人類基因變異到底有多神奇?
- 發(fā)布時間:2016-05-13 01:29:55 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
■第二看臺
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,含有約30億個DNA堿基對。人體之所以能夠精準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?
蜘蛛俠是美國漫畫中的超級英雄,他本名彼得·本杰明·帕克,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。
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。核物理學家羅柏特·布魯斯·班納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,班納博士能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。
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