如何看待杨荣武发文质疑 2021 年生物联赛「垃圾 DNA」?
关于杨荣武先生质疑2021年生物联赛“垃圾DNA”的说法，这背后牵扯到对生物学前沿研究的理解，以及在竞赛题目设计上的严谨性问题。我们可以从几个层面来深入分析：
1. “垃圾DNA”概念的演变与现代生物学理解
曾经的认知：“垃圾DNA”的由来
首先，我们需要理解“垃圾DNA”这个词是如何诞生的。在早期基因组研究中，科学家们发现，在生物的DNA序列中，只有很小一部分（不到2%）编码蛋白质。而那些不编码蛋白质的DNA序列，它们的具体功能并不清楚，甚至有人认为它们是进化的冗余，没有实际用途，就像是基因组中的“垃圾”一样堆积在那里。因此，“垃圾DNA”这个标签应运而生，用来指代这些非编码DNA。
现代的认知：功能的发现与重要性的认识
然而，随着分子生物学技术的飞速发展，特别是基因组学、转录组学、表观遗传学等领域的突破，我们对这些曾经被视为“垃圾”的DNA有了颠覆性的认识。现在普遍认为，大部分非编码DNA并非“垃圾”，而是具有至关重要的功能。这些功能包括但不限于：
调控基因表达： 启动子、增强子、沉默子等调控元件，它们精确地控制着基因在何时、何地、以何种强度被表达。这些区域对细胞分化、发育、环境适应等至关重要。
编码功能性RNA： 如microRNA (miRNA)、长链非编码RNA (lncRNA) 等，它们在基因调控、蛋白质合成、染色质结构等方面扮演着关键角色。
结构功能： 一些非编码DNA序列与染色体的组装和稳定性有关，例如端粒和着丝粒区域。
免疫功能： 某些非编码DNA序列可能参与免疫系统的识别和反应。
表观遗传调控： DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传机制，往往发生在非编码区域，对基因的开关起着决定性作用。
可以说，“垃圾DNA”这个词在现代生物学语境下已经很大程度上被弃用了，取而代之的是更精确的描述，例如“调控元件”、“非编码RNA基因”等。
2. 杨荣武先生质疑的可能角度与联赛题目的具体内容
杨荣武先生作为一位在生物学界有一定影响力的人物，他的质疑很可能源于对联赛题目中对非编码DNA的描述或者考查方式提出了不同意见。我们可以推测他质疑的几个可能性：
题目中是否仍然使用了“垃圾DNA”这个不恰当的词汇？
如果联赛题目中直接使用了“垃圾DNA”这个词来描述非编码DNA，并且没有对其进行更深入的解释或更新的认知，那么杨荣武先生的质疑就非常有道理。这反映了题目编撰者对当前生物学前沿理解的滞后，或者是在题目设计上不够严谨。
题目是否对非编码DNA的功能进行了错误的或过时的描述？
例如，题目可能将某种重要的非编码DNA序列（如一个关键的增强子）描述为“无功能”，或者将其功能描述得过于片面和简单，忽略了其复杂的调控作用。
题目考查的知识点是否与对“垃圾DNA”的过时理解有关？
如果题目设计的考查点，是建立在“垃圾DNA”是无用的这一旧有认知之上，比如让学生去区分“编码区”和“非编码区”并暗示后者不重要，那么这就与现代生物学的发展相悖。
竞赛的选拔导向问题：
在某种程度上，生物联赛的题目也反映了生物学教育的导向。如果题目依然偏重于对基因序列的简单编码功能考查，而忽视了基因调控网络、表观遗传等更深层次的生物学机制，那么这样的题目设计可能无法真正选拔出对现代生物学有深入理解和前瞻性思维的学生。杨荣武先生的质疑也可能是在提醒出题者应该关注更前沿、更复杂的生物学领域。
3. 对此事件的看法与思考
对竞赛题目严谨性的要求：
生物竞赛作为一项高水平的选拔性考试，其题目设计必须体现最前沿的科学认知，并且用词准确、概念清晰。对“垃圾DNA”这类概念的模糊处理或误用，会误导学生，也会损害竞赛的权威性。
科学概念的更新迭代：
科学是不断发展的，我们对事物的认识也在不断深化。像“垃圾DNA”这样的概念，随着研究的深入，其原有的意义已经被大大修正甚至推翻。这提醒我们，在学习和传播科学知识时，要时刻保持对最新研究动态的关注，并及时更新自己的认知。
对基础教育的启示：
这种质疑也折射出基础生物学教育在某些方面的挑战。如何将复杂的前沿研究成果，以学生能够理解和接受的方式传达，并且培养学生对科学概念更新迭代的敏感度，是教育工作者需要不断思考的问题。
鼓励批判性思维：
杨荣武先生的质疑本身，也体现了一种积极的学术态度和批判性思维。面对权威或既有的说法，敢于提出自己的疑问，并用事实和证据来支撑自己的观点，这是科学进步的重要驱动力。
总结来说， 杨荣武先生对2021年生物联赛“垃圾DNA”的质疑，很可能触及到了对非编码DNA功能理解的“过时”与“不准确”的问题。在现代生物学中，曾经被误称为“垃圾DNA”的部分，早已被证明具有极其重要的调控功能。如果联赛题目在这一点上存在瑕疵，那么这个质疑是非常有价值的，它提醒着我们，即便是最高水平的竞赛，也需要与时俱进，力求科学的严谨和准确。这也呼唤着在生物学教学和竞赛设计中，要更加关注非编码DNA的复杂作用，以及科学概念的动态更新。
1. “垃圾DNA”概念的演变与现代生物学理解
曾经的认知：“垃圾DNA”的由来
首先，我们需要理解“垃圾DNA”这个词是如何诞生的。在早期基因组研究中，科学家们发现，在生物的DNA序列中，只有很小一部分（不到2%）编码蛋白质。而那些不编码蛋白质的DNA序列，它们的具体功能并不清楚，甚至有人认为它们是进化的冗余，没有实际用途，就像是基因组中的“垃圾”一样堆积在那里。因此，“垃圾DNA”这个标签应运而生，用来指代这些非编码DNA。
现代的认知：功能的发现与重要性的认识
然而，随着分子生物学技术的飞速发展，特别是基因组学、转录组学、表观遗传学等领域的突破，我们对这些曾经被视为“垃圾”的DNA有了颠覆性的认识。现在普遍认为，大部分非编码DNA并非“垃圾”，而是具有至关重要的功能。这些功能包括但不限于：
调控基因表达： 启动子、增强子、沉默子等调控元件，它们精确地控制着基因在何时、何地、以何种强度被表达。这些区域对细胞分化、发育、环境适应等至关重要。
编码功能性RNA： 如microRNA (miRNA)、长链非编码RNA (lncRNA) 等，它们在基因调控、蛋白质合成、染色质结构等方面扮演着关键角色。
结构功能： 一些非编码DNA序列与染色体的组装和稳定性有关，例如端粒和着丝粒区域。
免疫功能： 某些非编码DNA序列可能参与免疫系统的识别和反应。
表观遗传调控： DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传机制，往往发生在非编码区域，对基因的开关起着决定性作用。
可以说，“垃圾DNA”这个词在现代生物学语境下已经很大程度上被弃用了，取而代之的是更精确的描述，例如“调控元件”、“非编码RNA基因”等。
2. 杨荣武先生质疑的可能角度与联赛题目的具体内容
杨荣武先生作为一位在生物学界有一定影响力的人物，他的质疑很可能源于对联赛题目中对非编码DNA的描述或者考查方式提出了不同意见。我们可以推测他质疑的几个可能性：
题目中是否仍然使用了“垃圾DNA”这个不恰当的词汇？
如果联赛题目中直接使用了“垃圾DNA”这个词来描述非编码DNA，并且没有对其进行更深入的解释或更新的认知，那么杨荣武先生的质疑就非常有道理。这反映了题目编撰者对当前生物学前沿理解的滞后，或者是在题目设计上不够严谨。
题目是否对非编码DNA的功能进行了错误的或过时的描述？
例如，题目可能将某种重要的非编码DNA序列（如一个关键的增强子）描述为“无功能”，或者将其功能描述得过于片面和简单，忽略了其复杂的调控作用。
题目考查的知识点是否与对“垃圾DNA”的过时理解有关？
如果题目设计的考查点，是建立在“垃圾DNA”是无用的这一旧有认知之上，比如让学生去区分“编码区”和“非编码区”并暗示后者不重要，那么这就与现代生物学的发展相悖。
竞赛的选拔导向问题：
在某种程度上，生物联赛的题目也反映了生物学教育的导向。如果题目依然偏重于对基因序列的简单编码功能考查，而忽视了基因调控网络、表观遗传等更深层次的生物学机制，那么这样的题目设计可能无法真正选拔出对现代生物学有深入理解和前瞻性思维的学生。杨荣武先生的质疑也可能是在提醒出题者应该关注更前沿、更复杂的生物学领域。
3. 对此事件的看法与思考
对竞赛题目严谨性的要求：
生物竞赛作为一项高水平的选拔性考试，其题目设计必须体现最前沿的科学认知，并且用词准确、概念清晰。对“垃圾DNA”这类概念的模糊处理或误用，会误导学生，也会损害竞赛的权威性。
科学概念的更新迭代：
科学是不断发展的，我们对事物的认识也在不断深化。像“垃圾DNA”这样的概念，随着研究的深入，其原有的意义已经被大大修正甚至推翻。这提醒我们，在学习和传播科学知识时，要时刻保持对最新研究动态的关注，并及时更新自己的认知。
对基础教育的启示：
这种质疑也折射出基础生物学教育在某些方面的挑战。如何将复杂的前沿研究成果，以学生能够理解和接受的方式传达，并且培养学生对科学概念更新迭代的敏感度，是教育工作者需要不断思考的问题。
鼓励批判性思维：
杨荣武先生的质疑本身，也体现了一种积极的学术态度和批判性思维。面对权威或既有的说法，敢于提出自己的疑问，并用事实和证据来支撑自己的观点，这是科学进步的重要驱动力。
总结来说， 杨荣武先生对2021年生物联赛“垃圾DNA”的质疑，很可能触及到了对非编码DNA功能理解的“过时”与“不准确”的问题。在现代生物学中，曾经被误称为“垃圾DNA”的部分，早已被证明具有极其重要的调控功能。如果联赛题目在这一点上存在瑕疵，那么这个质疑是非常有价值的，它提醒着我们，即便是最高水平的竞赛，也需要与时俱进，力求科学的严谨和准确。这也呼唤着在生物学教学和竞赛设计中，要更加关注非编码DNA的复杂作用，以及科学概念的动态更新。
网友意见
如果你要将“基因组中存在很多毫无功能的‘垃圾 DNA 序列’”这个选项解读为“基因组中存在很多毫无功能的序列，这些序列叫做垃圾 DNA”，进而总结为“生物联赛称垃圾 DNA 毫无功能”并将“垃圾 DNA ”定义为“对数十年前的研究发现的非编码 DNA 的俗称”，那么这个说法是不严谨的，一部分非编码 DNA 可以有功能，其中一小部分十分重要。
但是，组委会完全可以说“毫无功能的序列才叫垃圾 DNA，凡是被新研究发现有功能的序列，就不算是垃圾 DNA。在各种生物的基因组里，没有功能的序列本来就很多”。这是说得通的。
要注意所谓“众多事实和研究成果”所称的“功能”里只有很小的一部分算得上日常所称的功能，大部分委实是没有下限的。你多看一些那样的研究就会发现，如果那些全都算功能，干脆说“让突变发生在没有其它功能的序列里，通常可以避免突变造成危害”也算是功能好了。
例如 2012 年 DNA 元件百科全书（ENCODE）项目的研究人员用宽泛的定义（生物化学功能，能转录成 RNA、能结合组蛋白、涉及脱氧核糖核酸酶Ⅰ等全都算“功能”）宣布人类基因组约 80% 的部分有功能，这之中大多数功能序列并不编码蛋白质。
2017 年，Dan Graur 的计算显示，人类基因组中至少 75% 的序列不应该有直接的功能。
Graur 综合考虑了物种传代过程中面临的有害突变的风险性、人类历史进程中已知的人口稳定度和繁殖率，在演化上为“本身并无作用”的序列找出作用：
- 在这样的序列里发生的突变，通常可以视为中性突变，不会影响携带者的性状。
- 在有功能序列里发生的突变则可能有害，甚至致命。
- 假设基因组 100% 具有功能，按照现在知道的有害突变率范围，每对夫妇平均而言要生育 24 个以上的孩子，才能有 2 个孩子健康存活。这显然是不可能的。
- 如果人类基因组 80% 具有功能，那么每对夫妇平均需要生育 15 个孩子，才能有 2 个孩子健康存活。
- 当然，如果那所谓“功能”其实特别低效和次要，那么突变的危害也会缓解。
题目将这上纲上线为：
这属于“拿着鸡毛当令箭，大肆发泄对教育体系的不满”，没有讨论的价值。
不过，这个题有别的漏洞可以攻击。
旧学名 Amoeba dubia 是现名为无恒变形虫（现学名：Polychaos dubium）的物种，其“6700 亿个碱基对”是二十世纪六十年代的技术整出来的[1]、可信度有限[2]的结论，而且变形虫、纤毛虫的巨型规模基因组往往经历了纳米染色体化和数千倍的多倍化。声称“基因组大小与物种的复杂程度不一致”，很大程度上是因为过去的显微镜的性能不足以让人看清单细胞生物在干什么。变形虫、纤毛虫的那一个细胞是极度复杂的。
参考
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