解码贝多芬死因的“基因测序”，是项什么技术？-全球快播
来源：极目新闻 2023-04-23 11:23:53
空中雷鸣电闪，疾病缠身的贝多芬突然睁开眼，向空中伸出右拳，短短几秒他神情严肃、面带怒气。随后无力跌回，他没再说出一句话，心脏停止了搏动。
这是文学作品中，贝多芬离世时的场景，这位“扼住命运的咽喉”的音乐大师，生命定格在了57岁。
在贝多芬死后，其写于1802年10月6日的《海利根施塔特遗书》才被打开，道尽了贝多芬遭遇命运挫折与病痛折磨的心酸、苦泪、挣扎与难以磨灭的艺术热情。在遗书中他曾写道：“在我死后，倘若施密特医生仍然健在，以我的名义请求他记述我的病情，并将这份书面文件，附在他记录的病例之后，这样至少有可能，使世界在我死后与我冰释前嫌。”
(资料图片仅供参考)
搞清病情，被视为贝多芬留给后人的“嘱托”。近两百年来，各种有关贝多芬病情和死亡原因的研究迭出。直到今年，通过基因研究，贝多芬的死因得到了进一步的揭秘，其家族隐秘的故事浮出水面。
3月，知名国际刊物《Cell》子刊《CurrentBiology》，来自剑桥大学、波恩大学等机构的研究者们发表了一篇论文：《GenomicanalysesofhairfromLudwigvanBeethoven》（路德维希·凡·贝多芬的头发的基因组分析）。
这篇研究，通过基因组分析未能发现贝多芬耳聋和胃肠病的原因，但是发现他有肝脏疾病的遗传风险，至少在他死亡前几个月里，贝多芬感染了乙肝病毒。此外，研究团队通过对贝多芬父系的Y染色体测序分析发现，贝多芬父系中有人实际并不属于贝多芬家族。
这份严谨的学术论文瞬间出圈，引发了公众关注。时隔200余年，揭秘贝多芬死亡和家族秘史的是什么技术？除了能揭开名人的历史迷团，又有哪些现实功用？潮新闻记者采访了医学遗传学和司法鉴定领域的专家。
贝多芬身后的秘密，何以被解开？
浙江大学遗传与再生生物学研究所所长、浙江省细胞与基因工程重点实验室主任严庆丰教授向潮新闻记者解释，贝多芬死因和家族秘事的意外发现，是通过基因测序完成的。而要理解为什么通过基因测序能够打开这些秘密，就要首先了解基因。
“大家都知道一句话：有因必有果。在每个人生下来时，就已经被‘编码’了，人的生理病理现象，本质上都是基因表达的结果；同时，基因表达又是可调控的。”
基因是人体的密码，但是具体写了哪些密码，这些密码起到什么作用，就需要通过基因测序来进行破译，人类基因组计划就是解决这个问题的。“通俗地讲，基因编码蛋白质，而蛋白质是生命的执行者，通过测序解读，可以知道基因变异是否改变了蛋白质的氨基酸组成，以及对疾病发生的影响。”
严教授表示，该研究的基因测序结果显示，贝多芬不携带耳聋直接相关的基因变异。可以推断出，他的聋不是先天性的，可能是疾病、感染、噪音等后天或环境等因素造成的。研究者们借助基因测序，不仅发现贝多芬存在肝病的遗传风险，还检测到了乙肝病毒基因，再结合他长期饮酒，提示肝病可能是贝多芬的致死因素。“人的整个生命过程，会受到包括病毒感染等很多因素的影响。如果把时间轴再拉长一点，放大到整个人类的历史，从人的物种出现到现在，人类基因组上可以找到众多病毒片段的信息。这也是人类发展至今，与病毒抗争的记录。”
另外，研究者们通过基因分析，发现贝多芬家族中存在婚外情。这是因为人类性别是由X、Y性染色体的不同组合决定的，其中男性的Y染色体只能遗传自父亲，如果兄弟成员都来自同一个生物学父亲，他们的Y染色体就应该相同。反之，兄弟之间的Y染色体不一样，那就说明不是来自同一个生物学父亲。
追溯贝多芬身上的谜团，从基因水平上进行探究，无疑能够找到最根本的原因，“相对于文献的记载、家谱等，基因信息更具有客观性和不可篡改性，把两者结合在一起，有助于还原历史真相，解释某些历史谜团。”严教授说。
绍兴文理学院司法鉴定中心主任张巧英，也同样关注到了这篇论文的“出圈”。
张主任接受潮新闻记者采访时表示，这项研究并非严格的法医学断案，虽然其旨在揭示名人的死亡和家族谜团，却涉及了非常广泛的领域，具体核心技术包括了二代（基因）测序、古生物样本DNA（带有遗传讯息的DNA片段称为基因）提取及相关生物信息学分析。借助先进的研究方法和提取的海量信息，一定程度上解开了贝多芬身上不为人知的谜团。
张主任表示，对于某种疾病而言，通常需要较为大量的样本以开展队列研究，这对发现疾病关联基因变异十分重要。论文中，研究者们开展了这方面的分析，发现了贝多芬携带有乙肝病毒的相关基因。“不过需要注意的是，论文中的相关推断并非死因的直接证据。在现代法医学上，对死因的判断是非常谨慎的，通常基于法医病理学、毒理学、微量痕迹物证等多方面的客观证据才能得出。但出于许多人对历史谜团的着迷，这样的探索确实是十分有趣的。”
头发很关键，提取的技术更关键
在严教授看来，这次关于贝多芬的研究，材料的真实可靠至关重要。首先要有完整且严谨的证据链确认头发确实是贝多芬的，这是研究的前提。
另外，基因测序对选用的头发也有要求，“测序用的头发是需要带有毛囊的，也就是保留有DNA遗传物质。如果是贝多芬自然脱落或剪下来的头发，是没有办法做基因测序研究的。这对材料的保存条件要求比较高，如果保存不好，DNA严重降解，就很难测序。”
来源：CurrentBiology
在风靡全球的电影《侏罗纪世界》系列中，生物科研公司在进行恐龙化石挖掘中，偶然发现一颗存有蚊子的琥珀，从蚊子体内提取出稀有的恐龙血液，加上两栖动物的基因成功复活恐龙。
严教授用这个例子进一步解释，“如果是单纯的古生物的化石是没法做到的，而如果是在琥珀密封环境或冻土层中，DNA保存完整，提取过程中没有受到污染等因素影响，科幻电影中的情节从理论上讲是有可能的。”
来自绍兴文理学院司法鉴定中心的法医物证、法医病理司法鉴定人范光耀博士，同样提到了这一点，他认为对贝多芬头发展开的分析，其所使用的技术非常具有前瞻性。
严教授和范博士都提到，这篇研究中有马克斯·普朗克研究所的鼎力相助，在面对保存了二百余年的贝多芬毛发样本时，才显得游刃有余。这个研究所，在分离和分析古生物样本的DNA等方面，蜚声国际。在已灭绝古人类基因组和人类进化的发现上做出突出贡献，并斩获2022年诺贝尔生理学或医学奖的斯万特·帕博，其团队就来自这家研究所。
范博士表示，如何从数百年的生物样本提取到高质量的DNA,这一课题不仅是古生物学家，这也是广大法医物证工作者面临的重大课题，而针对贝多芬家族的相关分析，这一领域实际上是法医系谱学的研究范畴。“目前，国内法医所进行的父系鉴定（例如曾祖父、祖父与孙辈之间,同胞兄弟之间），通常使用的是Y-STR技术。因为只有男性有Y染色体，通过这一技术，只需要比对Y染色体上特定的基因信息即可，具有速度较快、成本较低的优势。尽管如此，面对古代甚至远古毛发样本，难于检测的主要原因是Y-STR基因扩增片段一般较长，容易降解，且无处不在的各类污染，使得想要获取古生物样本的基因组上真实的序列信息，需要丰富的经验和严苛的实验条件。”
基因测序的“用武之地”不少
除了能够揭开历史名人的谜团，基因测序技术的不断迭代发展，可以发挥作用的领域十分广泛。
严教授说，这项技术发展至今已经有三十多年。如今的基因测序技术，做到了速度快、成本低，精确度越来越高，国内花几千块钱就可以完成一次检测，已经运用到了很多领域。例如，与考古学等形成了交叉学科。在医学、刑侦、寻亲等领域，未来的应用前景十分可观。
在医学领域为例，当下医学主流是“循证医学”，“人得了感冒，不同的人吃的药是一样的，但何时能好是存在个体差异的，还有些人对特定的抗生素是过敏的。这种差异，本质上与个体的遗传背景有关。用药之前，通过基因测序，可以提前知道患者应避免使用哪些药物，或者肿瘤等治疗中是否已有特异靶向药。”
通过充分了解患者的基因组信息，为患者选择个体化最佳治疗方案，以期达到治疗效果最大化和副作用最小化的定制医疗模式。在严教授看来，基因测序促进了精准医学的发展。
潮新闻记者了解到，2015年，时任美国总统的奥巴马在白宫国情咨文演讲中谈到“精准医学计划”。此后，“精准医学”一夕之间火遍全球。中国同样在2015年准确抓到了精准医学的机遇，科技部和国家卫计委先后召开精准医学战略专家会议，拟在2030年前，在该领域共投入600亿元，大力推进国内基因行业发展。
尽管基因检测技术快速发展，严教授提醒，尽管基因测序在解码人体等方面前景广阔，但并不是医学的终结。虽然基因密码，在人一出生时就编好了，但是基因发挥作用会受到后天多种因素的影响。“精准医学也不能简单地理解为基因检测，而是基于基因组等生物学信息以及临床症状和体征等，制定差异治疗的方法。但基因的表达是可调控的。即便是同样的基因，但不同的生活环境、生活习惯等，也可能会影响基因的表达差异。我们既要强调基因的重要性，又不能把基因绝对化。”
“以前破案离不开福尔摩斯、狄仁杰这样的神探，基因测序等相关技术的发展，对于破解刑事案件等发挥了越来越重要的作用。”张主任表示，除了精准医学的未来可期，有赖于基因测序技术的发展，案件侦破、亲子鉴定等司法领域取得了一定突破。相关技术的进步，推动了司法鉴定的发展，也解决了很多说不尽道不明的人性纠缠。
以绍兴文理学院司法鉴定中心法医物证团队为例，目前常规开展常染色体和性染色体上STR遗传标记检测，面向社会服务，解决了大量三联体（父母子女三方均参与的亲子鉴定）、二联体（父亲或者母亲的一方与子女的亲子鉴定）、同胞以及祖孙鉴定的实际案例。而根据项目类别不同，鉴定依据的试剂盒有所差异，费用在数千元左右。另外，团队还面向公检法机关提供鉴定服务。
张主任表示，贝多芬的研究中所使用的最前沿的基因测序技术，相关设备的采购运营成本昂贵，各方面的要求都极高。目前，在司法鉴定领域实际的应用中，简便快捷且价格较低的Y-STR检测技术，在今后很长一段时间内仍然具有相当的优势。“但这次有关贝多芬的研究，研究者们借助先进的研究方法，获取海量遗传变异信息的能力，确实让法医工作者羡慕不已，特别是能从数百年存放的毛发中获取遗传信息的能力，间接为法医物证学的进步提供了诸多宝贵经验，可能对未来法医学的发展产生重要影响。”
（来源：潮新闻）
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