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人類基因變異到底有多神奇 從“蜘蛛俠”到“綠巨人”

2016-05-10
關(guān)鍵詞: 基因 變異 蜘蛛俠 γ射線

  生命的延續(xù)是遺傳信息的傳遞,遺傳物質(zhì)核酸(DNA/RNA)揭開了人類認識自我和生命奧秘的微觀世界。

  2015年的諾貝爾化學(xué)獎授予了瑞典、美國、土耳其三位科學(xué)家,以表彰其在“DNA修復(fù)的機制研究”做出的卓越貢獻。

  人體細胞共約有40-60萬億個,而人類基因組卻是由23對染色體組成,其中包括22對體染色體、1條X染色體和1條Y染色體,含有約30億個DNA堿基對。人體之所以能夠精準(zhǔn)地完成生命信息的復(fù)制和遺傳過程,要歸功于人基因組的“超強糾錯功能”。

  然而,人類基因組是否有可能發(fā)生突變呢?

  蜘蛛俠(Spider-Man)是美國漫畫超級英雄,他本名彼得·本杰明·帕克(Peter Benjamin Parker),原是一位普通的高中生,后意外的被一只受過放射性感染的蜘蛛咬傷后,獲得了蜘蛛一般的超能力。

  

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  這種被輻射感染的蜘蛛咬傷后,使得人類自身的基因組發(fā)生突變的科幻場景,是否具有科學(xué)依據(jù)呢?


  如果只是蜘蛛毒素的作用,恐怕難以實現(xiàn);然而,如果考慮到蜘蛛體內(nèi)存在另外一種生物——逆轉(zhuǎn)錄病毒,那么,情況有可能會這樣發(fā)展。逆轉(zhuǎn)錄病毒在生命過程活動中,有一個從RNA到DNA的逆轉(zhuǎn)錄過程,即在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下病毒基因整合到人類細胞的遺傳物質(zhì)中,而輻射可引起病毒逆轉(zhuǎn)錄的變異頻率和重組速率的大幅度提升。

  逆轉(zhuǎn)錄病毒為RNA病毒,它們的基因組編碼在一條單鏈RNA上,病毒具有穿透細胞的能力,可有效地感染干細胞、組織細胞、皮膚細胞等多種類型的細胞;當(dāng)病毒進入細胞,通過逆轉(zhuǎn)錄作用,RNA即轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈DNA分子,DNA進入細胞核并整合在宿主細胞基因組中。以病毒作為載體通過感染的方式可以將外源功能DNA 導(dǎo)入到人的細胞染色體中。

  由此,他獲得了超凡力量和敏捷速度,可以在物體表面上行動自如。"能力越大,責(zé)任越大",一位打擊犯罪的超級英雄“蜘蛛俠”誕生了。

  除此之外,人類基因變異還具有更大的可能性嗎?

  再舉個美國漫畫中的例子。核物理學(xué)家羅柏特·布魯斯·班納(Robert Bruce Banner)博士在一次意外中被γ炸彈放射線大量輻射,身體產(chǎn)生驚天異變,一旦他情緒憤怒心率驟增的時候就會變成綠巨人。

  γ射線真的可以誘發(fā)基因突變嗎? 生物體在受輻射條件下,將誘發(fā)生物體的DNA鏈上發(fā)生堿基序列或結(jié)構(gòu)的改變,由于堿基序列或結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致了所編碼蛋白質(zhì)的合成或酶的活性,生物體隨之發(fā)生性狀的改變。

  正常的生物具有修復(fù)DNA損傷的能力,而在電離輻射的作用下,由于其所誘發(fā)的基因突變頻率與射線的劑量大體成正比例;若少數(shù)未經(jīng)修復(fù)的損傷發(fā)生復(fù)制,則錯誤信息的DNA堿基順序會被編入到后代的DNA中去,于是就導(dǎo)致變異。

  一般來說,核爆炸會產(chǎn)生貫穿輻射,主要由強γ射線和中子流組成。由于γ射線的波長非常短,頻率高,因此具有非常大的能量而且穿透本領(lǐng)極強。人體受到γ射線照射時,γ射線可以進入到人體的內(nèi)部,并與體內(nèi)細胞發(fā)生電離作用,甚至導(dǎo)致基因突變,而產(chǎn)生機體的重大變異。因此,班納博士獲得驚人的力量和速度,超強的精力和耐力以及非凡的重生治愈能力,成為不可思議的“綠巨人”浩克。

  當(dāng)然,能夠使基因發(fā)生突變的方式不止這兩種,而且,也并非每一種變異都可以像科幻中那樣獲得超能力,基因的變異是一個非常復(fù)雜的過程,這不是短時間內(nèi)就可以成功的。

  不過,生命的本質(zhì)和起源一直是人類孜孜不倦探索的永恒主題,對于自身的遺傳和進化更是這一主題中的焦點;然而,人類對自身的生命奧秘并未能完全掌握,科幻也是基于一定的科學(xué)原理做出的設(shè)計,對潛在未來科技的前瞻探索。人類成功登陸月球邁向太空,何嘗不是對古人“舉杯邀明月”感懷的科學(xué)實踐呢?


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