入生命科学研究领域，如美国化学家鲍林和物理学家德尔布吕克。
这种不同学科的交叉融合结出了许多硕果，其中最重要的也许是德尔布吕克的学生沃森和英国晶体学家克里克在1953年提出的DNA双螺旋模型。
从此生命科学由过去的描述性学科转变成为实验科学，并形成了许多新的分支学科。
比较两次围绕着生命科学兴起的多学科交叉潮流，可以看到许多相似之处，也可以发现明显的不同。
也许一个最重要的区别，便体现在对新兴学科的命名上。
在前基因组时代，围绕生命科学的交叉学科是以表示数学、物理、化学等学科的名词作为词干“X”，结合上一个代表生命的前缀bio－而成，即Bio－X。
而在后基因组时代诞生的新学科，则是以生物学作为词干，以其他非生物学科作为形容词来组成一个复合名词，即X-Biology。
在科学家认识发展的基础上，在20世纪末又一次兴起了与生命科学相关的多学科交叉的潮流。
但这一次唱主角的不再是物理学或化学，而是生物学。
一种新的命名方式随即出现，即“X Biology”——“biology”成了词干，而其他学科都成了“形容词”。
这一表达方式一方面强调生命是一个特定的研究对象，不再是物理学或化学等学科的附属品；另一方面，它也强调了非生命学科对生命科学研究的重要性。
当前的生物学研究越来越定量化，需要的技术也越来越复杂。
由于新技术的引进常常会带来研究上巨大的突破，所以目前这些新兴的交叉学科，其核心是从技术的层面引入非生物学学科。
例如，过去的遗传学研究依赖于对单个基因突变的分析，而今天的化学遗传学，则试图利用组合化学产生的巨量小分子化合物去研究基因的功能。
这门学科的创始人之一、美国哈佛大学教授斯耐伯曾这样说过：“我们的目标是为每一个基因找到相应的小分子化合物，用它们来分析细胞和有机体的功能.有意思的是，在这一次生命科学与其他学科交叉的潮流中，许多重要角色都是从事生命科学的研究人员。
他们推动了生命科学的进步，也深切感受到了20世纪实验生物科学的局限性。
正如美国科学院院长、生物学家阿尔伯特在一篇评述文章中所说：“对控制生命系统的热力学和动力学因子的深刻理解，以及把化学和物理学的最新发展作为恰当工具的能力，将是成功的关键。
”由此可以断言，这两种对生命科学相关的交叉学科的命名方式，体现出了人们对生命现象的不同理解，也体现出了对研究生命的方法的不同要求。
作为一个计算机专业的学生，我深知基因科学的发展越来越离不开计算机，现在努力打好计算机的基础，如果将来能都从事基因科学这一行业，一定会大有帮助。
三肥胖基因与人类健康基因又称为遗传因子，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上的具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。
是编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位。
一般来说，基因都是通过编码蛋白质或RNA来表现遗传信息的，这种表现成为性状，基因通过自我复制把特定的遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲本相类似的形状。
基因是有遗传效应的DNA片段，有着特定的遗传效应，我们知道，一个DNA分子的基本骨架是由脱氧核苷酸和磷酸交替连接而成的，骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的，因此构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性，而DNA分子的多样性和特异性正是生物多样性和特异性的基础，而基因就是分布在DNA分子上的有遗传效应的片段。
那么，基因到底是如何起作用的呢？一般来说，性状的形成离不开蛋白质（特别是酶）的作用，可想而知，基因是通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程就称为基因的表达。
在DNA和蛋白质之间还有一种物质充当信使，它就是RNA。
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够顺利通过核孔，把遗传信息传递到细胞质中。
首先，DNA双链解开，其中的碱基暴露出来，游离的核糖核苷酸（RNA基本单位）随机地和这些碱基碰撞，按照碱基互补配对原则以氢键结合，这样，在RNA聚合酶的作用下，游离的碱基渐渐合成信使RNA,之后RNA从DNA链上释放出来，DNA又恢复双链。
接着，通过核孔进入细胞质中，游离在细胞质中的各种氨基酸，以RNA为模板在核糖体上合成具有一定氨基酸序列的蛋白质。
从上述可以看出，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，而且基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的形状。
有时候，形状还与外界环境有关，实际上性状是由基因和环境共同作用的产物。
人类大约存在上万个基因，这些基因日日夜夜都在按照自己的信息忠实地让主人表现出来，还有一些在受内外因素刺激后发生变异。
一般来说，基因的遗传遵循分离定律和自由组合定律。
正常的体细胞有23对46条染色体，而产生的下一代遗传物质却没有增多，那么在46条染色体的细胞结合之前肯定经过一次染色体减半的过程，这一过程叫做减数分裂。
孟德尔先生在做过大量的豌豆杂交试验和精确的数学统计后得出结论，就是今天所说的两大遗传定律，在生殖细胞产生配子时，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
的确，进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时，进行染色体数目减半的细胞分裂。
这一过程叫做减数分裂，在减数分裂中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。
减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的少一半。
以上说过生物体的性状主要是由基因控制的，基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的形状或是通过控制酶的结果来控制性状，实际上，基因与性状并不是一一对应的关系，有多因一效（多个基因同时控制一种形状）和一因多效（一个基因同时控制多种形状）的现象出现。
人类体内有成千上万个基因，都在共同协作，使人体能正常运转，在这里只举一个基因的例子。
肥胖基因，又叫FTO,是指，它们所编码蛋白质是一种食欲与能量平衡调节途径的组成部分，而这种途径的失衡直接或者间接导致体脂肪的积累和体重增加。
今年春季，当第一个隐藏在肥胖症背后的关键基因被发现后，科学家们无不感到欢欣鼓舞。
然而不久他们便搔起了头皮。
没有人——甚至包括发现这种基因的糖尿病专家——知道这种名为FTO的基因到底是如何工作的。
如今，一个研究小组向着破译FTO蛋白质令人发胖的原因迈出了关键一步。
FTO的发现源于对2型糖尿病相关基因的搜索，但研究人员很快便意识到，它所扮演的真正角色与肥胖症直接相关。
尽管科学家一直认为遗传因素可能是造成肥胖症的重要原因，但相关基因的敲定却困难重重。
在这项发表在《科学》杂志上的研究中，研究人员对大约39000人进行了采样分析，断定携带一种FTO变异的两个副本的人，其体重增加了约3公斤，这是关于一种常见肥胖症基因的第一个清晰例证。
然而随后的研究工作却使科学家遭遇了瓶颈，即FTO究竟干了什么以及它的运行机制到底是什么？为了回答这些问题，由几家英国研究机构组成的科研小组分别对FTO进行了不同侧重的研究。
其中剑桥大学的遗传学家Stephen O’Rahilly和他的同事尝试了解FTO蛋白质对于动物是如何作用的。
研究人员在实验室小鼠体内发现，其大脑下丘脑——用来帮助调节机体的能量平衡——中的FTO含量非常高。
与对照组的小鼠相比，下丘脑中FTO减少60%的小鼠往往会拒绝进食。
这意味着，FTO在食欲的控制中可能扮演了一个重要角色。
而牛津大学的科学家则将这项研究又向前推进了一步——对FTO蛋白质的基因序列进行了研究。
结果显示，这种蛋白质的作用更接近于酶，能够通过去除一个甲基修复脱氧核糖核酸(DNA)。
更多的研究证明，FTO蛋白质能够使DNA脱甲基化。
但是这项研究的主持人之一、牛津大学的酶学专家Christopher Schofield承认，依然有一些缺失的环节没有搞清——被FTO 酶脱甲基的到底是什么基因或基因组，以及这一过程如何对肥胖症造成影响。
美国研究人员说，剧烈体育运动有助于保持体重，甚至对肥胖基因携带者也有效。