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如果在1999年的某个特定时刻抓拍基因组,并认为所得到的照片在某种程度上就是基因组稳定而恒久的影像,是不对的。基因组是会变化的,不同基因型的比率通常是随着疾病的变化而变化的。令人遗憾的是,人类倾向于追求稳定、信奉平衡。实际上,基因组是不断动态变化的。曾经有一段时间,生态学家推崇譬如英格兰的橡树林和挪威的冷杉林那样的顶级植被。他们现在如梦初醒。生态学与遗传学一样,并非均衡状态,而是持续在变的。没有什么是始终如一的。
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首次注意到这个的大概是约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹(J. B. S.Haldane),他曾试图找出人类具有丰富遗传变异的原因。早在1949年,他就推测遗传变异可能很大程度上来自于寄生物的压力。但是霍尔丹的印度同事苏雷什·贾亚卡尔(Suresh Jayakar)于1970年提出了颠覆性的观点,他认为没有必要保持稳定性,还说寄生物会导致基因频率的永久波动。到了20世纪80年代,澳大利亚人罗伯特·梅(Robert May)继承了此理论,他发现即使在最简单的寄生物及其宿主系统中,也不存在均衡状态,即确定性的系统也会一直存在混沌运动。梅因此成为混沌理论的奠基人之一。英国人威廉·汉密尔顿(William Hamilton)捧过了接力棒,他通过建立数学模型来解释有性生殖的演化。此模型基于寄生物与宿主之间的遗传博弈,其精彩程度堪比军备竞赛,并导致了汉密尔顿所说的“许多(基因)永不安宁”。[10]
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如同半个世纪前物理学界那般,在20世纪70年代的某个时候,生物学里那个充满着确定性、稳定性和决定论的旧世界坍塌了,我们必须重建起一个波动的、变化的和不可预测的世界。应该说,我们这代人所破译的基因组只不过是对一份不断变化的文件抓拍了一张照片而已,生命天书永无定形。
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[1] 地中海贫血是由于基因缺陷导致的珠蛋白合成障碍的疾病,是我国南方地区最常见、危害最大的单基因遗传病。通过基因检测(如贫安可®地中海贫血基因检测)进行地贫基因检测,可一次性筛查超过500种地贫型别,全面了解夫妻双方地贫基因的携带情况,评估生育风险,弥补地贫常规筛查所造成的漏检。——译者注
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[2] 囊性纤维化是一种常染色体隐性遗传模式的多系统疾病,其中以肺部病变最为严重。该病通常在婴幼儿期发病,出现反复支气管感染、气道阻塞、轻度咳嗽,并伴发肺炎、肠粘液分泌和粘度增加、肠梗阻、直肠脱垂等。该病预后较差,约半数患儿因并发症于10岁前死亡,活至成年者较少。——译者注
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基因组:生命之书23章 10号染色体 压力
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我们因放纵的举止遭灾背运之时,往往把日月星辰责斥,
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这可是天底下精妙绝伦的饰词。
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好像我们做恶人也是命运导致,做傻瓜亦是出于上苍的意旨……
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把自己的好色本性归咎到一颗星星身上,是何其绝妙的遁词!
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——《李尔王》(威廉·莎士比亚)
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基因组像是一部记录了瘟疫历史的圣经,遗传变异将我们祖先与疟疾、痢疾的长期斗争史记录其中。至于能有多大机会避开疟疾的侵害,其实你的基因和疟疾病原体基因早就已经预设好了。这就好比打一场比赛,你与疟原虫均派出了各自的基因队伍,如果疟原虫攻破了你的防线,那么它们就赢了,你就不走运了。重要的是,这场比赛没有替补队员。
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但事实并非如此,不是吗?遗传仅仅是对抗疾病的最后手段。对抗疾病有各式各样更为简便的方法,比如睡在蚊帐里、抽干沼泽的水、吃药、在村庄周围喷洒DDT;吃好、睡好、避免压力、保持良好的免疫力水平,以及乐观开朗的性格。所有这些都与你是否容易被感染息息相关,要知道,基因组并非唯一的战场。在前面的几章里,我尽量言简意赅。我将生物体进行拆解,单挑出基因,娓娓道来。然而其实基因并非一座孤岛。人体是一个整体,每个基因都只是其中的一分子。是时候把生物体作为一个整体来看待,并开始找寻隐匿其中的“社交基因”了。这是一种能整合身体各种功能的基因,它的存在揭示了影响着我们对人类正确认知的心物二元论,完全是一派胡言。大脑、身体和基因组就好比是三个亲密的舞伴,三者之间相互影响,相互制约。这也部分解释了为何基因决定论只是一个荒诞的说法。人类基因的开关与否会有意识或无意识地受到外部行为的影响。
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胆固醇是一个与风险挂钩的词。每提及此,首先映入脑海的便是:它会引发心脏病,不是什么好东西,在红肉中含量很高,吃了会有性命之忧。事实上,把胆固醇与毒药画等号,是大错特错。胆固醇是机体的重要组成部分,它在负责调控人体这个复杂的生化和遗传系统中发挥着重要作用。胆固醇是一种可溶于脂肪溶剂而不溶于水的小分子有机化合物。人体的大部分胆固醇都是由饮食中的糖类摄入转化而来的。没有胆固醇,人类就无法存活于世。人体中至少有5种重要的激素(孕酮、醛固酮、皮质醇、睾酮和雌二醇,被统称为类固醇)是由胆固醇转化而来的,每一种都有独特的功能。这些激素和机体的基因之间有着十分亲密的关系,令人着迷,却又让人感到不安。
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生物体利用类固醇的历史非常久远,甚至可能比分化出植物、动物和真菌的年代还要早。引发昆虫蜕皮的激素是一种类固醇,这种神秘的化学物质在人类医学中被称为维生素D。有一部分类固醇的合成可诱使机体抑制炎症、强化运动员的肌肉;有一些从植物中提取的接近人类激素的类固醇,可用作口服避孕药;还有一些类固醇是化工产品,可能是污水中雄鱼雌化,及现代男性精子数量下降的原因。
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10号染色体上有一个基因CYP17[1],它编码一种能使人体将胆固醇转化为皮质醇、睾酮和雌二醇的酶。如果缺少这种酶,机体中这条代谢通路将会被阻断,进而使胆固醇更多的转化为孕酮和皮质酮。缺乏这种基因拷贝的人无法产生其他性激素,因而无法经历青春期。即便生物性别是男性,但外表看起来更像是女性。
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我们先暂时把性激素放在一边,来分析另一种由CYP17产生的激素——皮质醇。实际上,我们机体中几乎每个系统都需要皮质醇。这种激素可通过影响大脑的结构,将身体和精神融合成一个整体。皮质醇干扰免疫系统,改变眼耳鼻的敏感度,并让身体的各项功能发生了变化。皮质醇实际上就等同于压力。顾名思义,当你的血管中有大量的皮质醇时,则提示你正处于压力之下。
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压力来自外部世界,如临近的考试、近来丧亲、报纸上那些骇人的消息,或长期因照顾阿尔茨海默病患者而精疲力竭。短期的压力会导致机体肾上腺素和去甲肾上腺素激增,进而心跳加速,双脚冰凉。这些激素让身体在紧急情况下做好战斗或逃跑的准备。不同的是,长期的压力会使机体缓慢而持久地产生皮质醇。皮质醇有能抑制免疫系统的功效,这一点令人感到惊讶。有一个值得注意的现象:那些在准备重要考试时表现有精神压力的人,更容易患上感冒和其他感染性疾病,因为皮质醇能降低淋巴细胞(白细胞)的活力、数目及寿命。
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皮质醇通过开启基因表达来实现这一点。皮质醇只会在含有皮质醇受体的细胞中激活基因,而皮质醇受体可被其他因素所左右。皮质醇所开启的大多数基因会依次开启其他的基因,而这些基因又会再启动另外的基因,以此类推。所以皮质醇可间接影响数十个甚至上百个基因。皮质醇只是这一切的开始。皮质醇的产生是源于肾上腺皮质中的一系列基因被激活,进而制造出生产皮质醇所需要的酶,这其中就包括CYP17。这是一个令人难以置信的复杂系统,哪怕我只列出个大致流程,都会令你不胜其烦。所以你只需要知道如果没有数百个相互调节、开或关的基因,你的机体就不能产生、调控皮质醇并对其作出反应。这番阐述很是受用,让我们得以知道人类基因组中大多数基因的功能是调控基因组中其他基因的表达的。
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为了不让你产生阅读疲劳,我在此将简单地给你描述一下皮质醇的作用。在白细胞中,目前几乎可以肯定的是皮质醇参与开启10号染色体上一个名为TCF的基因,从而使TCF能够产生一种抑制白细胞介素2的蛋白质。白细胞介素2能使白细胞处于警戒状态,特别是能对细菌保持警戒。因此,皮质醇抑制了白细胞的免疫警觉性,使你更容易生病。
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摆在大家面前的问题是:谁控制了这一切?谁一开始就给所有的基因都设定好了准确无误的表达时间?又是由谁来决定何时开始释放皮质醇?你可能会争辩道,是基因在调控呀,因为机体细胞分化就是每个细胞通过开启不同的基因,进而分化成不同细胞类型的过程,这从根本上来说就是一个遗传调控的过程。但这其实是个误解,因为基因并不是压力的来源,基因无法直接知晓亲人的离世或者考试的来临,这些信息均要经过大脑的处理。
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那是大脑掌控了这一切吗?可是,外界的压力信息是通过大脑意识中心进行处理的,意识中心命令大脑中的下丘脑发出信号来调控脑垂体,以释放一种能够指引肾上腺皮质产生和分泌皮质醇的激素。
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但这也称不上是个答案,因为大脑本身就是身体的一部分。下丘脑刺激脑垂体、脑垂体刺激肾上腺皮质的原因并不是因为大脑设定了这个操作流程。大脑不至于会设定好程序,以便让机体在面临考试等应激事件时,因抵抗力减弱而易患感冒。答案其实是:自然选择(理由我很快便会讲到)。无论如何,这一切的发生都是完全不自主、无意识的,所以,是面临考试这件事,而非大脑本身调控了这一切。但如果是考试这件事掌控了这一切,那么应该怪罪社会才是。然而,社会不就是个人的集合吗?这么一想,不就又把皮球踢回到我们人类自身一边了吗?此外,不同个体对压力的敏感程度不同,有些人面对即将到来的考试显得很是焦虑,但也有些人能够从容应对。为何会产生如此的差异?在皮质醇的产生、调控及应答等一系列事件的发生过程中,易有精神压力的人与从容应对的人肯定有着微妙的基因差异。而又是谁或者是什么控制了这些基因上的差别呢?
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