“基因陷阱”究竟是個什麼理論？

在生物學領域，有一個理論叫做“基因陷阱”。一群人在研究人類基因的遺傳機制時，其中一些人會說這是“天方夜譚”。而另一些人則認為是“太過瘋狂”了。“基因陷阱”是什麼？它究竟是個什麼理論？

• 一、人類基因為什麼會“變異”？
• 基因的每一個成員都在遵循一定的規則，這個規則就是“穩定遺傳定律”(land-family effect)。但是這並不意味着人體其他細胞都遵循同樣的規則。如果有一些基因發生了突變，就會使原本穩定的基因突然出現了一些變化。這些變化使其他細胞無法適應，從而影響到人體的正常運作。而這些變化也會使正常生命喪失，因此我們人類自身也會在“不穩定遺傳定律”中遭受到很大打擊。
• 1、不穩定與變異
• 我們現在的基因組學研究已經建立起來了，而且也取得了很多研究成果。我們已經知道一個人的基因組中有超過70%的基因在不斷地改變，因此你就可以理解為什麼有些人的遺傳信息會突然發生改變了。另外一方面，基因組學中還存在着“變異定律”(genomic effect)和“不穩定遺傳定律”(land-family effect)。對於一個人來說，他可能擁有過某種特定的健康狀況、某些特定的生活方式，但是對於其他人來說卻不容易看到這樣一個事實。因此人們通常把突變和不穩定看作是同一類事情，也就是說這些突變有可能是遺傳突變和非遺傳突變混合產生的結果。
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• 2、“穩定遺傳定律”的影響
• 不過，在現實生活中，“穩定遺傳定律”的影響是非常大的。如果一個家族中的成員出現了一種疾病，那麼其他成員可能都無法正常生存下去，也無法對這種疾病進行治療。而這一現象同時也導致了人們對疾病有着各種各樣的猜測。目前，科學家們也已經發現了一些疾病之間的聯繫。
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• 3、人類基因的變異與“不穩定遺傳定律”密切相關
• 這是因為，人的正常的代謝需要靠酶來完成，而酶不穩定導致其發生變異。在酶缺乏時，人體里那些活躍的蛋白質難以合成、產生熱量，進而導致生命活動減弱或停止。而人與自然萬物一樣，有其生存和發展的規律。隨着時間的推移或在某種特定時期內逐漸消失了、或由於某種原因突然出現，這些都會導致機體出現某些缺陷。因此，當人類遇到這一情況時，身體將會做出反應從而影響自身正常的工作和生活。
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• 二、“基因陷阱”的理論基礎是什麼？
• 人們通過研究發現，由於基因時的分子機制，會受到環境、其他因素、以及自身因素的影響。這些環境因素包括化學因素（如環境中的重金屬、化學污染等）、生物因素（如昆蟲的卵和幼蟲）以及社會因素（如政治、宗教等）。而這些因素很大程度上決定了基因表達和疾病之間的關係。因此生物學家會利用基因表達來製造陷阱。這種陷阱有時就像一顆毒箭，將遺傳物質注入生物體內部，從而達到目的。
• 1、生物化學原理
• 通常來說，生物化學原理是指生物體內特定的某些成分與特定的生物體細胞（即組織）的特定 DNA結合而產生一個分子。當這個分子通過一定機制進入細胞後，將會被細胞中類似天然蛋白質一樣的蛋白質所捕獲。因此，生物學家將可以把外來基因引入到細胞中。在動物實驗中，如果將外來 DNA引入到動物體內後會產生怎樣的反應呢？
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• 2、物理原理
• 在物理學上，當存在分子時，它們就會互相吸引並互相排斥，形成“一個封閉的循環”。因此如果有人試圖將遺傳物質注入到生物體內，那麼他們就會和該生物體中所需要的其他環境因子發生化學反應。比如在環境中存在重金屬時，如果重金屬滲入到生物體內會引起各種炎症反應而導致細胞凋亡。在這些反應中又會產生相應的化學物質。而如果人不受這種化學環境影響，那麼該生物體就不會發生此類反應。也就是說如果這兩種化學反應會相互進行作用形成一種新的化學反應，那麼此時人就會死亡（當然會產生一些副作用）。
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• 3、化學效應
• 雖然生物不能像動物那樣從環境中汲取營養，但是動物可以通過自身新陳代謝來獲取能量。所以如果動物的體內不能獲取足夠的營養，就會在外界環境中無法生存發育。如果不能及時獲得營養，那動物也就會生病了。因此環境污染、生物多樣性減少都可能會影響到體內基因表達。
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• 4、遺傳效應。
• 所謂遺傳效應，是指動物實驗中有證據表明，在疾病發生過程中，這種效應表現得更為明顯。遺傳效應通常表現為：有病攜帶者可以通過藥物治療緩解病情或痊癒，而攜帶者因為生病而放棄治療的情況很少發生。因此，即使有些攜帶者是“天生病原攜帶者”（如患有癌症或心臟病等),如果醫生通過藥物治療來緩解病情時發生遺傳效應的概率也很低。例如：美國食品藥品監督管理局(FDA)通過基因編輯技術來控制一個人攜帶一種叫做“X”（即 X基因組中一個區域內沒有 X型血紅蛋白）的基因編輯工具。它通過人為地改變特定基因區區間的排列方式來阻斷 DNA修復酶與 X型血紅蛋白相結合。當受干擾基因與攜帶 X染色體基因發生相互作用時，便會引起該基因區區間斷裂而發生蛋白質降解。
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• 三、基因陷阱的理論模型
• 首先，我們來看下“基因陷阱”理論模型。該理論模型給出了兩個具體模型。第一個是“基因陷阱”模型：這個模型是一個“強系統理論”，它描述的是生物系統中一個重要機制。它的基本原理是什麼呢？我們可以從圖中看出兩個問題：一個是系統中一個被“誘騙”機制“誘導”出來的基因，有沒有形成一個陷阱，而另一個是被“誘騙”機制誘導出來的基因？第二個模型是“基因陷阱”模型：生物系統中存在一種系統會設計讓自己受到“誘騙”機制影響，或者說這是一個在機制上有缺陷的分子，因為這是導致生物系統受到傷害的罪魁禍首。所以為了避免這種情況，系統會通過設計讓自己暴露在可能觸發其“誘騙”機制的基因身上。
• 1、基因的選擇
• 首先，當一種基因在一定的範圍內可以誘導“誘騙”機制時，它就會被選中。而一般情況下，選擇一個合適的基因作為誘騙工具，這是在正常進化過程中，必然存在的一種機制；其次，在這種機制“誘導”或者“感染”的基因中一定存在一個可能觸發該機制損傷生物系統的分子家族；最後，當某一些分子家族在一定範圍內達到某個臨界點時（比如最常見的蛋白質家族),這個時候就可以選擇被選為這種誘騙工具。但需要注意一點：如果選擇了這一類基因將成為影響生物系統演化進程的重要因素，但是這一選擇並不意味着就一定是最優選擇。
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• 2、誘騙機制
• 誘導機制是將某個基因或者細胞當作是被設計好的一個誘騙基因。誘騙機制將這類分子或細胞當作一個目標，比如將線粒體當作目標蛋白來攻擊。通常情況下這個靶子不會攻擊到其他細胞或者目標蛋白。但當線粒體受傷或者出現問題時，被擊穿了會導致線粒體死亡。這類傷害可能導致其他細胞、目標蛋白受到傷害或死亡。
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• 3、陷阱
• 雖然說“誘騙”機制在正常情況下是不會影響生物系統的，但它也會在某些特殊情況下影響生物系統的發揮。比如當出現突變時，其對該突變細胞的作用也會降低，所以當它出現突變時，細胞內的其它突變細胞也會跟隨改變。這時該系統就會陷入一個被“誘騙”機制設計出來的陷阱當中。比如我們之前說到的“突變細胞效應”。有證據表明我們的身體某些部位的特殊細胞在感染某種疾病時會產生突變。---(2019)年出版於《自然》雜誌中。
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• 4、假信號
• 當發生某種異常，比如某種特定基因發生突變或轉錄因子發生突變，從而觸發了該機制。此時的反應不能與之前的反應一樣，而是會繼續維持原有效應。例如在一種疾病的發生中，該信號通路會釋放一些信號物質到環境中。所以這個過程被稱為“假信號”。