蜘蛛侠:愿你基因突变后,归来仍是少年
穿着红蓝紧身衣、戴着头套, 行动像猴子一样灵活敏捷, 手腕能发射无所不能的蜘蛛丝, 口头禅是“能力越大、责任越大”。 对于大部分80后和90后来说,蜘蛛侠绝对是大家最熟悉的超级英雄之一。上个周末,我们又迎来第六部蜘蛛侠的真人电影——《蜘蛛侠:英雄归来》。 蜘蛛侠(Spider-Man)是美国漫威旗下的超级英雄,本名彼得·本杰明·帕克(Peter Benjamin Parker),原是一位普通的高中生,由于意外被一只受过放射性感染的蜘蛛咬伤,因此获得了蜘蛛一样的超能力,具备了蜘蛛的敏捷、速度、力量与其他能力。(想被这样的蜘蛛咬的举手!) 然后自制了蛛网发射器,化身蜘蛛侠(Spider-Man)守卫纽约。
那么,你有没有想过,这种被辐射感染的蜘蛛咬伤后,究竟最有可能是因为什么变化导致的帕克突生了超能力,从而拯救了世界? 答案不难猜出,是基因突变。 生命的延续是遗传信息的传递,遗传物质核酸(DNA/RNA)揭开了人类认识自我和生命奥秘的微观世界。 而基因(遗传因子),是具有遗传效应的DNA片段。 神奇的基因世界 人体细胞共约有40-60万亿个,而人类基因组却是由23对染色体组成,其中包括22对体染色体、1对性染色体,含有约30亿个DNA碱基对。 人体之所以能够精准地完成生命信息的复制和遗传过程,要归功于人基因组的“超强纠错”——即DNA修复功能。 然而,人类基因发生突变又是怎么一回事呢? 像蜘蛛侠这样人类自身的基因发生奇幻突变的科幻场景,是否真的具有科学依据呢?
我们先来看看基因突变可能发生的条件: 物理因素:各种射线等,如X射线、紫外线等; 化学因素:亚硝酸、亚硝酸盐、碱基类似物等(一般腌制品、烧烤制品里较多) 生物因素:某些病毒 所以,如果帕克拥有蜘蛛的超能力只是蜘蛛毒素的作用,恐怕难以实现。 然而,如果考虑到蜘蛛体内存在另外一种生物——逆转录病毒,那么,情况很有可能真的会这样发展。 逆转录病毒在生命过程活动中,有一个从RNA(核糖核酸)到DNA的逆转录过程,即在逆转录酶的作用下,将病毒基因整合到人类细胞的遗传物质中。
具体操作是酱婶儿的: 逆转录病毒为RNA病毒,病毒具有穿透细胞的能力,可有效地感染干细胞、组织细胞、皮肤细胞等多种类型的细胞; 当病毒进入细胞,通过逆转录作用,RNA即转变为DNA,DNA进入细胞核并整合在人体细胞基因组中。 以病毒作为载体通过感染的方式可以将外源功能DNA 导入到人的细胞染色体中。 而帕克感染蜘蛛带来的病毒后,而这个“外援功能”就是蜘蛛的超能力。 由此,他获得了超凡力量和敏捷速度,可以在物体表面上行动自如。"能力越大,责任越大",一位打击犯罪的超级英雄“蜘蛛侠”诞生了。 除此之外,人类基因变异还具有更大的可能性吗? 仔细想想,还有个美国漫画中的例子。那也是你们熟悉的故事——绿巨人。 核物理学家罗柏特·布鲁斯·班纳(Robert Bruce Banner)博士在一次意外中被γ炸弹放射线大量辐射,身体产生惊天异变,一旦他情绪愤怒心率骤增的时候就会变成一个肌肉暴涨、绿皮铁骨、力大无穷的绿巨人。
那么问题来了,γ射线真的可以诱发基因突变吗? γ射线正是我们前文说基因突变诱发条件的物理因素之一。 生物体在受辐射条件下,DNA链的碱基序列或结构改变,从而影响了所编码蛋白质的合成,以及酶的活性,生物体随之发生性状的改变。 正常的生物具有修复DNA损伤的能力,而在γ射线等电离辐射的作用下,阻碍了部分DNA的修复。
γ射线的穿透力 如果这些未经修复的损伤发生了复制,则错误信息的DNA碱基顺序会被编入到后代的DNA中去,于是就导致基因变异。 一般来说,核爆炸会产生这种强大的辐射,主要由强γ射线和中子流组成。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量而且穿透本领极强。
人体受到γ射线照射时,γ射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,导致基因突变,而产生机体的重大变异。 因此,班纳博士获得惊人的力量和速度,超强的精力和耐力以及非凡的重生治愈能力,成为不可思议的“绿巨人”浩克。
当然,能够使基因发生突变的方式不止这两种,而且,也并非每一种变异都可以像科幻中那样获得超能力,基因的变异是一个非常复杂的过程,这不是短时间内就可以成功的。 不过,生命的本质和起源一直是人类孜孜不倦探索的永恒主题,对于自身的遗传和进化更是这一主题中的焦点。 值得庆贺的是,人类现在已经利用基因技术,对一些已知的疾病和疾病风险做出了预测,未来将更广泛的应用在临床医学当中,为人类健康谋取更多福利。