“基因陷阱”究竟是个什么理论？

在生物学领域，有一个理论叫做“基因陷阱”。一群人在研究人类基因的遗传机制时，其中一些人会说这是“天方夜谭”。而另一些人则认为是“太过疯狂”了。“基因陷阱”是什么？它究竟是个什么理论？

• 一、人类基因为什么会“变异”？
• 基因的每一个成员都在遵循一定的规则，这个规则就是“稳定遗传定律”(land-family effect)。但是这并不意味着人体其他细胞都遵循同样的规则。如果有一些基因发生了突变，就会使原本稳定的基因突然出现了一些变化。这些变化使其他细胞无法适应，从而影响到人体的正常运作。而这些变化也会使正常生命丧失，因此我们人类自身也会在“不稳定遗传定律”中遭受到很大打击。
• 1、不稳定与变异
• 我们现在的基因组学研究已经建立起来了，而且也取得了很多研究成果。我们已经知道一个人的基因组中有超过70%的基因在不断地改变，因此你就可以理解为什么有些人的遗传信息会突然发生改变了。另外一方面，基因组学中还存在着“变异定律”(genomic effect)和“不稳定遗传定律”(land-family effect)。对于一个人来说，他可能拥有过某种特定的健康状况、某些特定的生活方式，但是对于其他人来说却不容易看到这样一个事实。因此人们通常把突变和不稳定看作是同一类事情，也就是说这些突变有可能是遗传突变和非遗传突变混合产生的结果。
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• 2、“稳定遗传定律”的影响
• 不过，在现实生活中，“稳定遗传定律”的影响是非常大的。如果一个家族中的成员出现了一种疾病，那么其他成员可能都无法正常生存下去，也无法对这种疾病进行治疗。而这一现象同时也导致了人们对疾病有着各种各样的猜测。目前，科学家们也已经发现了一些疾病之间的联系。
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• 3、人类基因的变异与“不稳定遗传定律”密切相关
• 这是因为，人的正常的代谢需要靠酶来完成，而酶不稳定导致其发生变异。在酶缺乏时，人体里那些活跃的蛋白质难以合成、产生热量，进而导致生命活动减弱或停止。而人与自然万物一样，有其生存和发展的规律。随着时间的推移或在某种特定时期内逐渐消失了、或由于某种原因突然出现，这些都会导致机体出现某些缺陷。因此，当人类遇到这一情况时，身体将会做出反应从而影响自身正常的工作和生活。
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• 二、“基因陷阱”的理论基础是什么？
• 人们通过研究发现，由于基因时的分子机制，会受到环境、其他因素、以及自身因素的影响。这些环境因素包括化学因素（如环境中的重金属、化学污染等）、生物因素（如昆虫的卵和幼虫）以及社会因素（如政治、宗教等）。而这些因素很大程度上决定了基因表达和疾病之间的关系。因此生物学家会利用基因表达来制造陷阱。这种陷阱有时就像一颗毒箭，将遗传物质注入生物体内部，从而达到目的。
• 1、生物化学原理
• 通常来说，生物化学原理是指生物体内特定的某些成分与特定的生物体细胞（即组织）的特定 DNA结合而产生一个分子。当这个分子通过一定机制进入细胞后，将会被细胞中类似天然蛋白质一样的蛋白质所捕获。因此，生物学家将可以把外来基因引入到细胞中。在动物实验中，如果将外来 DNA引入到动物体内后会产生怎样的反应呢？
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• 2、物理原理
• 在物理学上，当存在分子时，它们就会互相吸引并互相排斥，形成“一个封闭的循环”。因此如果有人试图将遗传物质注入到生物体内，那么他们就会和该生物体中所需要的其他环境因子发生化学反应。比如在环境中存在重金属时，如果重金属渗入到生物体内会引起各种炎症反应而导致细胞凋亡。在这些反应中又会产生相应的化学物质。而如果人不受这种化学环境影响，那么该生物体就不会发生此类反应。也就是说如果这两种化学反应会相互进行作用形成一种新的化学反应，那么此时人就会死亡（当然会产生一些副作用）。
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• 3、化学效应
• 虽然生物不能像动物那样从环境中汲取营养，但是动物可以通过自身新陈代谢来获取能量。所以如果动物的体内不能获取足够的营养，就会在外界环境中无法生存发育。如果不能及时获得营养，那动物也就会生病了。因此环境污染、生物多样性减少都可能会影响到体内基因表达。
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• 4、遗传效应。
• 所谓遗传效应，是指动物实验中有证据表明，在疾病发生过程中，这种效应表现得更为明显。遗传效应通常表现为：有病携带者可以通过药物治疗缓解病情或痊愈，而携带者因为生病而放弃治疗的情况很少发生。因此，即使有些携带者是“天生病原携带者”（如患有癌症或心脏病等),如果医生通过药物治疗来缓解病情时发生遗传效应的概率也很低。例如：美国食品药品监督管理局(FDA)通过基因编辑技术来控制一个人携带一种叫做“X”（即 X基因组中一个区域内没有 X型血红蛋白）的基因编辑工具。它通过人为地改变特定基因区区间的排列方式来阻断 DNA修复酶与 X型血红蛋白相结合。当受干扰基因与携带 X染色体基因发生相互作用时，便会引起该基因区区间断裂而发生蛋白质降解。
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• 三、基因陷阱的理论模型
• 首先，我们来看下“基因陷阱”理论模型。该理论模型给出了两个具体模型。第一个是“基因陷阱”模型：这个模型是一个“强系统理论”，它描述的是生物系统中一个重要机制。它的基本原理是什么呢？我们可以从图中看出两个问题：一个是系统中一个被“诱骗”机制“诱导”出来的基因，有没有形成一个陷阱，而另一个是被“诱骗”机制诱导出来的基因？第二个模型是“基因陷阱”模型：生物系统中存在一种系统会设计让自己受到“诱骗”机制影响，或者说这是一个在机制上有缺陷的分子，因为这是导致生物系统受到伤害的罪魁祸首。所以为了避免这种情况，系统会通过设计让自己暴露在可能触发其“诱骗”机制的基因身上。
• 1、基因的选择
• 首先，当一种基因在一定的范围内可以诱导“诱骗”机制时，它就会被选中。而一般情况下，选择一个合适的基因作为诱骗工具，这是在正常进化过程中，必然存在的一种机制；其次，在这种机制“诱导”或者“感染”的基因中一定存在一个可能触发该机制损伤生物系统的分子家族；最后，当某一些分子家族在一定范围内达到某个临界点时（比如最常见的蛋白质家族),这个时候就可以选择被选为这种诱骗工具。但需要注意一点：如果选择了这一类基因将成为影响生物系统演化进程的重要因素，但是这一选择并不意味着就一定是最优选择。
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• 2、诱骗机制
• 诱导机制是将某个基因或者细胞当作是被设计好的一个诱骗基因。诱骗机制将这类分子或细胞当作一个目标，比如将线粒体当作目标蛋白来攻击。通常情况下这个靶子不会攻击到其他细胞或者目标蛋白。但当线粒体受伤或者出现问题时，被击穿了会导致线粒体死亡。这类伤害可能导致其他细胞、目标蛋白受到伤害或死亡。
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• 3、陷阱
• 虽然说“诱骗”机制在正常情况下是不会影响生物系统的，但它也会在某些特殊情况下影响生物系统的发挥。比如当出现突变时，其对该突变细胞的作用也会降低，所以当它出现突变时，细胞内的其它突变细胞也会跟随改变。这时该系统就会陷入一个被“诱骗”机制设计出来的陷阱当中。比如我们之前说到的“突变细胞效应”。有证据表明我们的身体某些部位的特殊细胞在感染某种疾病时会产生突变。---(2019)年出版于《自然》杂志中。
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• 4、假信号
• 当发生某种异常，比如某种特定基因发生突变或转录因子发生突变，从而触发了该机制。此时的反应不能与之前的反应一样，而是会继续维持原有效应。例如在一种疾病的发生中，该信号通路会释放一些信号物质到环境中。所以这个过程被称为“假信号”。