人类会为基因编辑付出怎样的代价？

11月26日，一则消息《世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿在中国诞生》刷屏社交平台。据悉，消息来自深圳的科学家贺建奎，他在第二届国际人类基因组编辑峰会召开前一天宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于11月在中国健康诞生。贺建奎称，这对双胞胎的一个基因经过修改，是为了使她们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿。

该消息一发出就引发公众对该项研究的安全性与伦理性的热议。许多人质疑，如果母亲是艾滋病患者，只要通过阻断治疗，就可以避免艾滋病的母婴传播。而很多基因问题对于人类来说还都是未解之谜，盲目的基因编辑很可能会引发蝴蝶效应，造成不可预料的后果。

艾滋病目前还是一种严重威胁人类健康的疾病，目前，人类还没有找到治愈艾滋病的有效方法，在对艾滋病几十年的研究里，科学家发现有一类基因突变者不受HIV病毒影响，这种变异者携带一种突变基因CCR5△32，这个基因导致辅助T细胞膜上与HIV病毒相结合的那个位置总是结合不牢，这就导致HIV病毒还没跟细胞膜结合就脱离了，所以HIV病毒是无法感染这类人的。

贺建奎团队就是利用基因编辑技术，人为将人体内的CCR5基因的32个碱基进行“阉割”，形成CCR5△32突变型，从而达到免疫艾滋病的目的。

然而，这个看起来非常美好的技术却存在着两个严重的问题。第一个就是人为剪切掉CCR5上的32个碱基真的安全吗？有医学报道显示，CCR5△32的基因型可能会导致心血管异常，可能是精神分裂的易感因素，可能会导致宫颈癌快速发展。

第二，就是剪切技术上的不成熟可能会导致不可预料的后果。在我们对基因缺乏足够了解，且基因剪切技术不成熟的情况下，人体基因剪切很容易出错，而这很可能会引发蝴蝶效应，造成不可预料的后果。比如艾滋病，本身已被科学家证实为少部分人基因突变之后，然后通过都市化或大规模的接种传给其他人而产生的全球性疾病。

突变是演化的原材料

文 | 苗德岁

在谈癌色变的今天， 一提起“基因突变”， 人们通常最先联想到的就是“癌症”， 就像过去人们往往把“基因突变”与恐怖故事或科幻小说中的“突变体”或放射性危险联系在一起。然而， 在生物界， 以及生命演进的舞台上，“基因突变”却是生物演变原材料的重要来源。只有基因突变带来的性状变异，才能使新生个体与先前的个体之间形成一定的优劣之分。如果由此带来的变化使生物更能适应环境，该生物便会比原来的同类在生存斗争中更具优势，在“自然选择”的强大力量下，这样的变异就会被保留下来并遗传给后代；反之， 弱势的群体则会被逐渐淘汰。

其实， 这就是达尔文生物进化论的核心。换句话说，物种进化的根本原因就是不断出现的基因突变，对物种不利的突变会在自然选择过程中被淘汰，而对物种有利的突变则会被积累下来，遗传下去。没有基因突变，自然选择便成了“无米之炊”。试想一下， 如果地球上最早的生命形式（如细菌一类的单细胞生物）， 没有发生过任何基因突变，那么就不会产生任何变异，“自然选择”也就没有用武之地，生物演化根本不会发生。因此，没有基因突变就不可能有现在的生物多样性， 也不会有遗传学。当然，尽管基因突变是演化的物质基础，但它却不能决定演化的方向， 决定演化方向的始终是“自然选择”—因为“自然选择”掌握着取舍新变异的“生杀大权”。

真核细胞中DNA 位置示意图

可是， 我们前面确实提到， 基因突变会扰乱蛋白质在生物体内执行正常功能。这究竟是怎么回事呢？现代遗传学研究发现， 由于生物体内或外界环境条件的影响，DNA 在复制过程中偶尔会出现错误， 使个别碱基通过重复或插入等方式发生置换、缺失或增添。其结果，一是可能导致复制或转录障碍；二是可能导致复制后的DNA 序列（核苷酸顺序或数目）发生永久性的改变，因而改变遗传信息，形成基因突变。变异了的基因可能影响蛋白质的产生及执行正常功能，也可能引起生物遗传性状的改变。

DNA 的双螺旋结构图，右下角第为三四幕种碱生命基的密码　

由于所有生物都是长期进化的产物， 通常情况下，生物已经适应周围环境。基因突变可能破坏这种适应。因此， 大多数基因突变对生物体往往是有害的。比如，绝大多数人类遗传病就是由基因突变造成的， 对人类健康构成了很大威胁。但是， 任何事物都具有两面性。我们知道， 外界环境是不断变化的， 生物要适应环境的变化， 绝不能靠“以不变应万变”的策略， 而是应当通过自身的变化来适应新的环境。

基因突变产生的新基因与新性状，有时可能恰好是适应新环境的好的基因型， 就会受到自然选择的眷顾而保存下来。比如，大麦的某种基因突变提高了其对黑穗病的抵抗力；非洲人身上由基因突变引起的镰刀形红细胞疾病， 反而增强了患者对当地流行的致命疟疾的抵抗力。总之，基因突变带来的往往是负面影响， 但只要有极小的概率产生优良的、有利于该物种生存与繁衍的基因， 这些基因也会得到自然选择的青睐。因此， 基因突变不仅为生物进化提供了原材料，也可以说是生物演进的不二法门。

人体红细胞中基因突变引起的镰刀形红细胞疾病圆形细胞是正常的，镰刀形红细胞是基因突变形成的

正如引起非洲人身上的镰刀形红细胞疾病的基因突变所显示的那样：基于生物体不同的生活环境，基因突变可能是有害的， 也可能是有利的， 还可能是中性的（既无害也无利）。有一点可以肯定的是， 自然选择是一种“蓄势待发、随时行动”的力量：凡是对生物体有利的基因突变， 便能被保存和积累下来并迅速地在该物种种群内扩散开来；任何不利的基因突变则会被“格杀勿论”，在该物种种群内很快消失。而自然选择对中性基因突变，一般则听之任之。正因如此， 科学家们可以通过基因突变来研究自然选择的“进行时”。

美国遗传学家兰斯基（Richard E. Lenski）从20 世纪80 年代开始研究大肠杆菌埃希氏菌的演化。他从一个单一菌株祖先型培养出了12 个支系的埃希氏菌后裔。在长达4 万多个世代（generation）的过程中，所有12 个支系都经历了明显的演变。大多数支系的菌体都比其祖先型个体大得多， 平均是其祖先个体体积的两倍以上。兰斯基还发现， 埃希氏菌后代的繁殖速度远远大于其祖先。用DNA 测序的方法，科学家们现在能将祖先型个体与其后裔的基因组进行直接对比， 从而精准地确定哪些基因突变引发了埃希氏菌的这些适应性演变。

DNA 的双螺旋结构中碱基的配对

基因突变可以发生在生物个体发育的任何阶段以及生物体的任何细胞中。一般来说， 在生物个体发育的过程中， 基因突变发生的时期越晚，对生物体的影响相对也就越小；尤其是生物体成熟以后，在全身几十亿个细胞中， 有那么几个细胞发生基因突变， 一般来说影响是很小的。事实上， 就在你阅读本书期间， 你体内某个部位的某个细胞的DNA 很可能已经产生了基因突变， 但你却全然不知。而大多数情况下， 这类基因突变很可能是中性的—“也无风雨也无晴”，因此大可不必过分紧张。

此外， 不论体细胞或生殖细胞都可能发生基因突变。发生在体细胞中的突变， 其变异只能在体细胞中传递， 一般是不能传递给后代的。而发生在生殖细胞中的突变，则可以通过受精作用直接传递给后代。由人工利用物理因素（如X 射线）或化学药剂（如亚硝酸盐）诱发的基因突变叫诱发突变。在自然条件下，由于自然界中存在的诱变剂作用， 或由于偶然的自制、转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变称为自发突变。自发突变的频率（突变率）通常很低， 平均每一个世代（generation）10 亿个核苷酸才有一次突变。不过对一个种群来说， 其累积变异的效果还是不可忽视的， 它对物种进化的意义也非同小可。值得指出的是， 一些有遗传倾向的疾病， 如高血压、糖尿病、肺癌等， 不仅与某些基因突变有关， 而且与不健康的生活方式密切相关。

一般这些疾病都不是由少数几个突变基因引发的， 而是众多基因与生活环境因素共同作用的结果。我们知道，人体中的细胞不断地分裂以产生新细胞来取代衰老的细胞。在细胞分裂过程中， 就有可能产生向癌细胞转化的基因突变，这似乎也是人类为长寿所付出的代价之一吧。

（摘自《给孩子的生命简史》）

《给孩子的生命简史》

作者：[美]苗德岁

丛书：给孩子系列（No.10）

策划：活字文化

中信出版社

2018年05月

🔚

给孩子

由诗人北岛发起并主编的“给孩子”系列

推出的线上儿童阅读推荐平台，

持续"给孩子一部好作品"。

微信公众号ID ： tochildren

转载：联系后台 | 入微信群请加：missfanyi

▼   点击文末"阅读原文"，点亮更多精彩！