长期以来，学术界的经典认识是：自发突变具有随机性和稀有性，但南大生命科学学院田大成、陈建群等教授发现的“遗传突变新机制”却证明：它并不随机，在特定区域也不稀有。

　　教授们提出的“DNA插入/缺失的诱变效应”，不仅成功地破解了“生命为何多样性”等诸多科学悬疑，还可能是解开肿瘤发生机制的关键。

　　众所周知，癌是一系列特定体细胞突变的结果。如果我们发现某人在与肿瘤发生相关的基因区域，“DNA插入/缺失”的数量和密度比较大，就说明这个人患癌症的风险比较高，及早检测与预防，可以更有效地防治癌症。

　　南大教授自主完成的论文《真核生物中插入/缺失增加其周围序列的突变率》发表在7月20日出版的世界权威学术期刊《自然》杂志上，评审专家评价：“这是一个非常有趣、富有启迪的发现，将会在科学界引起强烈反响。”

　　一、遗传与变异

　　1、DNA的秘密

　　生物的遗传秘密,存在于所有的细胞中。细胞核中有一种物质叫染色体,而染色体的主要化学成分是“脱氧核糖核酸”,DNA,为英文脱氧核糖核酸的缩写。

　　DNA又是由4种更小的核苷酸组成的,每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。组成DNA的4种碱基,分别为腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。每个核苷酸只含有一种碱基,也就是说,DNA家族的4兄弟都姓核甘酸,但根据碱基的不同,各有其名,名字太难记,请记住其代号:A、T、G、C。

　　DNA的分子结构,是双股螺旋状的长链,若将它展开成平面,就像一个梯子:两边的“柱子”,是脱氧核糖;中间的一个个“横档”,就是由A、T、G 、C4兄弟,根据互补配对的原则,两两手拉手而形成的。这样的配对,又叫作“碱基对”。

　　2、基因的秘密

　　在这个结构中，每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”， 几百或者几万个碱基对，按照一种独特的顺序排列，就构成了一个基因。

　　每个基因上载有某一种特定的蛋白质的遗传信息，也就是说，若以此基因提供的密码图纸，可制造出相应的蛋白质来。

　　碱基排列顺序的不同，决定了基因遗传密码信息的差异。基因就是这样通过密码信息，传递着遗传性状，从而控制着生物个体的性状，如，种瓜得瓜，种豆得豆。

　　3、DNA的复制

　　新细胞的诞生，是老细胞一分为二分裂而成的。

　　当细胞分裂时，碱基对互相拉着的“手”松开了，DNA“梯子”间的“横档”没有了，双股螺旋长链一分为二变成了两条单链。

　　因为双股链的碱基顺序是彼此互补的，因此，每条单链都能以自己为模板，通过互补的原则，“复制”出另外的一条链，两链碱基对再次“握手”，形成一个新的DNA双螺旋，这样每一个新生细胞的染色体上，就都有了一个藏着所有的遗传信息的DNA。

　　人的DNA共有30亿个遗传密码，排列组成约2.5万个基因，通过细胞的分裂，DNA的复制，人的遗传性状就这样通过密码，不断地传递下去。

　　4、基因突变的秘密

　　生物为何会进化？基因突变了！

　　何为基因突变？就是由于DNA碱基对的置换、增添或缺失，而引起的基因结构的变化。为何会突变？细胞分裂时，DNA复制时很可能会发生差错，导致移码突变。

　　基因中插入或者缺失一个或几个碱基对，改变了原有的密码模板，导致插入或缺失部位之后的所有密码子都跟着发生了变化，这样，根据这个密码图纸生产出来的蛋白质的分子结构，随之发生了改变，生物的性状自然也发生了改变。基因突变有自发性，即各种性状的突变，都可以在没有任何人为诱变因素的作用下自发产生，这种在自然条件下发生的突变，叫自发突变。

　　如，最开始的时候，大家的眼睛都是棕色的，但后来有的人的眼睛变成了蓝色。为何？科学家对蓝眼睛人群进行了DNA分析，发现基因突变影响了一种被称为OCA2的基因。OCA2基因负责制造蛋白质供应人类头发、皮肤和眼睛的颜色，不过这次基因突变并未使得OCA2的功能全部丧失，只是因为黑色素减少，这些人的眼球颜色，就从棕色，被“稀释”成了蓝色。蓝眼睛人的DNA遗传了相同的变异，因此他们拥有相同的祖先。

　　自发突变是生物变异的主要原因，是生物进化的主要因素。

 

        二、突变新机制

　　1、挑战经典学说

　　长期以来，学术界对自发突变机制的经典认识是：自发突变随时都可能发生，但自发突变发生的频率是很低的。　

　　自从上个世纪90年代DNA测序技术有了突破性进展后，研究者们对自发突变在基因组中的数量和分布有了精确估计，普遍认识到：“自发突变在基因组中不是随机分布的，突变热点普遍存在于基因组中”。这一结论虽然对传统的经典认识形成了巨大挑战，但至今却没有找到一种普遍的机制，来解释这一重大的科学疑问。 

　　现在，田大成、陈建群教授等通过生物信息学技术，对人、黑猩猩、恒河猴、小鼠、果蝇、水稻和酿酒酵母等不同类别生物的基因组序列进行了比对分析，发现了“遗传突变新机制”，并由此提出的“DNA插入/缺失诱变假说”，破解了这个疑问。

　　“新机制”发现：自发突变的数量，是由“DNA插入/缺失”的数量和密度所决定的；自发突变的数量在“DNA插入/缺失”的附近并不稀有！

　　2、生物变异源头

　　地球上瑰丽多姿的生命世界，有100多万种动物、30多万种植物和l0多万种微生物，为何会如此多样？

　　南大教授们的“遗传突变新机制”，从源头上回答了这一生命科学面临的基本问题：生物自发突变的潜力很大，频频地发生“DNA插入/缺失”现象，造成基因突变，遗传密码图纸发生了改变，生产出来的蛋白质的性状，随之发生了改变。

　　大量的“DNA插入/缺失”的总体诱变效应，造成新的生物的诞生，适者生存，生物世界就这样不断地进化，不断地丰富多彩起来。

　　“遗传突变新机制”发现，“生物通过调节自身变异能力，以适应环境的能力”，比我们原先想象的要大得多，也就是说，突变在进化中的作用相当巨大！

　　3、防癌于未发之前

　　体细胞中的“DNA插入/缺失”的诱变效应，可能是破解肿瘤发生机制的关键。

　　一位朋友百思不解地问：父母家族中没有人患乳腺癌，自己的生活习惯很好，性格也很好，但怎么会患上乳腺癌呢？南大教授们的“诱变假说”告诉我们：生物自发突变的潜能很大，尤其是在重要基因周围含有大量“DNA插入/缺失”的人，即使没有任何诱变剂，但这种“潜能”仍可以诱导偶然的自制、转录、修复时的碱基配对错误，而产生自发突变。

　　那怎么办呢？癌症是体细胞一系列突变的结果，如果进行检测，发现DNA的某个部位“DNA插入/缺失”的数量和密度较高，就说明患癌症的几率较高，这样我们可及早采取措施补救，将癌症的防治，提到癌症尚未发生之前。而我们现在的基因检测手段，已完全可以做到这一点。（李兰陵）