投稿

人類基因變異到底有多神奇?從「蜘蛛俠」到「綠巨人」

科學大院微信公眾號更新於05/10  點擊數:660
摘要  生命的延續是遺傳信息的傳遞,遺傳物質核酸(DNA/RNA)揭開了人類認識自我和生命奧秘的微觀世界。2015年的諾貝爾化學獎授予了瑞典、美國、土耳其三位科學家,以表彰其在「DNA修復的機制研究」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。人體之所以能夠精准地完成生命資訊的複製和遺傳

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

2015年的諾貝爾化學獎授予了瑞典、美國、土耳其三位科學家,以表彰其在「DNA修復的機制研究」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。人體之所以能夠精准地完成生命資訊的複製和遺傳過程,要歸功於人基因組的「超強糾錯功能」。

然而,人類基因組是否有可能發生突變呢?

蜘蛛俠(Spider-Man)是美國漫畫超級英雄,他本名彼得·本傑明·派克(Peter Benjamin Parker),原是一位普通的高中生,後意外的被一隻受過放射性感染的蜘蛛咬傷後,獲得了蜘蛛一般的超能力。

 

台商杂志
電影蜘蛛俠海報


這種被輻射感染的蜘蛛咬傷後,使得人類自身的基因組發生突變的科幻場景,是否具有科學依據呢?

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

逆轉錄病毒為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,可有效地感染幹細胞、組織細胞、皮膚細胞等多種類型的 細胞;當病毒進入細胞,通過逆轉錄作用,RNA即轉變為雙鏈DNA分子,DNA進入細胞核並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。核子物理學家羅柏特·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射線真的可以誘發基因突變嗎? 生物體在受輻射條件下,將誘發生物體的DNA鏈上發生堿基序列或結構的改變,由於堿基序列或結構的變化導致了所編碼蛋白質的合成或酶的活性,生物體隨之發生性狀的改變。

正常的生物具有修復DNA損傷的能力,而在電離輻射的作用下,由於其所誘發的基因突變頻率與射線的劑量大體成正比例;若少數未經修復的損傷發生複製,則錯誤資訊的DNA堿基順序會被編入到後代的DNA中去,於是就導致變異。

一般來說,核爆炸會產生貫穿輻射,主要由強γ射線和中子流組成。由於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極強。人體受到γ射 線照射時,γ射線可以進入到人體的內部,並與體內細胞發生電離作用,甚至導致基因突變,而產生機體的重大變異。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癒能力,成為不可思議的「綠巨人」浩克。

當然,能夠使基因發生突變的方式不止這兩種,而且,也並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複雜的過程,這不是短時間內就可以成功的。

不過,生命的本質和起源一直是人類孜孜不倦探索的永恆主題,對於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並未能完全 掌握,科幻也是基於一定的科學原理做出的設計,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」感懷的科學實踐呢? 作者:劉歡(中國科學院武漢病毒研究所)

 

其它推薦

本文系作者科學大院微信公眾號授權臺商匯發表,並經臺商匯編輯,轉載請註明出處和鏈接
分享到:
点击次数:  更新时间:05/10  【打印此页】  【关闭