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从“许昌人”说起(二).doc


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从“许昌人”说起(二)
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  基因
  先谈一下和人类演化历史有关的简单基因常识。
  人类基因资料归档于细胞内(图1―6)。细胞主要由细胞核、细胞质和飘浮在细胞质中的核糖体和线粒体(Mitochondrion)等组成。人类的基因讯息库存于两个地方,第一重地当然是细胞核内的染色体,其次是细胞核外的线粒体。
  人类细胞核内有23条染色体,每条染色体由两股交缠在一起,呈双螺旋结构的DNA(称脱氧核糖核酸)核酸分子和蛋白质组成。每股核酸分子则由一连串功能各异的核苷酸序列组成。构成DNA的核苷酸分子只有四种,其核心是以A、T、C和G四个字母代表的碱基。碱基的特性是A只能和T连手,C
只能和G连手,一边一股形成DNA分子,A扣T、C扣G,结合成DNA双螺旋的坚固结构。
  和遗传有关的DNA一般被称为“基因”,其中含一些“内含子”片段。“内含子”在合成体内所需的蛋白质之前,皆被剪除,表面上看似无用,但其实际功能难测。
  人类23条染色体中总共含约30亿个独立碱基对(Base Pair,BP)。我们由父母亲处各继承了一套完整内含DNA双螺旋结构的染色体,所以人体内共有30亿x2x2=120亿个碱基。人类虽然有这么庞大数字的碱基,但有用的基因不及3万个,比稻米的4万多个还不如。
  人类最长的染色体是一号染色体,;最短的染色体是男性的性染色体,简称Y染色体,只有5,000万个独立碱基。Y染色体纪录了现代智人演化历史,下文还会提到。
  基因的主要用途在于制造人体需要的各类蛋白质,讲起来又是一篇文章,有兴趣的读者可参阅《生命的起始点》一书,24-30页,中国科学普及出版社2008年发行。
  人体由父母处共继承了120亿个A、T、C和G碱基,其中每2亿个就有一个可能发生突变,比如T变成了C、或A或C。120亿个中就约有60个碱基和由父母亲遗传下来的基因原版不同了。这些突变的碱基可能在任何基因或内含子中出现,对人类族群的演化功用玄机深奥,福祸难测。但一般看来,突变发生在有用的基因中,大半有害,不是好事,甚或会将宿主处死。发生在内含子中则不关痛痒,千秋万世传下去,宿主也能健康生活。追寻人类基因突变的历史,通常都要上溯万代,可利用内含子中无关痛痒的碱基变异,追溯演化历史。

  细胞内另一个储存基因数据的地方就是细胞核外的线粒体。线粒体飘浮在细胞质内,呈豌豆荚形状,是供应细胞能量的“发电厂”,其中有许多携带相同基因的DNA分子,每个DNA分子内含16,568个独立的A、T、C和G碱基,组成37个有用基因,展开后呈首尾相接的圆环形双螺旋结构,和细胞核内染色体的30亿个独立碱基和近3万个有用基因相比,数目是小巫见大巫。
  线粒体内的基因和细胞核内染色体内的基因,有个基本不同的性质。线粒体内的基因只来自母亲,而细胞核内的基因,分别来自双亲,父母各半,原因是精子的头部,携带着父亲完整的23个染色体讯息,在受精的一刹那间,以最后一哆嗦的高速,全部钻入卵子体内,传与后代双亲细胞核内完整的基因,完成繁衍使命。
  精子踌躇满志之余,回头一望,糟,怎么把尾巴撂在外面了?
  线粒体主要功能是供应精子逆流而上的能量,基因资料完全库存于精子尾部(图1―7)。在近亿个精子雄狮军团抢着和单一的卵子相会时,只有一个能拔头筹成状元,剩下的全是竹篮打水,瞎忙乎。于是每个精子的线粒体就卯足了劲拼命供应能量,幸运的那颗精子一头扎进卵子体内时,全数交出在头部的染色体基因数据,而尾巴内的物资早已倾囊而出,变成了进攻上甘岭的冲锋火力,如今只剩下一条枯萎的尾巴空壳,留在卵子体外。

  但以逸待劳的卵子内由母亲方面来的线粒体基因资料可是一点没少,全数传给了下一代。儿子体内也有母亲完整的线粒体基因,但不传下代,每代精子的尾巴都留在卵子外面,枯萎后蒂落,划上了英雄的线粒体基因遗传休止符。而女儿结婚生子时,这个基因数据就完整无缺地传给外孙女,沿母亲-女儿系统,代代相传,永不停息。
  细胞核内染色体基因的突变,父母双亲可能都有贡献,比起单由母亲线粒体而来的基因突变,显然较复杂且难以处理许多。

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  • 时间2021-03-12