遺傳密碼,人類只讀懂3%

2020-12-05 SZNEWS

■ 深圳特區報記者 鄒媛

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這一組看起來像是錯按鍵盤打出的亂碼,實際上是一條DNA序列,被人類基因組譽為蘊涵人類生命奧秘的「天書」。它存在於你身體的每一個細胞中。同時,在你喜歡的貓狗體內,你平常吃的魚中、花園中飛舞的蜻蜓,甚至你的腸道細菌中,它同樣存在著。

地球上的生命生生不息,不斷進化。這都源於驅動進化的遺傳密碼。那麼,對於它,你又了解多少呢?

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染色體上的遺傳信息

生物都是由細胞組成的,人也不例外。細胞裡面有一個細胞核,細胞核中密密麻麻的有些聚集起來的就是染色體,任何一個生物的遺傳物質都在染色體裡面。這個染色體可以拉長、解開,就像是一個繩子繞來繞去。這條線就是所謂的遺傳物質,稱作DNA,學術名叫做脫氧核糖核酸。

「DNA其實和染色體是一回事。」中國科學院院士陳潤生表示,染色體就是DNA聚集到一塊的狀態,如果把它拉長成一個分子,那麼這個分子就叫做DNA。實際上,它們是一個物質的兩種形態,遺傳物質也就是由DNA這個分子組成的染色體裡。

人一共有23對染色體,「染色體帶有遺傳信息,如果它變了,人的狀態就會變得不正常。」陳潤生舉了一個簡單的例子:其他染色體都有兩對,如果看到第13號染色體比別的多出一截,這就是一個先天畸形,導致胎兒一出生就是痴呆。

事實上,只要我們的遺傳密碼即染色體改變一點,就會導致非常嚴重的疾病。比如心腦血管病或者腫瘤,實際上就是染色體的某個地方多了一些或者少了一些,如果異常的地方剛好是最關鍵的位置,就會導致非常嚴重的疾病。

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基因編碼決定的人生

不可思議的是,遺傳密碼DNA其實是非常長的兩股互信的匹配的鏈,這兩條互補的鏈保證遺傳信息的安全。陳潤生表示,這條鏈雖然很長,但其實只有四個符號組成,被簡單認定為ACGP。「這四個符號排來排去,它排出不同的花樣就能幫助我們造出生命活動所需要的各種物質。」

換句話說,產生物質的那個密碼存在於四個符號裡,而帶有遺傳信息的DNA片段稱為基因,基因就是它們排出的密碼。

人類有多少個遺傳密碼?陳潤生介紹說,人類大概有30億個遺傳密碼。「如果在一頁紙上列印3000個密碼,100頁訂一本書,會有1萬本書;如果每本書厚1釐米,那麼1萬本書就是100米高,差不多是30多層樓。」

為什麼說遺傳密碼是重要的呢?是因為遺傳密碼記載了好多基因,什麼時候需要了,這個基因就會造一個蛋白。比如,我們的血球死了,需要造出新的血球,那麼就要合成新的血紅蛋白,這就需要用到DNA上造血球的這個血紅蛋白的基因,它收到一個信號,說你這個信息得發放了,那麼就發放出來造一個血紅蛋白,接著就可以造出新一代的血液。

人的遺傳密碼是通過這些編碼的基因發放出來、造出蛋白,來實現我們身體功能的。也就是說,我們的生命活動就是靠蛋白來實現的。

人類基因組的「暗物質」

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「全世界從規律上真正能讀懂的只佔3%,這3%就是我們從中學的教科書裡傳達給我們的編碼蛋白質的部分。」陳潤生表示,實際上另外的97%科學家並不清楚它的規律,且它的序列也不編碼蛋白質,因此被稱為非編碼序列。

「物理中我們尚未解的、最重要的部分是暗能量,它大約佔整個物質世界的70%。非編碼序列在整個人類遺傳密碼中,實際上也是這個數量級的。」陳潤生介紹說,非編碼序列所產生的RNA通稱為非編碼RNA。大量研究證明,非編碼RNA中相當多的一部分具有某種功能。這些有功能的非編碼RNA對應的基因組序列,被稱為非編碼基因。

以腫瘤發病為例來說,陳潤生認為,很大的原因是來自於我們根本就沒有考慮到的非編碼的轉錄產物,現在臨床醫學用的所謂分子標記以及腫瘤所謂「靶向治療」的靶點,全是來自那3%。或許可以試著去發現那97%的轉錄產物,哪些可以導致腫瘤,哪些可以作為藥物治療新的靶向。

「有人說,我們對非編碼RNA的功能和基因的了解僅僅是冰山一角,我估計『一角』是否研究透了都很難說。」陳潤生說,它是我們對人類、對生物的遺傳密碼認識中非常重要的核心部分。

陳潤生認為,未來在應用上,它具有明顯的前景,包括臨床診斷、治療,同時具有非常重要的基礎研究關聯性。從過往經驗看,佔人類基因組2%至3%的這部分,一共有50個諾貝爾獎金獲得者,面對未開發的97%~98%,將有多少位諾貝爾獎獲得者誕生,則不可估量。

【科技與新知】

社會地位低 增加患病風險

社會底層人群受慢性疾病困擾較多,這往往被歸咎於不良生活習慣。然而,美國科學家最新研究給出新的解釋:社會地位低會改變免疫系統,增加患心臟病、糖尿病等疾病的風險。

美國杜克大學科學家用45隻雌性獼猴做實驗,將這些沒有血緣關係、彼此完全陌生的獼猴分5次先後引入9個組,最後進入某一猴群的獼猴在其中地位自然最低。

科學家們發現,地位最低的獼猴顯示出「慢性壓抑」的特徵,它們遭到同伴騷擾多、被同伴搔癢、抓蝨子的機會少。社會地位低的猴子免疫系統運轉過於強勁,可能導致更多炎症,增加患病風險。

研究人員認為,這項研究的結果也「可怕地適用於人類」。窮人與富人的壽命長短差距不小。在美國,富裕女性可能比貧窮女性多活10年,男性之間的壽命差距則高達15年。

(據新華社)

植物通過「斷糧」 擊退病原體

日本最新研究發現,植物在感染病原體時,會通過減少病原體可獲取的糖分這種「斷糧」的方式來自我防禦。這一發現有望用於開發幫助植物抵禦病原體的新型農藥。

日本京都大學等機構的研究人員發現,擬南芥葉內部有一種蛋白質能將細胞外部糖分輸送到內部。在細菌等病原體入侵時,擬南芥會啟動防禦應答機制,這種蛋白質的作用就會變強,將細胞外部的糖分回收到內部。這相當於植物通過給細菌等病原體「斷糧」,來達到防禦目的。

在實驗中,研究人員人為破壞了這種蛋白質的作用,發現細菌數量大幅增加,擬南芥的患病情況較為嚴重。

相關焦點

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    人類遺傳密碼97%待解讀12月20日在河北省保定市舉行的第一期國際歐亞科學院院士大講堂上,中科院生物物理研究所研究員、中國科學院院士陳潤生表示,還有97%的遺傳密碼可以測出來但還沒有人能很好解讀,當中蘊含著大量原始創新的機會。陳潤生院士表示,這97%的遺傳密碼的突變也與疾病有關。
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    DNA,遺傳密碼的攜帶者 2020-06-05 04:32 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
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  • 科學家破解大腸桿菌遺傳密碼—新聞—科學網
    遺傳密碼由A、C、G、T4個不同化學鹼基(或核苷酸)組成。這些核苷酸按順序每3個鹼基組成一個密碼,每個三聯體「密碼子」代表了一個特定胺基酸的插入或一個蛋白合成的終止信號。密碼子一共有64種,但胺基酸只有20種,因此,一種胺基酸可以對應多種密碼子。這說明遺傳密碼本身就是冗餘的。