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生命密码(一)

2022-09-10 19:14:15 9067

摘要:生命密码(一)作者:读裁者黄远辉,专注人文历史,质量标准,知识产权推荐阅读书单:《生命密码》《不自私的基因》《我们为什么还没有死掉》《生命与新物理学》《遗传的革命》《长寿的基因》《最好的告别》《与病对话:全科医生手记》《百岁人生:长寿时代的...

生命密码(一)

作者:读裁者黄远辉,专注人文历史,质量标准,知识产权

推荐阅读书单:《生命密码》《不自私的基因》《我们为什么还没有死掉》《生命与新物理学》《遗传的革命》《长寿的基因》《最好的告别》《与病对话:全科医生手记》《百岁人生:长寿时代的工作和生活》

一、生命密码

尹烨送的《生命密码》1和2两本书一直没有翻开看,最近几天连续接着看完,大呼过瘾。正如尹烨所说,这是两本有趣、有料、有用的科普书,文笔流畅、知识点密集,完全符合我对阅读体验的要求,结合前期推荐阅读过的书单,这次我们来聊聊生命密码这个话题。

稍微介绍一下尹烨,他是华大基因CEO,曾主持、参与近百个国际基因组合作项目,发起并支持拂拂/山魈基因组计划、大豆回家计划、生命周期表计划、狂犬病科研等公益计划。2017年7月14日,华大基因在创业板上市,成为中国基因科技第一股。尹烨主张将科技力量与人性光辉融合,带领团队组织科技援藏,先后成立“华基金”“光基金”等公益基金,关注全球遗传疾病,致力于推动基因科技普惠人人。

说到基因,我们首先想到的是理查德·道金斯的经典作品《自私的基因》,这本书从基因的角度更深层的解释了达尔文的进化论,被称作是20世纪最颠覆世界观的书。道金斯认为,生物的个体和群体只是基因的临时承载体,只有基因才是永恒的,基因既是遗传的基本单位,也是自然选择的基本单位。基因的本质是自私的,它们控制了生物的各种活动和行为,目的就是为了使基因本身能更多、更快地复制和传播,只要能达到这一目的,基因是无所不为的。

道金斯在《自私的基因》一书中还提到一个新概念:模因(“meme”,弥母),他将“进化论”运用到“文化变革”的研究视角下,将模因正式定义为:一个类似基因的、人与人之间不断复制和模仿而传播开来的小的文化单位。模因包含甚广,包括宗教、谣言、新闻、知识、观念、习惯、习俗、口号、谚语、用语、用字、笑话等等。

弗朗西斯·海利根将模因的复制分为四个阶段:同化;记忆;表达;传播。众多的模因组合成文化的模因复合体,当文化中的某一模因或模因复合体的变化达到一定规模,即表现为文化的变迁;反之,文化的某一特性得到传承。在跨文化条件下,两种或多种文化相互碰撞,从模因学的角度看,是模因的生存和繁殖;从文化的角度看,则是文化传承或变迁。

针对道金斯提出的自私的基因一说,乔希·米特尔多夫、多里昂·萨根专门撰写了一本书,叫《不自私的基因》。两位作者在书中提出了很多引人深思的问题,比如:为何一些健康细胞会莫名自杀,导致肌肉萎缩、脑细胞缺失?自然界中各物种的寿命差异为什么如此大?人类为什么不能进化得再长寿一点?人体正在有计划地毁灭自己,永生不死终能成真吗?

在大家的认识中,认为衰老是不可避免的,然而事实并非如此。《不自私的基因》一书通过大量交叉学科研究,告诉我们“衰老”并非新事物,也不是“身体损耗”或遗传的必然。相反,衰老有着迷人的进化意义,它能维持人口数量与生态系统的稳定,使之免遭剧烈波动

为纠正进化理论中一个原则性错误,乔希·米特尔多夫于1996年开始进行衰老方面的研究,他提出的衰老生物学概念引起了生命科学领域的大讨论。他和本书的另一位作者多里昂·萨根提出很多颠覆性的认知:

红后定律认为,有性生殖无私地“放弃”了它们自己的基因,通过与异性基因的混合来提高基因重组率,这使它们的后代能够领先于天敌。红后定律指出有性生殖通过基因的大规模重组,使物种远离了病原体,黑后定律表明,衰老机制加速了基因的迭代演化,创造出一个个更难击中的“移动目标”。衰老或老化不仅会加快种群基因重组,还会防止种群因过度消耗资源而遭遇饥荒甚至灭绝。

两位作者在书中告诉我们,吃的越少,活得越长。1773年,本杰明·富兰克林在《穷查理年鉴》一书中写道:“想长命,少吃饭。”限制热量摄入与长寿之间的关联性研究,古希腊医师希波克拉底就曾提及这个问题。低碳水化合物饮食与间歇性禁食是最简单的欺骗身体的方式,可以让身体误以为摄入的营养比实际吃的要少,这样做对长寿有益。

整天坐着,不做任何拉伸或阻力运动的人,其肌肉会逐渐萎缩,骨质也会软化。相反,当我们跑步、跳跃或者举重时,随着骨骼稍微磨损,肌肉轻微撕裂,身体会予以热烈回应,运动的越多,身体的修复机制就越强,人的寿命也越长。也就是说,身体会过度补偿

线粒体由入侵细胞的细菌进化而来,细菌学会了克制,学会了分享能量资源,并最终在细胞核DNA的指导下控制自己的新陈代谢。叶绿体原本是独立的蓝藻细胞,它们被更大的真核细胞摄入体内,最终在真核细胞内部演化成为叶绿体。

1965年,美国生物学家莱昂纳多·海佛烈克经过几年的精心实验,提出了细胞分裂次数是有上限的,这个上限被后来的生物学家称为“海佛烈克极限”,对人体来说这个极限是50多次

澳大利亚的生物学家伊丽莎白·布莱克本提出了端粒理论,解释了这个现象。伊丽莎白·布莱克本等人还因为端粒理论和端粒酶的工作机制获得了2009年的诺贝尔生理学或医学奖。2012年之后,端粒理论在衰老的研究行业中就不再受关注,端粒学说已经是非主流

P53基因促进细胞凋亡,其活性在老年期会急剧上升。实验表明,细胞凋亡会不断损耗少肌症患者健康的肌肉和阿尔茨海默病患者的神经细胞。运动有助于维持细胞凋亡的正常运转,香料姜黄中的姜黄素可以促进癌细胞中的细胞凋亡。

细胞凋亡导致身体衰老的另外一个例子是女性的更年期,当女性耗尽了所有卵子时,也就失去了繁殖能力,这是细胞凋亡和生殖衰老之间一种直接联系。

乔希·米特尔多夫在书中提到:“我开始运用书中讲到的基于进化论的方法,来保护自己的生命、健康和生殖力,并最终延长寿命。我会服用维生素D,做昆达里尼瑜伽,采用生酮饮食,也会补充褪黑激素,冥想、节食、间歇性禁食、打篮球、散步、跳舞、冷热水交替淋浴、饮红葡萄酒和晒日光浴”。“天地不仁,以万物为刍狗。”你必须照顾好自己,因为大自然会像职业杀手一样来关照你。

生酮饮食是一种高脂肪、适量蛋白质和低碳水化合物饮食,通过强迫人体燃烧脂肪而非碳水化合物来模拟饥饿状态。

类似以上这些洞见,《不自私的基因》一书中还有很多,建议大家自行阅读了解,后面我们也还会反复提到相类似的观点。我们再回到尹烨的《生命密码》一书,有很多有趣有料有用的知识,我们摘录一二。

第一,C值悖论。在每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量,被称为C值(C-Value)。通俗一点理解,就是这个物种的所有扑克牌,即所有碱基对加在一起有多重,一般用皮克(即10-12克)标识,1皮克的重量约等于1Gb(10亿个)的碱基对。一个物种的基因组有多大,就是问这个物种有多少个碱基对。水稻基因组有多大呢?460Mb,就是4.6亿个碱基对;包括人类在内的哺乳动物基因组大约是3Gb,也就是30亿个碱基对,人类基因组中至少有97%是“暗物质”,被称为“垃圾基因”或者“无用基因”,越来越多研究表明,这些“垃圾基因”是有用的,只是我们还没有研究明白。基因组大的物种不一定更高等。物种的C值和它进化的复杂性之间没有严格的对应关系,这种现象称为“C值悖论”。

第二,喝酒基因。与酒精代谢能力相关的基因被称为“酒精代谢基因”,其中最能觉得酒量的就是乙醛脱氢酶2基因(ALDH2)。如果该基因发生了变异,所合成的乙醛脱氢酶蛋白便会失去活性,如此一来,酒精代谢产生的乙醛便无法分解,在体内大量累计后便会醉酒。乙醛会抑制肝细胞内谷胱甘肽的合成,使肝细胞清除自由基、保护线粒体的能力减弱,导致肝细胞损伤,这就是“喝酒伤肝”的道理。ALDH2基因醛位点(rs671)存在不同的基因型而导致代谢乙醛的能力不同,该醛位点为GG型的个体代谢能力最强,GA或AA型的乙醛代谢能力弱。还需注意的是,AA型的个体发生饮酒相关的结肠癌风险要比其他人高约2倍,发生食管癌的风险比其他人高4.13倍,更容易发生肝硬化。看来,ALDH2基因AA型的个体还是滴酒不沾为妙

第三,暴力基因。芬兰科学家对900余名监狱囚犯的基因进行了研究,结果发现,5%-10%的暴力犯罪,都跟MAOA和CDH-13两种基因相关。2009年,美国的研究人员对比了2000个青少年的基因,结果显示,那些MAOA突变的孩子,参与黑社会团体的概率比正常孩子高出两倍,操起武器干架的概率也会更大。MAOA让人更加暴力主要通过影响人的大脑,这个基因相当于一个卫生管理员,负责清扫大脑中废弃的多巴胺和血清素。MAOA发生变异,脑中失灵的信号分子就没法分解,只能越积越多,人因而也会情绪郁结,格外烦躁,做出许多暴力举动。CHD-13正常的时候是个好基因,可以抑制肿瘤生长,还能在人脑细胞之间搭桥,构建沟通机制。一旦发生变异,大脑传递信息就会变得混乱,人体就像交通灯失灵的十字路口一样,变得不受控制。小孩多动症,成人实施暴力,都跟该基因变异有关。

第四,肠-脑轴。肠道菌群是后方大总管,敦促免疫系统产生某些细胞因子。当细胞因子进入循环系统,通过血脑屏障潜入大脑,大脑的功能和活动就被调控了。肠道菌群还负责管理肠道内细胞的内分泌活动,而后者可以产生血清素,血清素越多,越能令人心情舒畅,还能避免神经元遭受神经毒素的损害。肠道菌群如果失控,不仅可能发生肠易激综合征,而且连中枢神经系统也可能出现问题。肠-脑轴就是这样挟大脑以令全身,因此肠道菌群是人类非常重要的共生伙伴。

第五,辣是痛觉。辣不是一种味觉,而是一种痛觉,辣椒中的辣椒素与口腔内的TRPV1蛋白通道结合,产生一种类似高温灼烧的感觉,这种灼烧感会使大脑产生“身体受伤”的错觉,从而分泌能够安抚情绪、振奋心情的内啡肽(类似于长跑过了“极点”后的那种感觉,具体我在《当谈到跑步时,我们在谈些什么》一文有详细介绍,请大家关注回看),让人心情愉悦。辣椒富含维生素C、维生素B6、硒、钾、磷、铁、镁等营养物质,维生素C含量在蔬菜中更是名列前茅,每百克辣椒中含有110毫克维生素C,是茄子的25倍。为了评价各种辣椒的辣度,美国药剂师威尔伯·史高维尔在1912年制定了史高维尔辣度指数(单位:SHU),世界上公认的最辣的辣椒是美国的北卡莱纳死神辣椒,最高辣度2200000SHU。2017年,英国培育出“龙息”辣椒,辣度高达2480000SHU,是到目前为止最辣的辣椒。

此外,书中还提到“基因组学之父”——弗雷德里克·桑格,这是一个大神级的人物,我觉得有必要在《知识产权简史》人物篇中把他加进来。他分别在1958年和1980年两次获得诺贝尔化学奖,是Sanger基因测序法的发明人,也是历史上第四位两次获得诺贝尔奖的人(关于两次获得诺贝尔奖的人物,我在《知识产权简史》人物篇有关介绍,请大家关注回看)。

未完,请关注看后续内容……

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