互动科普

基因突变世代相传，引发遗传病

现在我们看一下基因组与疾病之间的关系。

基因有可能在漫长的岁月中发生变化。有时基因中的一部分碱基置换为其他碱基，甚至会发生数个碱基缺失，这种情况被称为变异。变异不只和癌症有关，也是那些与基因相关疾病的最重要的根源。不过，对于生物进化来说变异也是必须的。

那么，这种变异是如何产生的呢？大致有两种途径：一种是DNA被复制时产生“复制错误”；另一种是在修复由于各种原因导致的DNA损伤时产生的“修复错误”。

当细胞分裂时，DNA被复制，平均分配到两个细胞中。但是有时这样的复制并不精确，会出现碱基被置换的情况（复制错误）。这种复制错误保留下来的话，就有可能对蛋白质的机能带来影响。

另一方面，DNA常常会因为很多原因受到损伤。从饮食习惯、生活习惯到阳光中的紫外线、自然界中的辐射、细胞内产生的“活性氧”等，各种各样的原因都会导致碱基产生变化，或者DNA本身断裂等。

这时，我们的身体就会启动修复机制，将这些损伤复原。但是，有时也会发生不依照正确的碱基序列排列等错误（修复错误）。这就是变异（突变）。

那么，产生的变异是如何传递给下一代的呢?“变异会遗传”实际上是亲代发生变异的DNA由精子或卵子传递给子代、子代又传给孙代、孙代又传给曾孙代这样传递下去的。这样，基因如果发生变异的话，就会一代代传下去。

这样被继承的变异所产生的疾病自古就有，这就是被广泛研究的遗传病。英国王室成员中常见的血友病就是一个例子。

遗传病的致病原因是变异。但由这种变异导致的疾病是很少见的，大概占与基因相关的所有疾病的1%〜5%。

很多人都有的“单碱基差异”

那剩下的95%以上的与基因相关的疾病究竟是怎么来的呢？

曾经有一段时间，“SNPs”（Single Nucleotide Polymorphisms：单核苷酸多态性）的基因组个人差异被认为是最主要的致病原因。在人类30亿碱基序列中大约有1000万个位置上存在着因人而异的单个碱基差异。这种差异在人群中超过1%几率的被称为单核苷酸多态性，否则被认为是点突变。

图：单核苷酸多态性

通常具有某种机能的基因有两个，一个从父亲那里得到，一个从母亲那里得到。所以，从父亲那里继承到的基因中SNPs的碱基与从母亲那里继承到的基因中SNPs的碱基，在相互结合时会根据不同人产生差异。如在叫做“rs1447925”的SNPs处存在着“AA”（腺嘌呤和腺嘌呤）、“AC”（腺嘌呤和胞嘧啶）、“CC”（胞嘧啶和胞嘧啶）3种型（基因型）。现在出现了一种设备，可以同时调查250万个以上的SNPs的类型。

（本文发表于《科学世界》2012年第4期）