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TUhjnbcbe - 2024/10/11 16:47:00
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对于基因,我相信大多数人其实并不陌生。《哥斯拉》中,爬行动物因为长期受到核辐射的影响基因发生了突变,从而变成巨大的怪兽,破坏人类的城市。《猩球崛起》中,基因科学家为了治疗父亲的神经衰退疾病而发明了能够大幅提高神经能力的药物,在猩猩中做实验的时候创造了聪明的「凯撒」,它带领了猩猩种群崛起并占领了地球。而在《侏罗纪公园》系列电影中科学家从琥珀里的蚊子提取到了各种恐龙的基因并且通过现代技术复制出来,从而创造了神奇的「侏罗纪公园」。在电影中科学家更是进行了转基因改造,让恐龙变得聪明,懂得思考和欺诈。如果你喜欢科幻小说和电影,这类的作品还能举出很多很多,那么在真实的生活中,基因技术的发展究竟能给我们带来什么呢?本书的作者凯特·阿尼,是两档BBC科普节目的主持人,她怀揣着对基因学的好奇和疑问踏上了旅程,走访了基因领域的专家和诺奖获得者,探寻基因学最新的研究成果,并将它们用有趣的例子和故事融合在这本《海明威的猫》中。

今天推荐的这本《海明威的猫》,我会从三个方面为你讲述:

很多人都会认为基因突变对演化和生物影响很大,但对基因本身的调控也有重要的影响;并不是所有基因都是规规矩矩地待着执行任务,有的基因会「死掉」,有的基因会「转移」,基因会发生不同的变化;

我们对基因的理解,并不能只以1+1=2这种机械的、确定的方法论为准,而是要放到每个个体具体情况中考虑。

首先我们来解读第一点,基因调控的重要性。在我们所看到的几乎所有科幻作品中,变异都来自于基因本身的「突变」,比如,肌肉中肌纤维基因突变,就会造成肌肉异常发达,形成战斗优势。但在基因本身没有改变的情况下,只是它的表达量发生变化也会对生命体造成很大的影响。就像一首歌它的音律、演唱人等其实并没有变化,但是它播放音量的大小就可能改变人们的听感,太大就成了噪音,太小就根本听不见。关于这其中的故事要从20世纪中开始讲起。

作者带我们回顾了20世纪50年代末到60年代初,三名各有专长的科学家在一起研究一个有意思的问题:细菌的饮食问题。细菌最喜欢的是葡萄糖,相当于细菌的大餐;细菌也可以吃乳糖,但乳糖消化比较麻烦,相当于常规餐。细菌在充满葡萄糖的环境中大量摄取其来保证自己的生存。但如果葡萄糖缺乏但乳糖较多,细菌就会开启3个连续的「乳糖消化三基因」,这些基因的功能就是吸收和利用乳糖,完成常规餐。科学家对细菌能够自我调节餐饮的能力特别感兴趣,但它是怎么完成的呢?

通过反复寻找,他们发现了秘密并不在「乳糖消化三基因」中,而是在它们旁边的一个小基因,这里我们称它为「调节基因」吧。调节基因的作用就是一直抑制乳糖三基因的表达,让细菌专心吃葡糖糖这个大餐。那当乳糖出现时,乳糖就会抑制调节基因,而本身调节基因就是抑制乳糖三基因的,这样一来负负得正,乳糖反而就激活了乳糖三基因,让细菌能够利用乳糖了。正是这种设计巧妙的调节方式,在有葡萄糖这种大餐的时候细菌能迅速利用葡萄糖,而在乳糖环境下又能够很好地利用乳糖。这样高效的调节方法让细菌既能够吃大餐,也不影响吃常餐,而这样的转换仅仅通过一个调节基因就能完成,可谓是非常精心的设计。

我们看到调节基因就像一个杠杆,给我一个基因就能撑起一个「地球」。同样的基因调节不单在应对周围环境,在大型生物的变化和演化中也有重要作用。

这次凯特·阿尼直接拜访了《基因开关》的作者马克·普塔什尼。马克是这样告诉她的:「在这方面有两个密切相关的问题,而且这两个问题非常重要。一个叫发育,一个叫演化。」基因的调节在这两个方面都起了重要的作用。

与马克的对话让作者想起了海明威的猫,它就是马克所说的发育过程中基因调节紊乱的结果。那只著名的叫雪球的猫是一名船长送给海明威的,它最特别的地方在于有六趾。很多人的第一感觉是,这一定是基因本身的错误,但其实并没有基因具体负责长出手指或者脚趾。通过科学家研究发现,其实是其中一个调节基因出了问题。如果这个基因完全失常,那么猫根本无法长出脚趾,但这些变异的猫的调节基因只是出了小问题,导致在拇指的位置有两份调节基因的表达,猫就长出了六指了。

这样的调节也发生在人类的演化上,作者又举了两个有趣的例子。第一个是肤色,我们知道不同人种肤色从白种人到黑人有几十个色度的差别,而这个变化仅仅发生在人类走出非洲短短的十万年间。科学家发现了Kitlg基因是负责产生黑色素细胞的,但这个基因也有促进造血和生成精子等功能。一个特殊的调控开关只在皮肤和头发中进行调节,让Kitlg基因的功能在不同人种中活性不一样,从而改变人类的肤色。另一个例子更有意思,很多人不知道大多数灵长类是有阴茎骨的,从而形成坚硬的生殖器官,而人类却没有,虽然其中演化的原因还不完全清楚,但科学家发现是调控阴茎骨生长的片段在人类中缺失了,才导致人类没有这个结构,如果还保留这个结构,人类的生殖发育可就大大不同了。

科学家对于这类基因掌握的越来越多,慢慢地也对基因调节本身更加

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