[Kim Jaeho的生命故事]<254>DNA创造的基因之谜

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当下我们经常使用、经常听到“DNA”和“基因”这两个词，但我们到底有多了解它们的准确含义和作用呢？DNA和基因极其微小，肉眼无法直接看到，直到电子显微镜发明、对生命体的研究不断推进，人们才逐步有所认识。随着遗传学的发展，今天已经有很多部分被揭示出来，但仍有不少领域尚未完全弄清。

关于基因，今后还会有新的事实不断被发现。不过就目前已知的内容来看，由无数DNA聚集而成的基因中所包含的信息，是生命体将自身独有特性遗传给后代的通道，而且在生命体一生中的一切活动中，基因都发挥着核心作用，这一点是毋庸置疑的。

DNA是英文“脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid）”的缩写，是储存生命体生存所需遗传信息的生物分子，大多存在于细胞核内，决定细胞的功能和特性；在细胞内负责能量生产的线粒体中也发现了少量DNA。一个人体细胞中，大约含有30亿对、即60亿个这样的DNA。

从结构上看，DNA由糖、磷酸盐和碱基三种物质构成。DNA中，一个糖分子与一个磷酸盐分子相连，形成双螺旋结构的骨架；连接在糖分子上的碱基则与其他碱基长长相连，而与之形状相同、同样长长排列的另一条DNA上的碱基相互配对，最终形成两股缠绕的双螺旋结构。

在DNA结构中，我们应当关注的是：与只有一种类型的糖分子或磷酸盐分子不同，碱基有四种类型，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）。这四种碱基像文字一样，可以通过排列顺序表达不同含义，这种碱基的排列顺序就叫作“碱基序列”。例如，ATGC这一碱基序列与TACG这一碱基序列所表达的含义就不同。

在我们体细胞中所含的30亿对DNA里，一个人的细胞，其碱基序列无论是肝细胞、皮肤细胞还是骨细胞，都与细胞种类无关而完全相同。人与人之间的DNA碱基序列有99.9%是一致的，个体间碱基序列的差异大约只有0.1%。正是这细微的差异影响了我们的独特性，带来各自在能力、健康、行为等方面的多种差别。

当一个细胞内的30亿对、60亿个DNA彼此成对连接时，A碱基只与T碱基配对，G碱基只与C碱基配对，具有这样的特性。因此，在一个细胞内的60亿个DNA中，实际上只有作为30亿对之一侧的30亿个DNA承担遗传信息，就好像只有这一侧存有遗传信息一样。那么，30亿个DNA能容纳多少遗传信息呢？

就像计算机利用数字0和1来存储和处理无穷无尽的信息一样，我们体细胞只要改变A、T、G、C这四种碱基的排列方式，就能容纳海量的遗传信息。如果把一个细胞中DNA一半的30亿个碱基，按“AATGCTTA”这样用字母印刷出来，在一张A4纸上印1,500个字符，那么印满这些文字的A4纸叠起来，其高度将达到200米之巨，可见信息量之庞大。

现在，通过DNA与基因的关系来看看遗传信息是如何储存在基因中的。DNA由少则数百个、多则200万个以上的碱基长串相连而成，从功能上看，它们是制造人体所需蛋白质或RNA分子、以执行某种功能的一种“程序”。像这样执行某种功能的一组DNA，就称为基因。

在一个细胞中已确认存在2万至2.5万个基因。如果把构成这些基因所用到的DNA全部加起来，大约有9,000万个，只占全部DNA的约1.5%；剩下的98.5% DNA曾一度被认为毫无作用，而被称为“垃圾DNA（junk DNA）”。直到2012年，人们才发现，这些DNA在基因的开启或关闭过程中发挥开关作用。

我们需要特别留意的是：不但在我们休息的时候，甚至包括睡眠时间在内，我们的一切活动，都必须依靠细胞内的基因被“开启”，从而合成所需的蛋白质或RNA分子。而要让基因被开启，位于基因前端、承担开关功能的“开关DNA”必须被适当地打开。

例如，我们吃了含碳水化合物的食物后，唾液腺和胰腺需要合成一种名为淀粉酶的消化酶，才能完成消化。为此，唾液腺和胰腺中负责合成淀粉酶的基因开关必须被打开。在这种情况下，没有任何人会亲自去打开这个开关，一切都在我们毫无察觉的情况下，于体内自动发生。

又如，为了在听到好消息时感受到喜悦，大脑细胞必须合成内啡肽、多巴胺、催产素等“幸福物质”。当食物被消化、葡萄糖被吸收后，血糖会突然升高，此时胰腺需要分泌胰岛素来降低血糖。在这个过程中，负责合成内啡肽、多巴胺、催产素和胰岛素的基因开关被打开，也同样是在我们毫不知情的情况下于体内自动完成的。

就这样，在我们的一生中，直到寿命终结、生命结束的那一刻为止，即便是在睡眠或全身麻醉手术等意识丧失的状态下，我们的身体也从未有一刻真正停歇，而是在不断地进行各种必要的活动。在这些活动背后，有那些在我们毫不知情间神秘运作的基因。笔者把基因的这一功能称为“预先为我身体准备好的最佳名医”。

我们平时能否健康生活，取决于这位“体内最佳名医”工作得好不好；而这位最佳名医能否发挥作用，又取决于我们在多大程度上配合、帮助它在体内工作。

如果我们养成有利于这位最佳名医顺利工作的生活习惯，我们的健康就能维持在最佳状态，而这种生活方式正是“NEW START”（健康新起点）的内涵。相反，如果我们不但不去帮助这位最佳名医工作，反而以各种方式加以妨碍，那么身心被损害、难以维持健康，也就顺理成章了。

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Kim Jaeho 独立研究者

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