《生命藏在量子中》從量子角度,用有趣、簡(jiǎn)潔的事實(shí)解釋這些現(xiàn)象。這是比分子生物學(xué)更有深度的一個(gè)量子領(lǐng)域。這會(huì)加深對(duì)生命,傳統(tǒng)生物學(xué)更好的理解。用大量現(xiàn)代科學(xué)及探索,探求了生命元素在太空中的存在形式,生命中的量子現(xiàn)象,量子的記憶,自我組織,系統(tǒng)組織等特性,從而幫助人們更多的理解生命起源的量子邏輯。講述了基因本質(zhì)是量子信息的流程,道金斯的自私基因的錯(cuò)誤所在,表觀遺傳學(xué)的最新證據(jù),第一次表明了遺傳的多重性。人的意識(shí)是幾百萬(wàn)億微生物的代表,多細(xì)胞生命的智能演化,微生物也參與了生命進(jìn)化。你會(huì)了解,母子情深的生物學(xué)依據(jù),腸胃系統(tǒng)的第二思維能力,人體健康與細(xì)菌之間的關(guān)系,動(dòng)物的情感,思維,人類(lèi)進(jìn)化的兩棲路線(xiàn),及植物世界的意識(shí)等。 作者簡(jiǎn)介: 柳振浩,1975年出生,畢業(yè)于河北科技大學(xué)。從小喜歡看各種書(shū)籍,喜歡數(shù)理化,喜歡動(dòng)手研究,高中時(shí)代,一邊學(xué)習(xí)一邊利用業(yè)余時(shí)間研究天文,物理,生物,哲學(xué)等,高中時(shí)就讀完了大學(xué)物理并記錄了表觀遺傳學(xué)在遺傳中的作用,直到最近幾年表觀遺傳學(xué)才獲得更多的證明。宇宙是如何誕生的?生命是如何來(lái)到世間?植物是否擁有思考能力?這些很多奇怪的想法一直驅(qū)動(dòng)著他的好奇心,希望探索其中的終極奧妙。從2009年開(kāi)始,翻閱大量的資料,開(kāi)始了沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)探索。 目錄: 序 第一章宇宙中的生命 004第一節(jié)生命是偶然還是必然 006第二節(jié)量子意識(shí) 011第三節(jié)太空中的生命元素 第二章生命中的量子特征 023第一節(jié)生命極端環(huán)境下的量子特征 033第二節(jié)太空與地下的生命圈 039第三節(jié)生命中的量子力學(xué)效用 第三章量子的智慧選擇 049第一節(jié)量子的智慧選擇 060第二節(jié)量子生命演化的邏輯 074第三節(jié)“人造生命”的發(fā)展序 第一章宇宙中的生命 004第一節(jié)生命是偶然還是必然 006第二節(jié)量子意識(shí) 011第三節(jié)太空中的生命元素 第二章生命中的量子特征 023第一節(jié)生命極端環(huán)境下的量子特征 033第二節(jié)太空與地下的生命圈 039第三節(jié)生命中的量子力學(xué)效用 第三章量子的智慧選擇 049第一節(jié)量子的智慧選擇 060第二節(jié)量子生命演化的邏輯 074第三節(jié)“人造生命”的發(fā)展 第四章物質(zhì)與生命的界限 084第一節(jié)依靠葉綠體生活的動(dòng)物 087第二節(jié)像動(dòng)物一樣行動(dòng)的植物 093第三節(jié)病毒、有機(jī)物及生命的演化 第五章細(xì)胞與基因的量子信息邏輯 105第一節(jié)一臺(tái)精密的量子計(jì)算機(jī) 110第二節(jié)細(xì)胞里的活性物質(zhì) 120第三節(jié)基因的本質(zhì)是量子信息的流程 第六章地球自發(fā)生命的起源 135第一節(jié)奧巴林生命起源的三部曲 137第二節(jié)地球生命的形成 141第三節(jié)細(xì)胞的形成 第七章拉馬克:誰(shuí)動(dòng)了我的進(jìn)化論 151第一節(jié)拉馬克表觀遺傳學(xué)與達(dá)爾文自然選擇的沖突 154第二節(jié)非基因表觀遺傳 158第三節(jié)我們吃的不是“食物”,是“信息” 第八章細(xì)胞環(huán)境與DNA的雙重遺傳 170第一節(jié)非DNA記憶 175第二節(jié)雙重遺傳 第九章人的意識(shí)是500萬(wàn)億個(gè)微生物的代表 186第一節(jié)人體生物心理學(xué)的依據(jù) 189第二節(jié)人的意識(shí)是500萬(wàn)億個(gè)微生物的代表 204第三節(jié)挑戰(zhàn)達(dá)爾文:微生物也是進(jìn)化的主角! 第十章意識(shí)是群體生物體的進(jìn)化反映 211第一節(jié)微生物的集體意識(shí)進(jìn)化選擇 218第二節(jié)向多細(xì)胞動(dòng)物演化的智慧有機(jī)復(fù)合體 227第三節(jié)植物的意識(shí) 第十一章思維的疆域——人類(lèi)起源的兩棲進(jìn)化 239第一節(jié)有感情的動(dòng)物世界 242第二節(jié)動(dòng)物的智慧 249第三節(jié)人類(lèi)起源的兩棲進(jìn)化 第十二章生命奇觀 265第一節(jié)意識(shí)的選擇 270第二節(jié)中醫(yī)屬于科學(xué)嗎? 281第三節(jié)道金斯錯(cuò)了,人不是自私的基因機(jī)器 286總結(jié)社會(huì)達(dá)爾文主義請(qǐng)帶上拉馬克的氣息 人的意識(shí)是500萬(wàn)億個(gè)微生物的代表 意識(shí)之謎:你呱呱墜地,你牙牙學(xué)語(yǔ),你去上學(xué),你去上班,你哭,你笑,你猶豫不決,你斬釘截鐵,你一直以為你就是你,你的意識(shí)就是你的意識(shí),其實(shí)不然,你的意識(shí)是你體內(nèi)500萬(wàn)億生物的集體反映,你只是它們的代表與集合!你只是它們的代言人!你的意識(shí)來(lái)自多分子的感知,是多分子的聚合下的整體感知效應(yīng),當(dāng)你在做決策的時(shí)候,其實(shí)是在為你的身體細(xì)胞服務(wù),為生存在你體內(nèi)的細(xì)菌服務(wù)。 意識(shí)是什么,比如母子連心的科學(xué)依據(jù),被人認(rèn)為是天然的,但是現(xiàn)代科學(xué)研究認(rèn)為其有生物學(xué)依據(jù),胎兒細(xì)胞能夠進(jìn)入人體、大腦里面。比如人們文學(xué)作品會(huì)描述心想事成、心理變化、心理高興,但是科學(xué)家給了人們腸胃有第二大腦的科學(xué)依據(jù)。人們品嘗美味會(huì)引起身體情緒的美感,科學(xué)事實(shí)證明,腸胃里的細(xì)菌會(huì)改善人的情緒。人類(lèi)的性格脾氣,也有病毒基因、細(xì)菌的參與及影響。人的精神因素有“腸胃神經(jīng)系統(tǒng)”第二大腦的影響,有細(xì)菌的暗中細(xì)微的參與。意識(shí)是什么,人的獨(dú)立意識(shí),必須從生命微觀生物及細(xì)胞演化開(kāi)始了解,人的意識(shí)不是獨(dú)立的,而是幾百萬(wàn)億細(xì)菌與細(xì)胞體的集合反映。 從量子角度來(lái)看,意識(shí)來(lái)自多量子的感知,是多量子的聚合下的整體感知效應(yīng)。 追蹤一下,人體內(nèi)的每一個(gè)原子都至少有幾十億歲歷史,氫誕生于137億年前的宇宙大爆炸,碳和氧等更重的原子是70億到120億年前在恒星體內(nèi)產(chǎn)生的。 一名成年人身體細(xì)胞大約是50萬(wàn)億個(gè),人體微生物數(shù)量是細(xì)胞的10倍大約是500萬(wàn)億個(gè)。人體每個(gè)細(xì)胞內(nèi)平均有300~400個(gè)線(xiàn)粒體,人體細(xì)胞內(nèi)的線(xiàn)粒體都是有細(xì)菌演化而來(lái)的,人體基因里面包含不低于8%的病毒基因。人體更像是一個(gè)微生物體的集合,你不是你,你的獨(dú)立的人格似乎是這個(gè)生物集合體的代言。 生物體內(nèi)有機(jī)分子大概有6千到6百萬(wàn)個(gè)原子組成,自然界最大的分子是人的染色體1,人體細(xì)胞核子里含有23對(duì)染色體,染色體1是自然界中最大的染色體,包含大約100億個(gè)原子,人體內(nèi)的細(xì)胞在做著精確的運(yùn)算,染色體中的基因與核小體在精確的纏繞。一名成年人的是細(xì)胞由大約7×1027個(gè)原子組成,從量子角度講,人體內(nèi)及其代表的智慧與意識(shí)本質(zhì)就是量子的集合表現(xiàn),人的意識(shí)正是一個(gè)量子集合的代言。 從量子角度看來(lái),人體與物質(zhì)都是原子的組成,世界所有物質(zhì)都是由分子或直接由原子構(gòu)成。原子質(zhì)量極小,且99.9%集中在原子核。原子是個(gè)空心球體,如果原子核假如是葡萄(20毫米)大小,那么整個(gè)原子的范圍應(yīng)該在200米范圍左右,原子核外的空間大部分就是一直在運(yùn)動(dòng)的電磁場(chǎng),生物的活動(dòng)依賴(lài)于原子核的電磁空間。 在生命幾十億年漫長(zhǎng)的演化中,從量子的智慧選擇到有機(jī)分子的演變,從DNA與蛋白質(zhì)等有機(jī)分子的集體協(xié)作促成成為生命的原始表達(dá),從單細(xì)胞到多細(xì)胞的生命體的演化,從低級(jí)動(dòng)物向人類(lèi)的發(fā)展,生命一直在體現(xiàn)集體的智慧。而也就是在漫長(zhǎng)的演變中,從單細(xì)胞向多細(xì)胞的開(kāi)始,人是細(xì)胞與寄生在身體內(nèi)的細(xì)菌的集合,而意識(shí)就是來(lái)源于此。 我們吃的不是“食物”,是“信息” 美發(fā)現(xiàn)獲得小RNA進(jìn)行遺傳:哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員通過(guò)RNAi(RNA干擾)首次發(fā)現(xiàn),獲得性性狀可以通過(guò)小RNA進(jìn)行遺傳,而不需要基因組DNA的參與。該發(fā)現(xiàn)表明長(zhǎng)期以來(lái)遭受人們誤解的生物學(xué)家拉馬克的觀點(diǎn)并非完全錯(cuò)誤。該研究報(bào)告的主要作者烏迪德·瑞卡維教授說(shuō):“在我們的最新研究中,具有抗病毒病免疫力的線(xiàn)蟲(chóng)能將這一性狀傳給它們連續(xù)幾代的后代。免疫力通過(guò)RNA干擾的方式遺傳,而不依賴(lài)于DNA遺傳! 為了進(jìn)一步研究這些現(xiàn)象,CUMC研究人員轉(zhuǎn)向研究線(xiàn)蟲(chóng),因?yàn)榫(xiàn)蟲(chóng)有利用RNAi抗病毒的不尋常的能力。在目前的研究中,研究人員利用一種昆蟲(chóng)病毒感染線(xiàn)蟲(chóng),發(fā)現(xiàn)線(xiàn)蟲(chóng)通過(guò)RNA干擾的方式沉默病毒基因,從而獲得了針對(duì)這一病毒的免疫力。當(dāng)它們的后代被暴露在病毒中,它們?nèi)匀荒軌蛴妹庖吡ΡWo(hù)自己?茖W(xué)家利用1年的時(shí)間對(duì)超過(guò)100代的線(xiàn)蟲(chóng)進(jìn)行了追蹤,發(fā)現(xiàn)它們持續(xù)地保有了這一免疫特性。實(shí)驗(yàn)被設(shè)計(jì)成使線(xiàn)蟲(chóng)無(wú)法通過(guò)基因突變獲得抗病毒性。研究人員由此得出結(jié)論,抵御病毒的能力是通過(guò)某些病毒RNA分子而非DNA儲(chǔ)存的形式傳遞到了后代體細(xì)胞中。 CUMC研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)正研究其他性狀是否也通過(guò)小RNA繼承。瑞卡維博士說(shuō):“在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,我們?cè)谂囵B(yǎng)皿里復(fù)制了荷蘭饑荒事件,我們讓蠕蟲(chóng)挨餓,由于饑餓,我們看到小RNA分子正在生成,并傳遞給了下一代!蓖ㄟ^(guò)這些研究,哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員驗(yàn)證了拉馬克的“獲得性遺傳”理論。 在2011年9月20日出版的《細(xì)胞研究》(Cellresearch)的一篇研究中,南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張辰宇教授團(tuán)隊(duì)展示了一項(xiàng)非常令人驚奇的發(fā)現(xiàn)——植物的微小核糖核(microRNA)可以通過(guò)日常食物攝取的方式進(jìn)入人體血液和組織器官。并且,一旦進(jìn)入體內(nèi),它們將通過(guò)調(diào)控人體內(nèi)靶基因表達(dá)的方式影響人體的生理功能,進(jìn)而發(fā)揮生物學(xué)作用。該研究證明植物微小核糖核酸可能是食物中的“第七種營(yíng)養(yǎng)成分”(其他六種分別是水、蛋白質(zhì)、脂肪酸、碳水化合物、維他命和稀有元素) 微小核糖核酸是一類(lèi)長(zhǎng)約19至24個(gè)核苷酸的非編碼小分子RNA,它通過(guò)與靶基因的信使RNA(mRNA)結(jié)合的方式抑制相應(yīng)的蛋白質(zhì)翻譯。該課題組之前的研究成果表明微小核糖核酸可穩(wěn)定存在于哺乳動(dòng)物的血清和血漿(循環(huán)微小核糖核酸)中,是由組織和細(xì)胞主動(dòng)分泌的(分泌型微小核糖核酸)。因此,循環(huán)微小核糖核酸是一類(lèi)新型的疾病標(biāo)志物,可應(yīng)用于疾病,如腫瘤的早期診斷、個(gè)體化治療的指證等方面,分泌型微小核糖核酸也是新的一類(lèi)重要的信號(hào)分子,調(diào)控細(xì)胞間和組織間的信號(hào)傳遞。 在研究中該課題組發(fā)現(xiàn):外源性的植物小RNA以在多種動(dòng)物的血清和組織內(nèi)檢測(cè)到,并且它們主要是通過(guò)進(jìn)食的方式攝入體內(nèi)的。其中編號(hào)為168a的植物小RNA(MIR168a)是富含在一種稻米中、同時(shí)也是中國(guó)人血清中含量最為豐富的一種植物小RNA。體內(nèi)和體外的功能性研究表明:植物MIR168a可以結(jié)合人和小鼠的低密度脂蛋白受體銜接蛋白1的mRNA,從而抑制其在肝臟的表達(dá),進(jìn)而減緩低密度脂蛋白從血漿中的清除。這些發(fā)現(xiàn)證明食物中的外源性植物微小核糖核酸可以通過(guò)調(diào)控哺乳動(dòng)物體內(nèi)靶基因表達(dá)的方式影響攝食者的生理功能。 為了測(cè)試植物微小RNA在被人吃下后,能否再活著進(jìn)入人體,張辰宇和他的研究團(tuán)隊(duì)找到了31名健康的中國(guó)人血液中的微小RNA,吃驚的是,他們發(fā)現(xiàn)了大約40種類(lèi)型的植物RNA在這31個(gè)人的血液中循環(huán)流通!在這些血液中的微小RNA中,濃度最高的是156a和168a。它們?cè)诖竺、白花菜、包心菜和西蘭花之類(lèi)的十字花科蔬菜中大量存在!而且實(shí)驗(yàn)證明:即使米飯煮熟后,這種編號(hào)為“168a”的植物微小RNA也是“活”的,它煮不死(生米中最多,米飯煮熟大約還能剩下近4成)。這兩種微小RNA在大米和大白菜中最為豐富。除了稻米等,在小麥中MIR156a也含量不菲。 隨后,進(jìn)入到動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段,研究人員在小鼠的血液、肺、小腸和肝臟中檢測(cè)到這兩種濃度可變的微小RNA,當(dāng)用糙米喂食小鼠(已證實(shí)煮熟的米飯也含有168a)后,它們的濃度顯著上升。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了科學(xué)界此前普遍認(rèn)為食物中調(diào)控基因的微小RNA是不太可能被“吃”進(jìn)人體的觀點(diǎn)。 張辰宇認(rèn)為:“從某種意義上來(lái)說(shuō),我們吃的不僅僅是食物,還有信息!边@個(gè)發(fā)現(xiàn),讓“吃什么補(bǔ)什么,一方水土養(yǎng)一方人”這些老話(huà)似乎有了理論依據(jù)。此信息即是微小RNA的序列特征,因?yàn)閬?lái)源于不同食物的多種多樣的微小RNA一旦被人體吸收,將導(dǎo)致潛在的不同類(lèi)型的基因?qū)θ梭w產(chǎn)生不同的影響。 與DNA不同,RNA更像一個(gè)工人,能主動(dòng)將DNA中的內(nèi)容“翻譯”出來(lái),行使各種生理功能。以前科學(xué)家一直以為各種RNA均是生命體“自產(chǎn)自銷(xiāo)”,但這次卻發(fā)現(xiàn)RNA家族中的微小RNA竟能“跨界”工作,在植物中產(chǎn)生,被動(dòng)物吃下肚后,還能“興風(fēng)作浪”。 張辰宇以“168a”為例通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),它能與肝臟中一個(gè)基因的信使RNA結(jié)合,抑制該基因的蛋白表達(dá),進(jìn)而減緩低密度脂蛋白從血漿中清除的速度!昂(jiǎn)單說(shuō)來(lái),這會(huì)讓人更容易得高血脂、糖尿病等代謝疾病! 張辰宇認(rèn)為:目前談不上是控制人類(lèi),因?yàn)榇竺桌锩嬉恢倍即嬖谥芏嗷钚晕镔|(zhì)。微小RNA作為新近發(fā)現(xiàn)的一種新的活性物質(zhì),它有很多品種,存在于大米中。這些品種有的對(duì)人有害,有的對(duì)人有益。動(dòng)物和植物一直在用各種方式共同影響、彼此滲透,甚至傳遞信息。 該發(fā)現(xiàn)的潛在意義還在于它為我們理解跨“界”(比如動(dòng)植物間)的相互作用甚至是共進(jìn)化(co-evolution)提供了新的線(xiàn)索,也為我們思考微小RNA的調(diào)控作用以及思考來(lái)源于食物、植物以及昆蟲(chóng)的外源性微小RNA在獵物和捕食者間的相互影響中的潛在作用開(kāi)辟了新的道路。 這個(gè)有意思的研究表明了除了水,蛋白質(zhì),脂肪酸,碳素化合物,維他命,稀有金屬外,植物的微小核糖核酸也能成為食物中的營(yíng)養(yǎng)成分。 《自然》新聞稿評(píng)述說(shuō):“這一成果為我們展示了一種全新的普遍存在的生命調(diào)節(jié)機(jī)制:動(dòng)物與植物是如何在分子層面上跨界交流的!薄都(xì)胞研究》執(zhí)行主編李黨生說(shuō),這一發(fā)現(xiàn)將為科學(xué)認(rèn)識(shí)中草藥開(kāi)辟一個(gè)新的角度。 顧秀林教授評(píng)論:“為什么會(huì)有人說(shuō)‘麻煩大了’呢?因?yàn)檗D(zhuǎn)基因的生物被人類(lèi)做了手腳后,牽一發(fā)會(huì)動(dòng)全身,那么復(fù)雜的一個(gè)巨大系統(tǒng),往里面插幾個(gè)基因,算是‘已知”的改動(dòng),會(huì)不會(huì)因此多了或者少了幾個(gè)microRNA?那可是未知數(shù)!我們不知道的危險(xiǎn),才是最大的危險(xiǎn)。” 英籍華人知名遺傳學(xué)家侯美婉博士表示:“這確實(shí)非常有意思。但是,他們應(yīng)當(dāng)同時(shí)提出食用轉(zhuǎn)基因生物體的危險(xiǎn),因?yàn)楹心承┓亲匀幻庖吆颂呛怂幔╥RNA)可能并非有益。這樣一來(lái),所有轉(zhuǎn)基因生物體,必須篩選iRNA進(jìn)行與對(duì)照非轉(zhuǎn)基因生物體比較!” 在另一篇報(bào)道中,2011年哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(CUMC)的研究人員通過(guò)RNAi(RNA干擾)首次發(fā)現(xiàn),獲得性性狀(acquiredtrait)可以通過(guò)小RNA進(jìn)行遺傳,而不需要基因組DNA的參與,這是美首次發(fā)現(xiàn)獲得性性狀不依賴(lài)于DNA遺傳的證據(jù)。 這些研究發(fā)現(xiàn)不僅環(huán)境可以影響基因表達(dá),而且飲食也可以改變基因表達(dá),而下面這個(gè)研究?jī)H通過(guò)改變基因外的蛋白就可以開(kāi)關(guān)基因功能。 食品能改變?nèi)说倪z傳 飲食是否能夠影響生物進(jìn)化一直使人感覺(jué)困惑,而下面的例子恰恰說(shuō)明了飲食不僅能改變動(dòng)物的遺傳,還會(huì)影響人的性格,外貌。只有從包括動(dòng)物體生態(tài)系統(tǒng)的角度,才能夠更好的理解進(jìn)化思維,才能夠使進(jìn)化論更完善。 南太平洋島國(guó)所羅門(mén)群島有一個(gè)人文奇觀,在島上的居民有著黝黑的皮膚,但卻擁有金黃色的頭發(fā),所羅門(mén)群島上大約有5%至10%的人口DNA序列中擁有“金發(fā)碧眼”的基因,許多人認(rèn)為這是基因流動(dòng)的結(jié)果。比如來(lái)自歐洲的探險(xiǎn)家、商人以及來(lái)群島上旅游的金發(fā)人種將此基因融入這片群島中。但是,通過(guò)最新的研究發(fā)現(xiàn),所羅門(mén)群島上部分人口的金黃色頭發(fā)基因源自本土進(jìn)化,與歐洲人的金發(fā)碧眼基因存在不同點(diǎn),這是常年暴露在陽(yáng)光照射以及大量食用海產(chǎn)品的結(jié)果。 這項(xiàng)工作在2009年,由邁爾斯(Myles)與尼古拉斯·廷普森(NicholasTimpson)博士完成的,參與調(diào)查研究的遺傳學(xué)家在海灘上進(jìn)行了一次簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì),玩水嬉戲的孩子們中大約由5%至10%擁有金色的頭發(fā)。他們發(fā)現(xiàn),所羅門(mén)群島居民DNA序列調(diào)查中存在一個(gè)驚人信號(hào),明確指向一個(gè)基因,正是該基因的表達(dá)使得當(dāng)?shù)夭糠謲u上居民擁有金黃色的頭發(fā)。這個(gè)強(qiáng)烈的單一信號(hào)在9號(hào)染色體說(shuō)明了所羅門(mén)群島居民頭發(fā)顏色存在50%的差異性原因。然后研究小組將TYRP1基因進(jìn)行識(shí)別,該基因可編碼與酪氨酸酶有關(guān)的蛋白質(zhì),這種物質(zhì)是目前公認(rèn)的可影響色素酶的產(chǎn)生。 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)所羅門(mén)群島上居民染色體上控制金發(fā)基因的變異體并不存在于歐洲人的染色體內(nèi),因此,科學(xué)家可得出一個(gè)結(jié)論:從很大程度上來(lái)說(shuō),在赤道以及大洋洲出現(xiàn)的金發(fā)基因是在當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響下而演化出來(lái)的。 2013年7月,秘魯科研人員稱(chēng)發(fā)現(xiàn)有助延壽的天然植物。秘秘魯拉莫利納國(guó)立農(nóng)業(yè)大學(xué)的項(xiàng)目主任維達(dá)爾·維利亞戈梅斯介紹說(shuō),這種植物通常生長(zhǎng)在海拔3000米以上的高原湖邊淺水中、高原濕地及河流和泉水的發(fā)源地等,當(dāng)?shù)鼐用穹Q(chēng)這種植物為“庫(kù)丘喬”或“長(zhǎng)壽根”。庫(kù)丘喬的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值主要在根莖部分,其形狀類(lèi)似蘿卜,平均長(zhǎng)3厘米至6厘米,可鮮食或晾干后磨成粉沖服,有甜味、易消化,很容易被人體吸收。 維利亞戈梅斯說(shuō),檢測(cè)顯示,庫(kù)丘喬中含有大量高品質(zhì)淀粉和鉀等多種礦物質(zhì),其蛋白質(zhì)含量高于其他谷物,鈣含量為牛奶的2倍,磷含量為其他食品的4倍。他認(rèn)為,由于這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可強(qiáng)身健體,因此長(zhǎng)期食用即可延年益壽。他說(shuō),普諾省科遙地區(qū)的高原村落中已發(fā)現(xiàn)不少百歲老人,食用庫(kù)丘喬已成為當(dāng)?shù)鼐用袢粘o嬍车囊徊糠帧?br/> 美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)迷幻蘑菇可改變?nèi)祟?lèi)性格:2011年10月,美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種神奇的蘑菇,如果大劑量攝入,可以改變一個(gè)人的性格,變的更具有開(kāi)放性。更令人感到吃驚的是,這種改變并不是持續(xù)短短幾個(gè)小時(shí),至少可以持續(xù)一年。 含有致幻化合物裸蓋菇堿,一次攝入大劑量裸蓋菇堿造成的性格改變可持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,這種改變并不是持續(xù)短短幾個(gè)小時(shí),有近60%的人至少持續(xù)一年時(shí)間。研究領(lǐng)導(dǎo)人教授羅蘭—格里菲思表示,大量研究參與者在攝入裸蓋菇堿一年后性格仍處在變化之中,這種改變可能是永久性的。研發(fā)成果可用于未來(lái)的抑郁癥藥物治療。參與者性格方面的“開(kāi)放性”受到持久影響,這種開(kāi)放性包括想象力、審美能力、抽象思維以及開(kāi)闊性思維。裸蓋菇堿導(dǎo)致的性格改變相當(dāng)于性格在幾十年內(nèi)緩慢發(fā)生的變化。格里菲思指出,他表示這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)表明,對(duì)裸蓋菇堿的攝入量進(jìn)行控制可用于治療癌癥患者的抑郁癥,也能幫助煙民戒煙。 2012年1月,美國(guó)研究人員吉恩·鮑曼等發(fā)現(xiàn),可樂(lè)、薯?xiàng)l等垃圾食品不僅腐蝕牙齒、增加腰圍,還有損大腦,加速大腦老化,容易“腦殘”。而富含維生素的食物和魚(yú)則能延緩大腦萎縮,有助預(yù)防老年癡呆癥。研究人員分析了104名、平均年齡87歲的健康老人血液樣本。他們發(fā)現(xiàn)血液中維生素B族、C族、D族和E族水平較高的老人,在記憶力和思維測(cè)試中表現(xiàn)更佳;血液中歐米茄—3脂肪酸水平高的志愿者,測(cè)試得分也較高;得分最低的老人血液中反式脂肪酸較多。反式脂肪酸一般由植物油經(jīng)氫化技術(shù)處理后產(chǎn)生。常見(jiàn)于蛋糕、餅干、油炸食品等加工食品中。反式脂肪會(huì)阻塞動(dòng)脈、增加人患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn),有害心臟,也有損大腦。 影響動(dòng)物及人性格的因素是多種的,從狼到狗的馴化來(lái)看,有飲食結(jié)構(gòu)、生存環(huán)境的變化,同時(shí)也有人工選擇的跡象?的螤柎髮W(xué)的麗諾爾·帕普斯(LenorePipes)在2013年5月10日的基因組生物學(xué)會(huì)議上,將他的關(guān)于馴養(yǎng)狐貍的研究做了相關(guān)介紹。他的研究表明,被馴養(yǎng)的狐貍改變的不僅僅是其本身的行為,還有它們的腦化學(xué)。20世紀(jì)50年代后期,一個(gè)叫德米特里·貝爾耶夫(DmitryBelyaev)的前蘇聯(lián)科學(xué)家使用了狐貍代替狼模擬馴化過(guò)程。貝爾耶夫和他的同事挑選了最不具侵略性的狐貍養(yǎng)育,在之后培育的每一代狐貍后代里繼續(xù)挑選最溫順的進(jìn)行交配。這樣一直持續(xù)到現(xiàn)在,經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展,這些狐貍的行為看起來(lái)更像狗,搖著尾巴,快樂(lè)地跳來(lái)跳去,或者依偎在看護(hù)人的手臂里尋求愛(ài)撫。同時(shí),科學(xué)家還在農(nóng)場(chǎng)里培育了最具侵略性的狐貍。這些狐貍的后代會(huì)蹲伏,耷拉著耳朵,咆哮,露出它們的牙齒并沖向那些接近它們籠子的人們。 狐貍的溫順以及侵略性行為都源于自身的基因,但是科學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何DNA的改變能夠解釋這些差別。帕普斯和她的同事并沒(méi)有尋找基因本身的改變,而是采取了間接的方法,尋找狐貍大腦里基因活動(dòng)的差別。 帕普斯發(fā)現(xiàn)大腦區(qū)域里的上百種基因的活動(dòng)在兩組狐貍個(gè)體中都不相同。例如,侵略性的狐貍為了感知多巴胺會(huì)導(dǎo)致某些基因活動(dòng)增加。溫順的狐貍大腦里具有更多的血清素,在它們大腦里只有一種與感知血清素有關(guān)的基因表現(xiàn)出較高的活躍性。 在另一種不同的分析里,帕普斯發(fā)現(xiàn)所有侵略性狐貍都攜帶有一種形式的GRM3谷氨酸受體基因,而大多數(shù)溫順的狐貍則具有該基因的不同變體。在人類(lèi)身上,GRM3的基因變體被認(rèn)為與精神分裂癥、躁郁癥和其他情緒紊亂疾病有關(guān)。在傳輸谷氨酸信號(hào)過(guò)程中涉及的其他基因,后者能夠幫助調(diào)節(jié)情緒,在溫順狐貍?cè)后w中也表現(xiàn)出較高的活動(dòng)性。 食用淀粉食物導(dǎo)致狗從狼群中分化:很多人都知道,狗是從狼馴化而來(lái)的,一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn),狗因長(zhǎng)期與人居住,為了適應(yīng)我們的淀粉飲食,導(dǎo)致狗狗的遺傳發(fā)生變化,具備了消化淀粉的基因。這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人瑞典烏普薩拉大學(xué)的克爾斯汀—林德布勞德—托赫及其科研組研究發(fā)現(xiàn)。狗擁有比狼更多的AMY2B基因的副本,這種基因?qū)ο矸郛a(chǎn)品至關(guān)重要。狗胰腺里的這種基因比狼體內(nèi)的活躍28倍。該科研組還發(fā)現(xiàn)10個(gè)對(duì)狗消化淀粉和分解脂肪有幫助的基因。林德布勞德—托赫說(shuō):“雖然有可能是人類(lèi)到野外捕捉了狼的幼崽,并對(duì)它們進(jìn)行馴化,但是狗在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開(kāi)始后開(kāi)始食用人類(lèi)的剩飯剩菜,導(dǎo)致它們自行馴化的觀點(diǎn),可能更有吸引力! 很多案例說(shuō)明,生物基因本身并不是固守的,在古細(xì)菌、病毒領(lǐng)域,基因交換頻繁,而且動(dòng)植物等與微生物也有基因交換現(xiàn)象,最新例子也證明了基因在植物之間的轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)證明了大型動(dòng)物包括人的基因?qū)Νh(huán)境相應(yīng)是非常迅速的。 狗是從狼進(jìn)化來(lái)的,這本身涉及另一個(gè)長(zhǎng)期的疑惑,狗與狼已經(jīng)分化成兩個(gè)不同的種群。按照達(dá)爾文主義,狗的進(jìn)化似乎脫離了傳統(tǒng)的自然選擇概念,就是生物進(jìn)化為何與達(dá)爾文的自然選擇如此矛盾。就像本書(shū)開(kāi)篇序里的照片一樣,那是高中筆記本里的記錄,其實(shí)作者本人從高中時(shí)候開(kāi)始進(jìn)行了質(zhì)疑,這必然涉到拉馬克主義,更深層的原因,涉及基因遺傳的本質(zhì)、非基因之外的蛋白質(zhì)等有機(jī)物在遺傳中的作用、基因在生物體內(nèi)的本質(zhì),更深的探究就是生物量子本質(zhì)的一種協(xié)調(diào)。 基因的本質(zhì)是量子信息的流程 曾經(jīng)有科學(xué)家認(rèn)為,基因必然是確定性的物質(zhì)。在科學(xué)手段越來(lái)越細(xì)致化的今天,隨著表觀遺傳學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)本來(lái)百年前人們一直確認(rèn)的基因,卻無(wú)法定義,失去了準(zhǔn)確的定位,作為遺傳單位的基因卻越來(lái)越模糊了。 那什么是基因呢? 基因的演化 傳統(tǒng)認(rèn)為基因(遺傳因子)是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),是DNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列的總稱(chēng),是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段,是控制性狀的基本遺傳單位,基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)表達(dá)自己所攜帶的遺傳信息,從而控制生物個(gè)體的性狀表現(xiàn)。 一個(gè)基因要有正常的生理機(jī)能,它的幾個(gè)正常組成部分一定要位于相繼鄰接的位置上,也就是說(shuō)核苷酸要排成一定的次序,才能決定一種蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。假使幾個(gè)正常組成部分分處于兩個(gè)染色體上,理論上就是核苷酸的種類(lèi)和排列改變了,這樣就失去正常的生理機(jī)能。所以,基因不僅是一個(gè)遺傳物質(zhì)在上下代之間傳遞的基本單位,也是一個(gè)功能上的獨(dú)立單位。 基因概念的提出有其演化歷史,1864年英國(guó)哲學(xué)家斯賓塞曾提出“生理單位”,1868年達(dá)爾文將其稱(chēng)為“微芽”。遺傳學(xué)的奠基人孟德?tīng)栍?866年發(fā)表了著名的《植物雜交試驗(yàn)》的論文,發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的兩個(gè)基本規(guī)律——分離律和自由組合規(guī)律。文中指出,生物每一個(gè)性狀都是通過(guò)遺傳因子來(lái)傳遞的,遺傳因子是一些獨(dú)立的遺傳單位,遺傳因子作為基因的雛形名詞誕生了。雖然他的研究直到1900年才被人們重視,但孟德?tīng)枴斑z傳因子”的提出為現(xiàn)代基因概念的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。 1909年,丹麥遺傳學(xué)家約翰遜(W.Johansen1859~1927)在書(shū)中提出“基因”概念,以此來(lái)替代孟德?tīng)柤俣ǖ摹斑z傳因子”。1926年,遺傳學(xué)家摩爾根在書(shū)提出基因是遺傳的功能單位,它能產(chǎn)生特定的表型效應(yīng),基因又是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單位。在同源染色體之間可以發(fā)生基因的互換,但交換只能發(fā)生在基因之間而不是發(fā)生在基因之內(nèi);基因可以發(fā)生突變,由一個(gè)等位形式變?yōu)榱硪粋(gè)等位形式,因而基因又是突變單位。這種認(rèn)識(shí)把基因與染色體聯(lián)系起來(lái),說(shuō)明了基因的物質(zhì)性、基因存在的場(chǎng)所及排列方式。 1953年,美國(guó)分子生物學(xué)家詹姆斯·沃森(J.D.Watson)和英國(guó)物理學(xué)家佛朗西斯·克里克(F.H.C.Crick)提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,進(jìn)一步說(shuō)明基因成分就是DNA,它控制著蛋白質(zhì)合成。進(jìn)一步的研究證明,基因就是DNA分子的一個(gè)區(qū)段。 從20世紀(jì)40~50年代,先后經(jīng)歷了一個(gè)基因、一個(gè)酶學(xué)說(shuō),基因通過(guò)它所控制的酶決定著代謝中生化反應(yīng)步驟,進(jìn)而決定生物性狀。后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些蛋白質(zhì)不只由一種肽鏈組成,不同肽鏈有不同基因編碼,因而又提出了“一個(gè)基因一條多肽鏈”的假設(shè)。DNA是遺傳信息的載體,遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì),這些都獲得了驗(yàn)證。 1955年,美國(guó)分子生物學(xué)家本澤(Benzer)通過(guò)深入研究,提出了基因的順?lè)醋樱–istron)概念。他把遺傳的功能單位稱(chēng)為順?lè)醋樱?個(gè)順?lè)醋記Q定一條多肽鏈,順?lè)醋蛹词腔颉?個(gè)順?lè)醋觾?nèi)存在著很多突變位點(diǎn)——突變子,突變子就是改變后可以產(chǎn)生突變型表型的最小單位。1個(gè)順?lè)醋觾?nèi)部存在著很多重組子。重組子就是不能由重組分開(kāi)的基本單位。理論上每一個(gè)核苷酸對(duì)的改變,就可導(dǎo)致一個(gè)突變的產(chǎn)生,每?jī)蓚(gè)核苷酸對(duì)之間都可發(fā)生交換。這樣看來(lái),一個(gè)基因有多少核苷酸對(duì)就有多少突變子,就有多少重組子,突變子就等于重組子。這個(gè)學(xué)說(shuō)打破了過(guò)去關(guān)于基因是突變、重組、決定遺傳性狀的“三位一體”概念及基因是最小的不可分割的遺傳單位的觀點(diǎn),從而認(rèn)為基因?yàn)镈NA分子上一段核苷酸順序,負(fù)責(zé)著遺傳信息傳遞,一個(gè)基因內(nèi)部仍可劃分若干個(gè)起作用的小單位,即可區(qū)分成順?lè)醋、突變子和重組子。一個(gè)作用子通常決定一種多肽鏈合成,一個(gè)基因包含一個(gè)或幾個(gè)作用子。突變子指基因內(nèi)突變的最小單位,而重組子為最小的重組合單位,只包含一對(duì)核苷酸。 所有這些均是基因概念的偉大突破。關(guān)于基因的本質(zhì)確定后,人們又把研究視線(xiàn)轉(zhuǎn)移到基因傳遞遺傳信息的過(guò)程上。在20世紀(jì)50年代初人們已懂得基因與蛋白質(zhì)間似乎存在著相應(yīng)的聯(lián)系,但基因中信息怎樣傳遞到蛋白質(zhì)上這一基因功能的關(guān)鍵課題在20世紀(jì)60年代至20世紀(jì)70年代才得以解決,并把核酸密碼和蛋白質(zhì)合成聯(lián)系起來(lái)。然后,沃森和克里克等人提出的“中心法則”,此后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)展和完善了“中心法則”,至此,遺傳信息傳遞的過(guò)程已較清晰地展示在人們的眼前。過(guò)去人們對(duì)基因的功能理解是單一的即作為蛋白質(zhì)合成的模板。但是1961年法國(guó)科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了有些基因不起合成蛋白質(zhì)模板作用,只起調(diào)節(jié)或操縱 細(xì)胞與基因的量子信息邏輯 作用,提出了操縱子學(xué)說(shuō)。從此根據(jù)基因功能把基因分為結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和操縱基因。 結(jié)構(gòu)基因與調(diào)節(jié)基因:根據(jù)操縱子學(xué)說(shuō),并不是所有的基因都能為肽鏈進(jìn)行編碼。于是便把能為多肽鏈編碼的基因稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因,包括編碼結(jié)構(gòu)蛋白和酶蛋白的基因,也包括編碼阻遏蛋白或激活蛋白的調(diào)節(jié)基因。有些基因只能轉(zhuǎn)錄而不能轉(zhuǎn)譯,如tRNA基因與rRNA基因。還有些DNA區(qū)段,其本身并不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,但對(duì)其鄰近的結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄起控制作用,被稱(chēng)為啟動(dòng)基因和操縱基因。啟動(dòng)基因、操縱基因與其控制下的一系列結(jié)構(gòu)基因組成一個(gè)功能單位叫做操縱子(operon)。就其功能而言,調(diào)節(jié)基因、操縱基因和啟動(dòng)基因都屬于調(diào)控基因。這些基因的發(fā)現(xiàn),大大拓寬了人們對(duì)基因功能及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 具有相同遺傳信息的同一個(gè)體細(xì)胞間其所利用的基因并不相同,有的基因活動(dòng)是維持細(xì)胞基本代謝所必須的,而有的基因則在一些分化細(xì)胞中活動(dòng),這正是細(xì)胞分化、生物發(fā)育的基礎(chǔ)。前者被稱(chēng)為管家基因,而后者被稱(chēng)為奢侈基因。 斷裂基因:20世紀(jì)70年代中期,有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)雞卵清蛋白基因的表達(dá)中,細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)基因并非全部由編碼序列組成,而是在編碼序列中間插入無(wú)編碼作用的堿基序列,這類(lèi)基因被稱(chēng)為間隔或斷裂基因。隨后研究表明基因是一個(gè)DNA序列同時(shí)包含兩個(gè)區(qū)段:一個(gè)區(qū)段將被表達(dá)并存在于成熟的mRNA中,稱(chēng)為“外顯子”。一個(gè)區(qū)段雖然也同時(shí)被表達(dá),但將在成熟mRNA中被刪除,稱(chēng)為“內(nèi)含子”。原核生物的基因序列一般是連續(xù)的,在一個(gè)基因的內(nèi)部幾乎不含“內(nèi)含子”,而真核生物中絕大多數(shù)基因都是由不連續(xù)DNA序列組成的斷裂基因。斷裂基因的表達(dá)過(guò)程是:整個(gè)基因先由DNA轉(zhuǎn)錄成一條信息RNA前體,其中的內(nèi)含序列會(huì)被一種稱(chēng)為“剪接體”的RNA/蛋白質(zhì)復(fù)合物所切除,兩端再相互連接成一條連續(xù)的核酸順序,以形成成熟的mRNA。DNA分子斷裂基因的存在為基因功能的展現(xiàn)賦予了更大的潛力。 重疊基因:1977~1978年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在病毒核苷酸序列組成的單鏈DNA所包含的10個(gè)基因中有幾個(gè)基因具有不同程度的重疊,但是這些重疊的基因具有不同的讀碼框架;虻闹丿B性使有限的DNA序列包含了更多的遺傳信息,是生物對(duì)它的遺傳物質(zhì)經(jīng)濟(jì)而合理的利用。 移動(dòng)基因:1950年,美國(guó)遺傳學(xué)家麥克林托卡發(fā)現(xiàn)玉米染色體上有一種控制基因會(huì)改變位置,同時(shí)引起染色體斷裂,使其離開(kāi)或插入部位鄰近的基因失活或恢復(fù)活性,從而導(dǎo)致玉米籽粒性狀改變。20世紀(jì)60年代末,英國(guó)人夏皮羅和前西德的西特爾分別在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)一類(lèi)稱(chēng)為插入順序的可移動(dòng)位置的遺傳因子,20世紀(jì)70年代又發(fā)現(xiàn)細(xì)菌質(zhì)粒的某些抗藥性可移動(dòng)的基因,移動(dòng)基因不僅能在個(gè)體的染色體組內(nèi)移動(dòng),并能在個(gè)體間甚至種間移動(dòng),F(xiàn)已了解到真核細(xì)胞中普遍存在移動(dòng)基因;蛞苿(dòng)性的發(fā)現(xiàn)不僅打破了遺傳的DNA恒定論,而且對(duì)于認(rèn)識(shí)腫瘤基因的形成和表達(dá)以及生物進(jìn)化研究提供了新的線(xiàn)索。因此麥克林托卡這位“玉米夫人”榮獲了1983年度諾貝爾獎(jiǎng)。 套裝基因:在一個(gè)基因中的內(nèi)含子中,包含著另一個(gè)基因。 組裝基因:在發(fā)育過(guò)程中,不同的DNA序列重新組裝成一個(gè)表達(dá)功能的基因的現(xiàn)象。 為垃圾基因正名:人類(lèi)基因組中只有約2.1萬(wàn)個(gè)是能夠編碼蛋白質(zhì)的基因,只占整個(gè)基因組的1.2%,因?yàn)槠溆?8.8%的基因不能編碼蛋白質(zhì),科學(xué)家曾經(jīng)把這些基因叫“垃圾DNA”。長(zhǎng)久以來(lái)人們一直認(rèn)為“垃圾”基因是沒(méi)用的,但最新研究發(fā)現(xiàn),但最新研究發(fā)現(xiàn),其實(shí)“垃圾DNA”相當(dāng)于一個(gè)工廠的龐大控制面板,這個(gè)面板不僅能調(diào)控?cái)?shù)以百萬(wàn)計(jì)基因的活性,還影響人的健康。 2012年9月,國(guó)際科學(xué)界宣布,“DNA元素百科全書(shū)”計(jì)劃(簡(jiǎn)稱(chēng)“ENCODE”)獲得了迄今最詳細(xì)的人類(lèi)基因組分析數(shù)據(jù),這項(xiàng)研究是由全世界32個(gè)實(shí)驗(yàn)室、共440名科學(xué)家歷時(shí)9年完成的。在這個(gè)龐大的研究項(xiàng)目中,最為重要的發(fā)現(xiàn)是“垃圾DNA”并非垃圾。在這個(gè)龐大的研究項(xiàng)目中,最為重要的發(fā)現(xiàn)是“垃圾DNA”并非垃圾。在這些原來(lái)被錯(cuò)誤解讀的“垃圾DNA”片段中,至少有400萬(wàn)的遺傳開(kāi)關(guān)。這些開(kāi)關(guān)在控制細(xì)胞、器官、以及其他組織的行為中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。經(jīng)過(guò)研究確定80%的基因組是有功能的是活躍且必須的,其余的20%也不是垃圾。類(lèi)基因組中的“垃圾DNA”實(shí)際上是一個(gè)龐大的控制面板,能調(diào)控?cái)?shù)以百萬(wàn)計(jì)基因的活性。如果沒(méi)有這些開(kāi)關(guān)調(diào)控,基因?qū)⒉荒苷9ぷ,而這些區(qū)域也許會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)患上疾病。 人們了解到,當(dāng)DNA發(fā)生變異時(shí)細(xì)胞很容易發(fā)生癌變。最近的一些研究表明,當(dāng)表觀遺傳標(biāo)記被干擾時(shí),細(xì)胞也會(huì)更容易發(fā)生癌變,因?yàn)槟切┲陵P(guān)重要的基因被關(guān)閉了,而那些應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉的基因卻被打開(kāi)了。 近些年科學(xué)家發(fā)現(xiàn),生物遺傳中,沒(méi)有DNA變化的時(shí)候,照樣也會(huì)發(fā)生性狀的遺傳,我們把它們稱(chēng)之為表觀遺傳。DNA甲基化是表觀遺傳因素之一,當(dāng)要將一個(gè)甲基族的頂端放在DNA上的時(shí)候,一簇蛋白質(zhì)就必須被RNA分子導(dǎo)引到正確的位置,但這些RNA分子并不產(chǎn)生蛋白質(zhì),而是非常迅速的在細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始工作。這些RNA“導(dǎo)游”,就像核糖體中的RNA分子一樣,突破了傳統(tǒng)的基因概念的范疇。在過(guò)去的10年里,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些從不會(huì)成為蛋白質(zhì)的新型RNA分子,科學(xué)家們將之稱(chēng)為非編碼RNA。 這些發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們感到非常驚訝,想弄明白細(xì)胞內(nèi)到底有多少非編碼RNA,科學(xué)家Encode估計(jì),在人類(lèi)基因組中能產(chǎn)生RNA轉(zhuǎn)錄的可占到驚人的93%。 不死的假基因:1977年,G·Jacp對(duì)非洲爪贍5SrRNA基因簇時(shí)行研究后,提出了假基因的概念,這是一種核苷酸序列同其相應(yīng)的正常功能基因基本相同,但卻不能合成出功能蛋白質(zhì)的失活基因。大多數(shù)真核生物中發(fā)現(xiàn)了假基因,由于假基因不工作或無(wú)效工作,故有人認(rèn)為假基因,相當(dāng)人的痕跡器官或作為后補(bǔ)基因。 假基因是基因組上與正常發(fā)揮功能的編碼基因序列非常相似的非功能性基因組DNA拷貝,一般情況都不被轉(zhuǎn)錄,且沒(méi)有明確生理意義。有人估計(jì),人類(lèi)基因組中存在1萬(wàn)到2萬(wàn)個(gè)假基因。部分假基因在染色體上都位于正;虻母浇灿性诓煌娜旧w上的。有一類(lèi)假基因除了一般的特征之外,還有一些其他的特征暗示著它們的形成與mRNA有關(guān),少數(shù)仍能制造出具有重要功能的RNA分子。 假基因如果異常,也會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)產(chǎn)生疾病?茖W(xué)家曾經(jīng)做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn):把假基因功能阻斷,結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生了疾病,假基因的功能異常也可能是導(dǎo)致人類(lèi)疾病產(chǎn)生的因子。這種現(xiàn)象是一種意外發(fā)現(xiàn),因?yàn)楫?dāng)研究人員為了另一項(xiàng)完全不同的實(shí)驗(yàn)制作轉(zhuǎn)殖鼠時(shí),研究人員期望轉(zhuǎn)殖鼠會(huì)因?yàn)樽⑷牖虻挠绊懚憩F(xiàn)出直接的反應(yīng),以便學(xué)習(xí)到這項(xiàng)基因的功能,他們將DNA注入受精卵,使得DNA隨機(jī)嵌入老鼠的基因組。這種實(shí)驗(yàn)也會(huì)偶然中斷老鼠其他基因的功能,結(jié)果研究人員發(fā)現(xiàn)一組老鼠出現(xiàn)不尋常且嚴(yán)重的病征,幾乎都死亡,即使存活下來(lái)者也都出現(xiàn)嚴(yán)重腎臟及骨骼疾病,并且會(huì)將這些缺陷傳給下一代。而其中原因是一個(gè)假基因與另一個(gè)染色體上的基因是一個(gè)整體。 這項(xiàng)研究者ynshaw·Boris博士發(fā)現(xiàn)基因嵌入位點(diǎn)有三個(gè)基因,進(jìn)一步的研究排除了兩項(xiàng)基因,因而認(rèn)定第三項(xiàng)基因——假基因makorin1-p1為老鼠產(chǎn)生異常的罪魁禍?zhǔn)。另一個(gè)參與者Hirotsune博士表示:“由于假基因是沒(méi)有能力產(chǎn)生蛋白的,因此我們很想知道這假基因是如何使老鼠產(chǎn)生疾病的?”研究人員發(fā)現(xiàn),假基因makorin1-p1為一碎片基因,它類(lèi)似于一完整的稱(chēng)為makorin1蛋白基因,此makorin1位于另一染色體上。正常老鼠腎臟中有大量表現(xiàn)的makorin1蛋白,而當(dāng)假基因makorin1-p1失去功能時(shí),makorin1蛋白的表現(xiàn)也相對(duì)減弱且呈現(xiàn)異常,進(jìn)一步的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),makorin1-p1在調(diào)節(jié)makorin1的穩(wěn)定度上扮演非常重要的角色。 另一方面當(dāng)相當(dāng)數(shù)量的病毒DNA四處跳躍時(shí),它們就會(huì)造成很大的損害,能夠干擾基因,使其停止制作重要的蛋白質(zhì)。人類(lèi)數(shù)百種遺傳疾病就跟這些跳躍基因密切相關(guān),一些非編碼DNA在基因組中的最重要工作之一是阻止這種病毒DNA的快速蔓延。 人類(lèi)基因組叢林里,正常復(fù)制蛋白的基因、入侵病毒基因、不死的假基因、小RNA分子、表觀遺傳因素,他們不斷調(diào)整斗爭(zhēng),傳統(tǒng)的基因概念已經(jīng)受到了非常大的沖擊。 加州大學(xué)的大衛(wèi)豪斯勒認(rèn)為:如果一個(gè)DNA片段對(duì)一些重要分子進(jìn)行了編碼,突變往往就會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的損害。自然選擇將淘汰大多數(shù)的突變。但是,如果一個(gè)DNA片段不做那么多,它就能在不引起任何損害的情況下發(fā)生突變。在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間里,與那些不太重要的DNA片段相比,一個(gè)重要的DNA片段幾乎不會(huì)收集突變信息。
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