最大 vs 最小：1号染色体与21号染色体

    在50年前最初的染色体排号中（染色体号是根据染色长度由长到短排列的），由于21号染色体看起来比22号染色体（第一个测序完成染色体）要长，因此排在了21位，但实际上这对染色体是人类基因组中最短的一对染色体，仅仅包含127个已知基因，98个潜在的新基因和59个假基因，而差不多大小的22号染色体却基因含量多得多，这种神奇的安排是为了什么呢？

    而庞大的1号染色体测序结果最后才被公布出来，其长度和基因数量都是21号染色体的许多倍，但其包含的疾病基因竟与21号的颇为相似，这个进化结果到底是为了什么呢？

    在Y染色体还未测序之前，科学界有一种非正式的看法：Y染色体是一团“垃圾DNA”，是X染色体的退化版，然而在2003年6月Y染色体测序完成之后，科学家们发现Y染色体实际上相当活跃，它重新组织基因，清除任何出现缺陷的基因。Y染色体内部存在一种独特的结构，使它在一定程度上能够自我修复有害的基因变异。

    更加让人惊讶的是当去年Nature公布了X染色体的测序结果的时候，提出X染色体决定我们能否存在。人类对X染色体的依赖程度，高于对其它染色体。Y染色体或许决定了我们的性别，但X染色体却决定我们能否存在。“从X染色体的遗传模式、独一无二的生理特性以及与人类疾病联系等方面来看，X染色体绝对是人类基因组中最不同寻常的。”

    这条染色体在去年的4月和4号染色体同时被公布，测序结果表明这就是那对“遗失”了的染色体。因为人类有23对染色体，比黑猩猩等亲缘最近的大型灵长动物少了一对，长久以来科学家们就认为第2号染色体可能是进化中由古猿身上两条染色体2a、2b合并而来，这一测序分析确认了这一假想。

    2004年的诺贝尔奖将全球的眼球吸引到了嗅觉这个本不被关注的研究领域，今年三月公布的人类基因组11号染色体包含了40%以上的嗅觉受体基因（共856个），不可不谓之为嗅觉染色体，除了嗅觉受体基因以外，11号染色体还与171种疾病相关，是非常值得关注的染色体之一。

    6号染色体是基因组测序完成的第七个染色体，这个染色体包含了一组名气相当响亮的基因——主要组织相容复合物(major histocompatibility complex，简称MHC），这些基因不仅在机体对外界细菌和病毒入侵能作出防御反应方面有重要作用，而且在器官移植配型方面也有十分重要的意义，还与自体免疫疾病相关。因此6号染色体对于器官移植意义重大，除此之外，6号染色体有至少10组基因被认定与I型糖尿病有关。

    染色体出现非整倍体（指一个细胞中染色体数目出现异常，包括染色体缺失，过多）会引起病变，这与染色体密度有关，所有染色体中，X，Y，13，18和21号的基因密度最低，这可能就解释为什么这些染色体上出现数目异常还能长成成人。而其他染色体的非整倍体则直接导致死亡。

    美国能源部下属的联合基因组研究所负责了5，16和19号染色体的测序工作，2004年年底JGI公布了花费了其16年时间测序的16号染色体。

    16号染色体包含7.88亿对碱基对，880个基因。其中包括了目前认为与乳腺癌、前列腺癌、克隆氏病和成人多囊肾相关的基因。

 ■ 其它染色体测序结果：

染色体序号

碱基对数目（亿）

基因数目（包括假基因）

特点

1

2.23

3141(991假基因)

第一大染色体

2

2.37

1574

第二大染色体，含有能编码人体最大蛋白基因：由3.3万多个AA组成的激酶

3

1.99

1600

第三大染色体，在单个染色体水平发现的蛋白质编码基因最多，其中包括许多重要的chemokine受体基因簇，复合人类癌症基因，比如FHIT

4

1.86

2585

可能包含与亨廷顿氏病、多囊肾、肌肉萎缩症、沃夫─贺许宏氏症（一种因４号染色体短臂缺失导致的先天智障）等罕见疾病相关的基因

5

1.78

923

包含了许多染色体内部副本，是基因密度最低点的染色体之一

6

1.66

2190

包含了导致遗传性血色素沉着病、帕金森氏症、癫痫等疾病的基因。这一染色体上基因的异常也是造成精神分裂症、癌症和心脏病等多种遗传性疾病的原因。也包含了一些MHC。

7

1.58

1455

第一个等臂染色体，其测序成功有助于研究治疗囊性纤维化、孤独症、耳聋、抽动——秽语综合征、视网膜色素变性、肾母细胞瘤、白血病和淋巴瘤等多种癌症以及其他疾病。

8

1.46

1887

含有大脑和免疫功能的遗传基因，极有可能与人类进化密切相关

9

1.09

1575

95个基因与疾病有关，其中之一可抑制肿瘤形成

10

1.32

1246

85个基因与疾病有关。这些基因的突变可能引发乳腺癌、前列腺癌和脑癌等。还有一些基因与复杂的代谢疾病和精神疾病有关，例如I型糖尿病、精神分裂症和阿耳茨海默氏症等。

11

1.35

2289

人类856个嗅觉受体基因中40%以上是定位在这个染色体上，还有86个未知分子机制的相关基因，包括几个mendelian traits、癌症和易感基因位点。

12

1.31

1400

有一个目前在人类基因组上发现的最大的连锁不平衡，还有若干在特定类型的癌症、运动失调症、以及还可能包括“阿尔茨海默氏症”在内的疾病中发生突变的基因。

13

0.96

929

染色体密度小（6.5gene./Mb），包括与乳腺癌相关的BRCA2基因，和与眼癌、精神分裂症有关的基因。

14

0.87

1050

有大约60多个与遗传疾病密切相关的基因，其中包括一个此前已被发现与阿尔茨海默症有联系的基因。还有另2个对于人体免疫系统具有重要意义基因以及一些与其它病症有关的基因

15

0.82

945

是目前已知的7个大片段扩增的人类染色体之一，这一染色体复制的不寻常之处就在于这种片段扩增集中在两个相隔甚远的区域——15号染色体长臂近端和远端，而不是沿染色体分布，其中远端区域包含了可引起Prader-Willi 和 Angelman综合症的基因缺失。而且大部分染色体之间的复制都有一个共同的祖先。

16

0.79 （78,884,754）

880

是DNA修复基因所在之处。对16号染色体分析的结果还会对重金属的解毒和运输有重要意义

17

0.79 (78,839,971)

1540

很特殊的染色体，包括多种与疾病有关的基因例如确定出的第一个乳腺癌基因BRCA1、神经纤维瘤基因NF1、与修复DNA损伤有关的 TP53基因、SMS（Smith-Magenis综合症）和CMT1A

18

只有三种染色体异常（形成三倍体）的人可以长大，这在其中包含了18号染色体。另外还有许多遗传疾病是由于18号染色体的三倍体或非整倍而造成的。尽管基因密度低，但它所有哺乳动物进化上保守的非编码蛋白区域所占比例与整个基因组范围的平均值相接近。

19

0.56

1782

包括与遗传性高胆固醇和抗胰岛素糖尿病相关的基因，人体遭到辐射或其他环境污染，控制DNA修复的基因也在该染色体上

20

0.59

727

是被“破译”的第一对具有典型长短臂结构的人类染色体，为糖尿病、肥胖症、小儿湿疹等疾病的治疗找到了新方法。该染色体上还有一个基因能增加部分人群因疯牛病感染新型克雅氏症的危险，这将增进人们对该疾病的了解。

21

0.34

284

最短的染色体，发现许多与疾病相关的基因均分布在这一染色体上，特别是先天愚型、早老性痴呆、癫痫等一些神经系统的疾病。

22

0.33

679

与先天性心脏病、免疫功能低下、精神分裂症、智力低下、出生缺陷以及许多恶性肿瘤如白血病等有关

X

1.50

1098

X染色体上一旦出现某个基因，就不会在进化中再失去它。同时X染色体与遗传性疾病高度相关，还有许多与智力缺陷有关的基因以及人类基因组中称为DMD的最大基因

Y

0.23

78

这个一向被认为很脆弱的性染色体内部存在一些“回文结构”，可能有着基因修复作用，使它在一定程度上能够自我修复有害的基因变异。这一成果增进了人们对男性不育症的了解，有助于研究更好的诊断和治疗方法。它还将重新激起有关性别的进化历程的争论。