《遗传的革命》:上帝、凯撒和我
对所有物种来说,DNA是一种神奇的物质,人类在发现了DNA以后,一度认为找到了解开生命的密匙,2000年6月26日,经过多个国家的全力合作,人类基因组测序全部完成。
如果按照之前的理论,DNA是“万物之源”,只要找到了蓝本,那么之后遇到的问题都能解决,包括优生优育、疾病、长寿、衰老……
不过,事情并非如此,虽然完成了DNA测序,从分子的角度解释了孟德尔遗传定律,一些疾病也得到了解释,但是,还有很多问题是用DNA无法解释的,例如为什么基因组完全相同的同卵双胎患病不一致?为什么我们会得癌症?未来癌症的治疗药物的开发方向是什么?为什么生育后代必须是一个精子和一个卵子?
所有的这些问题还在困扰着科学家,这些问题应该如何解释?难道是在DNA之上还有幕后“真凶”?
《遗传学的革命》就是一本阐述DNA幕后“真凶”的书,这本书介绍了一个全新的观点,也就是DNA遗传理论背后的“真凶”,科学家把它称呼为表观遗传学。

这个称呼是对应遗传学的,遗传学基础理论是——只要基因序列不发生改变,那么机体表达就不会发生异常;表观遗传学的理论则在遗传学的基础上更进一步,那就是即便DNA序列没有发生改变,机体的表达还是有可能发生异常。
这本书的作者是英国人内莎.凯里,这是一个拥有众多学位的学习狂人,她同时拥有免疫学学士、病毒学博士、遗传学博士后学位,现在从事分子生物学工作,并研究表观遗传学20多年,这样一个复合型的学术背景,使她相比起单一学科的研究者具有更广阔的视野。
一,DNA——让上帝的归上帝,凯撒的归凯撒
DNA的中文全称叫做脱氧核糖核酸,一个很拗口的名字,它的结构像一个拉链一样,拉链上有很多“牙齿”,这些“牙齿”在DNA上叫做碱基,碱基一共有4个,简称是英文字母A、T、C和G。

人体每个细胞大概有60亿个碱基,一般来自母亲一般来自父亲,并且这些碱基能够在细胞间不断传代,亲代细胞能够将碱基传给子代细胞。
通过这样代代遗传的方式,保持了物种的特性,人之所以为人,说到底就是有一个DNA蓝本,之后的每一代都是复制这个蓝本。
那为什么人和人又不相同呢?这是因为虽然有DNA蓝本,但是在使用过程中,个别地方产生了差异,这就好像是莎翁的作品《哈姆雷特》一样,剧本就在那,都是一样的,每次演出都有一些不相同的地方,但是即便再不同,大家还是知道演的是《哈姆雷特》。
DNA就是一个蓝本,最终的结构就是让人之所为人,让上帝的归上帝,凯撒的归凯撒。
二、表观遗传学——让上帝成为上帝,让凯撒成为凯撒。
表观遗传学是在发生DNA基础上的,实现的方式有两种:
甲基化
乙酰化
如果把DNA拉长,那么它的长度大概是2米,如何将2米长的线装入到小小的细胞里面?
答案是折叠起来,然后用东西包住,包裹住DNA的东西就是组蛋白,乙酰化就是发生在组蛋白上,可以把组蛋白理解为篮球,乙酰化就是在篮球上粘上一个乒乓球。

乙酰化是发生在组蛋白上,而甲基化是直接在“长线”DNA上进行化学修饰,可以简单的理解为,有几只燕子站在电线杆上,燕子就是甲基化,甲基是一个非常小的化学基团,它身轻如燕。
在电线上的燕子并不影响导电,但是在DNA上实施甲基化以后,会造成该段基因不能表达,也就是这只燕子是铁脚燕子,站到电线上影响了导电。

有关闭,必然有打开,甲基化关闭了基因的表达,乙酰化的作用刚好相反,它是开启基因的表达。
甲基化和乙酰化像一把闸刀一样,影响着基因的表达,呈现出不同的状态。
甲基化,关闭。
乙酰化,开启。
机体功能除了受基因调控之外,无时无刻不在受表观遗传学的影响。所有的人类共享一套DNA模板,DNA让儿子像父亲,但是父亲和儿子又是两个完全不同的个体,这就是因为他们的表观遗传学的不同。
父亲开启的基因,儿子未必开启;儿子关闭的基因,父亲未必关闭,他们在相似的基础上,又各不相同。
表观遗传学让我成为了我,让上帝成为上帝,让凯撒成为凯撒。
三、如果这个世界只有夏娃
哺乳动物(包括人类)生育的时候,为什么需要一个雄性一个雌性?如果只有雌性或是只有雄性结果会如何呢?
受精是一个精子和一个卵子结合的过程,在这个过程中,精子和卵子都被称为配子,受精卵叫做合子。
当配子在哺乳动物体内形成时,每个配子里面染色体只有正常的一半(正常应该有23对,配子中只有23个),但是,当精子和卵子结果以后,合子(受精卵)染色体的数量就和正常的一样(精子的23个加上卵子的23个)。
受精是23条染色体加23条染色体,如果我们用卵子或是两个精子结合,也能实现23条染色体相加,那么结果会如何呢?
科学家做了试验,结果是不论用精子和精子结合,还是用卵子和卵子结合,都不能发育成正常的胚胎,并且都在发育过程中死亡了。

在图中3组受精卵其实是基因水平上完全的一样的遗传物质,如果创造生命最重要的是DNA数量的话,这3组受精的卵细胞都应该能够发育出新的个体来。但事实上不能发育出新的个体,是谁在影响着这个格局呢?是女娲吗?
不,不是女蜗,而是表观遗传学。
正常情况下,当精子和卵子结合的瞬间,精子和卵子上的甲基化和乙酰化(表观遗传学)马上被抹去,实现归零状态,然后在卵子的发育中逐渐形成新的甲基化和乙酰化,最终发育为成熟的胚胎。
但是在两个精子结合或是两个卵子结合的时候,甲基化和乙酰化(表观遗传学)都完好的保存了下来,最终的结果是不能发育为胚胎。
这就是哺乳动物繁育后代必须要一个雄性一个雌性原因,在形成受精卵的时候,需要抹去原来的表观遗传学(甲基化和乙酰化),这样才能发育为新的个体,这个过程就像是一台电脑重新安装系统一样。
实在无法想象,当年要是上帝这小子偷懒,只造了亚当或是只造了夏娃,那么不论偷吃多少次禁果,都不会有今天的世界。
《遗传的革命》用表观遗传学的理论阐述了众多的问题,为什么人身上的细胞遗传物质完全一样,功能却千差万别?为什么我们能将后天获得的能力遗传给后代……
这些问题,都能从书中找打答案,认识一点遗传学的内容,能够让我们能够真正的认识自己,以及知道我们是怎么运作的。