續(2) 【細胞,基因,和癌症的關係】
在前面兩篇里我們談到,細胞成長藍圖不是集中存放於人體的某個部位,而是離散
地復製成每個副本,拷貝在每個細胞中。而且,這種複製細胞成長藍圖副本的能力
也被癌細胞所天生具有,因為,癌細胞也是細胞的一種,只不過是變異了的細胞而
已。
這就給治療癌症帶來第一道難關:我們無法一個一個找出所有的癌細胞(一個腫瘤里
包含幾十億癌細胞是常有的事),把它們有缺陷的細胞成長藍圖逐個地修復。我們必
需尋求新的方法。
為了深入我們的討論,我們要先理解一下基因究竟是什麼?
為了便於敘述,我略微改動一下本文開初時所說的:人體基因的總數是3-7萬個。我
把這個數字固定在5萬個,這完全是為了方便敘述,作這個假設,不會對我們理解基
因概念有任何妨礙。順便說一句,不久的將來,科學家們會完全破譯人體基因組圖,
找到更容易的基因測序方法,到那時,對與細胞有關的疾病包括癌症,治癒的機會就很大。
首先,基因是一個實體物質。每個基因都是由多個DNA(脫氧核糖核酸)分子組合而成。
我這裡說的“多個”其實是幾萬個。
科學家們在1944年就發現了DNA分子的結構。每個DNA分子都是由兩條互相纏繞的鏈
組成,這兩條鏈成螺旋狀糾合在一起。這個結構粗看起來是很簡單的。問題在於:
那兩條鏈中的每一條又是分別由某些縱向排列的聚合物成首尾聯結組成。這每一個
縱向排列的聚合物,科學界給它們一個名稱,叫“鹼基”。
至此,DNA分子的結構就是如此了,它並不複雜,大家只需小學文化程度便能理解我
上面的那段話。
構成DNA分子的鹼基一共只有四種,分別為:A,C,G,T。但是DNA分子每條鏈上的
鹼基排列卻可以是任意延長和組合下去。比如:某段DNA鏈上的鹼基可以延續排列成:
“GGATTCATGTTTG”,而另一段DNA鏈上的鹼基或可延續排列成:“CAATTGGAT”,等
等。
這樣由四種字母構成的鹼基可以表達出幾乎無限量的信息,只要它們排列的次序不
同就行了。當然,在實際的人體基因DNA分子中,這些鹼基上是沒有字母的,這些鹼
基不過是化學聚合物,只是科學家們把它們抽象成字母便於討論,因為它們只有這
四個種類。
現在大家可能會問(其實也是我當初的問題):為什麼構成那DNA分子需要兩條鹼基鏈,
而且是互相盤繞?要表達信息,用一條不是就夠了嗎?
發現了DNA的科學家們隨後又發現,原來那兩條纏繞着的DNA鏈條上的鹼基在每一個
部位上是成對應出現的。即,假如在第一條鏈上某個片段的鹼基序列是排作“TAAGC”,
那麼另一條鏈上在相對應部位的減基序列就一定是排列作“ATTCG”。也就是說:
T總與A相對,C總與G相對。但讀時的正反序列不可搞顛倒。
如此,我們就知道,只需知道一條DNA鏈上的鹼基序列,根據上面的對應關係,我們
就能輕而易舉推知另一條DNA鏈上的鹼基排列了。這一點很重要,因為隨着討論的深
入,我們很快就能知道,當母細胞把細胞生長藍圖複製到子細胞時,儘管會出現拷
貝中的錯誤,致使基因中的DNA鹼基長鏈產生缺失或損壞,但細胞的修復功能只需知
道其中一條鏈中的鹼基排序,就能自動修復另一條鏈上的鹼基序列。
有了上面這些知識,我們現在才可以理解什麼是基因了。
一個基因是由數萬個DNA分子的鹼基序列組成。就這麼簡單。
不同的基因當然它所包含的DNA分子的鹼基序列的個數也不同。但是,所有的基因它們的
開頭和結尾都由相同規律排序的鹼基組成。這使得科學家們可以用現代基因的DNA排序找
出人體細胞里的每個基因,從而了解它的作用。
舉個例子:熟悉電腦程序設計的讀者一定知道,電腦程序的開頭一定要用某個英文
字母或符號表示這個程序開始了,比如,可用英文字母“Begin". 電腦程序的結尾
也一定要用某個英文字母或符號表示這個程序結束了,比如,可用英文字母“End".
一個基因,它的開頭都是用一組特別的鹼基對(通常幾千個鹼基的短序列)表示着一
個基因開始了。而在基因的結尾,又都用另一組特別的鹼基對表示着基因的結束。
而在基因的開頭和結尾的中間,則是幾萬個DNA分子的鹼基,也就是幾萬對成螺旋狀
互相纏繞的鹼基長鏈。
正是這些構成每個基因的幾萬個DNA分子的鹼基,主導了每個基因的不同,而每個細胞里包
含的所有基因,又主導了這個細胞的所有活動,從出生,到成長,到死亡。也標誌
了一個種類的細胞與其他種類細胞的不同。也是癌症所以能產生的重要場所。
又由於每一個基因都遵循着開始標誌和結束標誌這個規律,所以,科學家和人體本
身,都能很“容易”就分辨出每個基因,以及它們的不同。每兩個基因之間,是一
些雜亂無章的鹼基序列,以前醫學上稱之為噪音段或雜音段,它們對細胞活動不起任何
作用,可忽略。但最近的新發現,有有學者說,這些垃圾片斷也在細胞生長周期中起不可忽略作用。
是個爭議論題。
所以,按筆者的理解,基因實際上是構成細胞的一個最小活動單元。有了基因這個
概念,我們不需要再陷入較為複雜的DNA或鹼基序列去探討細胞的活動。就像我們分
析電腦故障,我們不需着眼於用來寫電腦程序的英文字母的排列,而是着眼於每個
電腦程序的邏緝內容。我相信,作這樣的類比,大家是能理解的。
有了基因的概念,現在我們再回過頭來看母細胞把細胞生長藍圖複製到子細胞上的
過程。
一個受精卵里的細胞,它們的細胞核里(23對46條染色體)常常包含着幾萬個基因。這些
基因,當然是從父母的基因庫里承繼和組合而來。當受精卵里的細胞開始分裂,從
而產生出無數新生兒的胚胎器官細胞時,我們現在可以理解為:受精卵里的母細胞
使最初受精卵細胞里DNA中含有的遺傳信息在幾百回合的細胞分裂過程中連續傳遞給
幾十億個後代細胞,這些細胞最終形成成年人體。
當然,這種在母細胞和子細胞中的遺傳信息的傳遞和拷貝,是以基因為單位的。
假如,某個受精卵中從母體承繼了表達後代頭髮顏色的基因,而沒有從父體中承繼
表達後代頭髮顏色的基因,那麼,新生兒的頭髮顏色就會與母親一樣了。新生兒眼
睛的顏色也可作同樣的理解。
假如,我們用人為的方法,改變了那個受精卵里細胞中表達後代頭髮顏色的基因,
使它既不是母親的基因,也不是父親的基因,那麼從理論上,我們可以使後代新生
兒的頭髮顏色既不像母親,也不像父親。
上面這種實驗,早就被科學家們在20世紀30年代就實現了。科學家們把果蠅的父母
代身上代表眼睛顏色的基因改變了,結果產生出的後代果蠅的眼睛顏色不再是紅色,
而是白色。而這長着白色眼睛的果蠅後代,再生出的後代,便世世代代永遠長着白
色的眼睛(只要我們人類不再改變它們眼睛顏色的基因)。
從上面這些敘述,我們理解了一個人體細胞包含着幾萬個基因(目前的看法是5萬個
左右),它們構成了細胞的生長藍圖,決定了每個細胞從一開始的生長,發展,到死
亡的一切活動。又由於每個細胞的種類和功能不一樣,每個細胞並不是千篇一律地
按照這幾萬個基因執行同樣的功能。而是嚴格按照細胞核里的遺傳信息有選擇地屢
行着各自的職責。
在這裡,我們順着分子細胞學的指引,進入了平均只有10微米大小的細胞天地。而
這個10微米大小的細胞似乎像一個巨大的電腦,有着幾億個成螺旋狀纏繞的鹼基對,
它們編碼成幾萬個各不相同的基因,執行着人體賦予它們的正常活動。
於是,你很可能心驚肉跳地想到,按你這麼說,人體有60萬億個細胞,每個細胞又
含有5萬個基因,而細胞一生又平均分裂達數十次或上百次,每次分裂產生子細胞時
就蘊含着錯誤複製細胞生長藍圖的風險,那我們人類患上癌症的風險豈不是每時
每刻都存在着?
我要說,幸好,下面三大機會,使我們大多數人從癌症的風險里擺脫出來了:
1。前面說了,基因與基因之間是很多鹼基對的雜音區。如果細胞生長藍圖複製時的
損壞是發生在這些雜音區,那麼對我們一點影響也沒有。
2。前面也說了,DNA螺旋體是呈雙螺旋結構,一條鏈壞了,細胞修復功能會自動依
據另一條完好的鏈,恢復缺損的那條鏈。
3。人體5萬個基因中,只有很小一部分是用於管理着細胞的生長和死亡,只有這一部
分基因出現損壞,一個細胞才有可能變成不“死亡”的癌細胞。而其他的基因都是
起別的作用的。
比如,我前面說,某些基因是代表着頭髮或眼睛的眼色的。如果這類基因被損壞或
變異了,最多我從黑頭髮變成了紅頭髮,從黑眼睛變成了綠眼睛,但我只要不得癌
症,我並不在乎,嘿嘿。
這三條也回答了我在第二篇中的論述,在那裡我舉例慢性肝炎病患者,只說母細
胞複製細胞生長藍圖時出現損懷的幾率較高,但不一定總是變成癌症。現在有了基
因的知識,我們就知道原因了。
上面這第三條尤其重要,因為它告訴我們,在人體細胞中,存在着一小部分基因。
只有當這部分基因由於某些原因發生突變,損壞,缺陷時,我們人體才可能生出癌
細胞。科學界把這類基因稱作為“癌基因”。
癌基因是我們每個鍵康人都具有的,我們下面的討論將集中於這類基因。除了我前面
提到的母細胞複製細胞生長藍圖時會出現損壞癌基因的情況,醫學研究告訴我們,
還存在着其他損壞癌基因的情況。我們想要知道的是(儘管現階段不一定完全能搞清楚):
【是誰改變了你的基因】請看下一篇。
(待續)