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所有的细胞都有相同的DNA吗?

一篇引人入胜的文章纽约时报探讨了一系列的发现从根本上改变了我们对“你的”DNA的看法。我们用“个体”来指代一个人的“基因组”——就好像我们每个人都只有一个遗传密码,那是我们父亲的精子和母亲的卵子相遇时形成的。但这并不完全正确,因为我们的细胞一直在发生突变,这些差异会随着细胞分裂生长和更新我们的身体而扩散。我们一直在抽象地了解这一点,但直到最近我们才意识到存在于我们每个人体内的基因多样性的真正程度。这对医学的影响——以及我们每个人的独特之处——可能是深远的。

我们都是(部分)变种人我们经常在进化或遗传疾病的背景下想到突变,这种基因变化会代代相传。但是突变也会发生在常规的“体细胞”细胞中,比如大脑、肝脏或皮肤细胞——基本上,除了精子或卵子以外的任何细胞。虽然这些变化不会遗传给你的孩子,但它们会扩散到各处你的的身体。当一个细胞分裂时,它的DNA会被复制到两个新的“子细胞”上。偶尔,一个错误发生,产生的突变传递给新的细胞。这些错误可能很大(比如将一大块DNA移到另一条染色体上,或者删除一条染色体的完整副本),也可能只是一个字母(称为“点突变”),但被改变的遗传密码会被子细胞忠实地复制,然后他们的子细胞等等。

DNA嵌合体如果一个细胞突变在你生命的早期发生,当你没有很多其他的细胞,还有很多的生长时间,改变的DNA有很大的机会扩散,最终在大量的器官中,甚至在你的整个身体。这种情况在你的一生中会发生很多次,不同的DNA组合在你的全身形成小的细胞家族。这被称为“镶嵌”,因为它在你的全身创造了一种略微不同的基因组的不均匀拼接。

遗传,但不是遗传科学家们多年来一直在各处注意到这种现象,但通常是在由突变引起的明显疾病或缺陷的背景下。例如,许多肿瘤被认为是受损细胞无法停止分裂的“孩子”。胚胎中的某些突变细胞随后会生长出带有“遗传”结构缺陷的肺或心脏(即它们是由破碎的基因造成的),但并非如此遗传(因为他们不是来自父母双方)。最奇怪的是,如果你测试的DNA来自错误的细胞(比如口腔拭子),你可能看不到突变,因为它只在心脏的某些细胞中发现。

健康的独特性我们只是在近几年才意识到嵌合体是多么的普遍,多亏了廉价而精确的基因测序测试的出现。科学家们现在可以逐个字母比较同一个人不同细胞的DNA,他们发现了惊人的多样性。事实上,我们都是部分马赛克。的引用一位生物学家的话,他发现25-50%的细胞健康的人类的肝脏丢失了另一个特定染色体的副本。一般来说,每个细胞都有23条人类染色体的两份拷贝——来自父母一方——但有时胚胎细胞在分裂时会丢失一份拷贝。这些细胞通常会死亡,但很多细胞显然不会,它们可以继续形成功能完美的器官部分。哈佛大学(Harvard)的研究人员发现,通过比较年轻男性大脑细胞中的大量小突变,可以将他的神经元的分裂和生长重建为5个不同的谱系,这些谱系在他早期发育的某个时候分裂出来。

同一个受精卵不会以完全相同的方式发育两次。

克里斯托弗·沃尔什哈佛医学院神经学教授

结果目前还不清楚这些变化对我们身体和(最有趣的)大脑的发育有多大影响。我们DNA中30亿个字母中的绝大多数与我们身体的其他细胞都是相同的,所以认为你有一个基本稳定的,单一的遗传密码是没有错的。我们体内还有一种健康的自然选择,它会杀死发生突变的细胞。尽管如此,仍有一些令人惊讶的影响正在开始显现。首先,我们不能因为某一特定细胞的单一DNA测试就排除某种遗传条件——这可能是一个罕见的问题,但我们不知道有多罕见。另一个原因是,可能有很多主要的突变(比如一半的肝细胞丢失了染色体的一个副本)会在健康人和病人身上都出现,如果有的话,它们在疾病中扮演什么角色并不明显。

最后一个值得思考的观点来自哈佛大学(Harvard)科学家克里斯托弗·沃尔什(Christopher Walsh),他追踪了脑细胞的内部谱系:即使你一开始只有来自父母的一个版本的DNA,胚胎突变可能会改变你大脑和其他器官的发育方式。正如他所说,“同一个受精卵不会以完全相同的方式发育两次。”这就意味着,在某种程度上,我们所有人都与其他人略有不同——即使他们是完全相同的克隆体任何我们的基因组。

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