基因突变与人类遗传病的研究及治疗

基因是维护种族生存的根本要素，因而在关键方面是不变的，但是并不是一点也不会改变。 相反，正是基因的变异，才促使生物包括人类不断进化，在进化中不断完善自己的身体和能力。 我们一般把由于碱基的变化造成的DNA序列的永久性变化，叫做“突变”。

还在孟德尔遗传学重新发展的初期，基因突变就吸引了遗传学家的注意。20世纪20年代，前面讲过的摩尔根教授曾经想证明突变是引起生物进化的原因。 他用物理和化学处理方法促使果蝇突变，再拿处理过的果蝇来交配，观察是否有突变遗传到后代。 在失败了很多次以后，摩尔根终于在上千只后代红眼果蝇中发现了一只眼睛变白了的雄果蝇（见本书第三章图11）。 他极其珍贵地养着这只果蝇，再使它和普通没有突变的红眼雌果蝇交配，得到的子一代果蝇都是红眼。 拿子一代的雄红眼蝇去和它的“母亲”红眼蝇交配（这叫“回交”），得到的子二代果蝇果然出现了白眼的，它们的数目符合孟德尔定律。 因此，摩尔根成功地证明了突变是发生在基因上的，并且对白眼基因进行了作图定位。 实际上，“白眼”基因是一个隐性的基因，而“红眼”基因是相应的显性基因。 关于显性、隐性基因，我们在第七章时还要讲。

除果蝇外，在所有动物和植物以及微生物中也都发现了突变。 最容易突变的要数微生物，特别是细菌和病毒。 基因突变加上生存环境的选择，就赋予了能生存的细菌以新的、有利于自己的种属生存的特性，最常见的就是细菌的抗生素抗性。 许多医生有这样的体会：十几二十年前，青霉素对细菌感染很管用，有时只打一针就能完全控制感染。 但是近几年来，为控制同样程度的感染，青霉素的剂量越来越大，直到肌内注射都不行，要用大剂量的静脉滴注，而且要连滴好几天才见效。 这就是细菌基因即DNA发生突变，使得它们产生了抗药性造成的。 而且这种抗药性是可以遗传的，一旦产生了抗药性，细菌就会把它遗传到以后各代，对医疗造成很大困难。 说句似乎“多余”的话，最容易产生高抗药性细菌的场所是医院而不是家庭。 因此，把抗生素定为只有医生才能决定使用的“处方药”恐怕不一定能解决细菌抗药的问题，虽然有的国家（如美国）也是那样做的。

细菌抗药性的常见遗传方式是通过质粒传递。(www.xing528.com)

质粒是细菌体内一种环状的DNA，通常带有抗药性基因。 质粒和染色体DNA不同，它们比染色体DNA小得多，也不跟染色体DNA连在一起，而是独立存在于细菌细胞里。 它们有的和染色体DNA一同复制，有的则“自管自”复制，而且可以复制得很多。 质粒可以从一个细菌转移到另一个细菌。 当然，科学家们也为质粒找到了用途：他们把质粒加以人工改造，使它们可以接受外来基因，然后就用它们来保存动植物基因，尤其是人的基因，以便研究，或者用于培育转基因动植物。 这我们后面再详细讲。

遗传学家在人身上同样发现了许多基因突变。 这些基因突变有一些不影响人的健康，只是改变人的外貌等个性，例如与毛发发育有关的基因发生突变后，会使人身上的毛发减少或增多，“毛孩”就是一例。 “毛孩”的身体是完全健康的。 甚至有的突变会增强人的健康或能力。 但有不少基因突变后会使人生病，有的还很严重。 如癌就与细胞中负责保持细胞正常表型的基因的突变有关。 人血液中负责运送氧气和二氧化碳的血红蛋白，如果它的基因发生突变，就会造成多种贫血，有的还很难治好。 此外，很多种遗传病都是基因突变引起的。 1996年以来，欧洲科学家建立了“人类基因突变数据库（HGMD）”，放在网上（http：//www.hgmd.org），供世界非营利的科研单位使用。 现在这个数据库收集了五千七百多个人类基因的十四万多个突变即基因损害，可用于分子遗传学研究和遗传病的治疗研究等。