針對基因的FAQ

5 人贊了文章

以下問答更適用於對生物學不甚了解的小夥伴們……

問：基因是什麼？

答：生物，包括動物、植物、細菌等等，一般來說除了病毒，都是有細胞結構的。細胞分裂可以增加細胞的個數，而分化則是使這些細胞形式不同的功能。為了使每個細胞里的結構都能正確地構建起來並且完成自己的任務，那麼就需要細胞本身提供信息。而這些信息，就儲存在細胞的中心結構——細胞核當中。

細胞核相當於一個數據中心，包含了保護、儲存、處理數據的相關結構。在這個資料庫里有一個重要成分，叫DNA，及脫氧核糖核酸，相當於這個資料庫的靈魂，也就是數據本身。這個長鏈的結構來自於前一代細胞的複製，編碼了細胞所需要的遺傳信息。這個長鏈是有四種單體（脫氧核糖核苷酸）組成的，我們簡稱為A，T，C，G。

用AGCT的順序，在這個長鏈當中組成了一套密碼。根據這套密碼，每個細胞會根據需要（即細胞在某一時間的功能），按照這套編碼里蘊藏的信息去製造RNA，進而用RNA為模板製造蛋白質。這些蛋白質可以完成生命活動的任務。那麼，由遺傳信息（DNA）決定細胞的活動，叫做「遺傳效應」。基因，則是「有遺傳效應的DNA片段」：簡而言之，如果這段DNA編碼可以被用來製造蛋白質，這段DNA就是基因；如果不能，那就是DNA片段的非編碼區，雖然是DNA，但不是基因。

問：現在常常聽到的基因測序，到底是做什麼的？

答：通過找出某一段A/G/C/T的順序，即序列，用一定的科學方法可以解讀出這段編碼的含義。也就是說，我們如果測出這段序列，則可以知道這段序列對人體的影響。比如，正常人的其中一段基因可以合成一種酶，叫做苯丙氨酸羥化酶（PAH），苯丙酮尿症患者的同一位置的同一基因不能合成PAH。解碼這段基因，我們可以知道，被測試者到底可不可以合成PAH，也就進而可以知道此人是不是苯丙酮尿症患者。

同理，因為人體的每個細胞里都含有相同的、完整的人類基因組，所以隨便測試哪種細胞（人類成熟紅細胞、生殖細胞除外），都可以得到完整的人類所有的基因序列；通過解碼，便能了解到被測試者有哪些遺傳特徵，包括遺傳病。

問：商業化的基因測序是否靠譜？

答：首先要從理論上看這些基於基因測序的遺傳病檢測服務是否可行。比如，我們是否能從基因測序中看出這個人是否愛哭、是否脾氣不好或者喜歡發獃？也許以後有可能——我是說，今後的科學發展是否會足夠讓我們得出這些結論？也許可能，因為今後科學的發展是無法給出準確預測的；也許不可能，或許基因里本身就沒有這些信息。從現在的科技水平來說，比如測某個人的性格，其實是不靠譜的。原因有幾條。首先，性格差異是不是由某種物質（蛋白質）決定的？有一小部分是的。比如，抑鬱症患者的神經遞質以及神經遞質受體與非病人有一些不同（有關5-羥色氨酸在中樞神經里的吸收，在此不做詳細解釋）。但是絕大多數的精神問題和性格特點，根據現在的了解，都與基因無關或幾乎無關。第二，環境起了決定性作用，即使基因對性格有所影響。比如家庭環境對於一個孩子的性格有決定性影響，這幾乎是無可置疑的。

有些服務內容是靠譜的，比如，對於鐮刀型細胞貧血症的預測。對於這個遺傳病的相關基因，科學家已經了解了基因的位點和功能，因此理論上，任何一個基因測序服務商都可以進行對該基因的檢測和疾病預測。只要這個基因檢測服務提供商可以獲取被測試者的基因組信息，額外增加一個基因的報告結果對於服務者來說，邊際成本（即每增加一個產品所多出來的成本）幾乎為0。

對於如何判斷服務商是否靠譜，我個人建議去查詢其資質和公司歷史。有政府監管並頒發資質的公司一般來說是可信的。

問：轉基因技術是什麼？

答：舉個例子。如果我是個跑步運動員，我發現我能跑5米/秒，而我的對手能跑10米/秒，那麼我會非常希望擁有我對手的速度。某一天科學家們發現，跑步速度是由肌肉類型決定的，肌肉類型是由其中含有的蛋白質決定的，而其中的蛋白質是由基因決定的。那麼，我會希望擁有我對手的「跑步」基因。那麼如何擁有這樣的基因？轉基因技術提供了思路：把我想要的基因融合到原有的基因組當中。也就是說，把我原有的DNA長鏈剪開，把我想要添加的DNA鏈放進去，再把這個DNA鏈縫上。

當然，上面這個只是個假想的例子。現在的技術並沒有做到將一個成年人的每個細胞里添加一段基因序列。最方便的方法是，在我們希望改良的生物還處於受精卵（即一個細胞）的時候，就添加這段基因。

我們以轉基因棉花為例。有一種棉花的害蟲，叫棉鈴蟲，如果大面積爆發對棉花的產量有很大影響。但是我們知道，棉鈴蟲很怕一種蛋白質，而這種蛋白質對人體無害。所以怎麼辦呢？大面積噴洒這種蛋白質嗎？這個成本太大。於是，我們將可以合成這種蛋白質的基因，通過轉基因技術，移入棉花種子的基因組當中。那麼以這種方式成長的棉花，一邊生長繁殖，一邊會產生這種蛋白質。這樣一來，人們用幾乎零成本而且環保的方式，預防了棉鈴蟲對棉花的嚴重危害。

問：為何人類需要轉基因技術？

答：我認為現如今存在的已商業化的轉基因項目都圍繞著一個目標點，那就是人口增長。世界人口從60億增長到70億，需要多消耗多少糧食、蔬果、油料、能源、土地？當人口增加，佔用的土地更多，生產的食品更少，這個問題怎麼解決呢？如果開墾更多土地進行糧食生產，地球環境就會越變越差，更何況能開採的土地都被佔用得差不多了。

轉基因技術就在這個緊迫關頭上任了。通過轉基因技術，大豆產油量、水稻產量、棉花產量有本質上提高，人類在佔用同樣面積土地的情況下，可以得到比之前更多的產量。

在解決了吃飯的問題之後，我個人的預測是，將會在人類生活質量上起著一些作用，比如個性化醫療領域。這些在將來，我們應該會見到吧。

問：轉基因食品的安全性是否可信？

答：我個人認為，在目的合理的情況下，監管部門會讓安全的轉基因食品通過審核。在科學家的實驗階段，其實轉基因本身的操作，一定是在先前的思路和計劃已經擬定的情況下才會實施，最後量產、商業化。我們以黃金大米為例，開發這個產品的流程大致如下：

1. 發現問題：非洲兒童普遍缺少維生素A的前體——β-胡蘿蔔素的攝入。維生素A缺乏每年導致67萬名五歲以下兒童死亡。
2. 提供思路：是否大量種植或運送胡蘿蔔給非洲？不行，無法保鮮或不適合種植。那麼是否可以通過其他食品進行補充呢？
3. 決定研究方向：給大米中添加β-胡蘿蔔素，因為大米更容易保鮮。
4. 解決問題：大米中如何添加β-胡蘿蔔素？將β-胡蘿蔔素基因轉入大米基因組，那麼大米本身就可以生產β-胡蘿蔔素。
5. 試驗階段
6. 審核階段
7. 量產並商業化

所以，在這個過程中，我們需要的僅僅只是β-胡蘿蔔素相關基因，並未轉入會產生其他物質的基因。也就是說，與普通大米相比，黃金大米的基因組=普通大米的基因組+β-胡蘿蔔素相關基因，因此，黃金大米的成分=普通大米的成分+β-胡蘿蔔素。這是安全的，並且已通過美國食品藥品監督管理局的審核。

類似的，轉入的基因只會生產出該基因對應的蛋白質；想知道這個基因是否安全，只需要看這個基因所產生的物質即可。相同的一段基因序列，以β-胡蘿蔔素的基因為例，絕不可能在胡蘿蔔中產生β-胡蘿蔔素，而在大米中產生非β-胡蘿蔔素的成分，因為這段基因只會產生單一的物質。

如果問轉基因抗蟲棉產生的Bt毒蛋白對人類會不會有影響？第一，對某種昆蟲或其他動物有毒不表示對人類有毒。比如木糖醇（對狗有致死性）、巧克力（對狗、馬和鸚鵡有致死性）等。第二，人類不吃棉花；所以，轉基因技術對食品轉入的基因有更加詳細的考量，而對非食品則沒有非常必要去考慮這個問題。

問：基因的發現對於當今的科技、醫療等領域有什麼影響？

答：人類對於生物的認識一直以來都是從宏觀到微觀的，我們也可以認為是一步步為生命解碼的過程。以人類自己為例：人類先認識到自己是人類，然後再對於心肝肺腎等器官進行認識和分析，再發現難以發現的諸如神經系統，再到細胞、細胞器，最後發現並逐步讓生命的終極秘密——基因，展開在人類面前。基因，或者說DNA，就像是人體這個機器的源代碼；基因的發現、解碼，以及基因技術的發展，應當是人類歷史的一次大革命。

就像計算機程序和機器人一樣：如果程序員得到了某個程序的源代碼，那麼理論上就可以處理任何出現的bug。我們一般認為，生物的表現型，如某個人是否得某種疾病、高矮胖瘦等，都是由基因和外界環境共同作用造成的結果，並且在其中，基因起了決定性作用。