新冠病毒已经突变？你体内的DNA此刻也许也在突变

新冠病毒是否已经发生突变？如何突变？这是目前学界研究的焦点之一。3月3日，中国科研团队最新发现显示：新冠病毒已于近期产生了149个突变点，并演化出了两个亚型，分别是L亚型和S亚型。研究发现，在地域分布及人群中的比例，这两个亚型表现出了很大差异。其中S型是相对更古老的版本，而L亚型更具侵略性传染力更强。从占比上看，L亚型更为普遍达到70%，S亚型占30%。

中国科学院主办的《国家科学评论》（National Science Review）于3月3日发表的论文《关于SARS-CoV-2的起源和持续进化》（On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2）。

突变是指病毒在传播过程中复制自己时产生的变化。在生物界， 以及生命演进的舞台上，“基因突变”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。

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。其实， 这就是达尔文生物进化论的核心。

那么，

• 到底基因突变是怎么发生的？

• 生物体的基因突变对其自身以及物种的演化而言有着怎样的意义？

• 所有的基因突变都是往好的或者坏的方向突变吗？

• 我们的身体里此刻或许就在发生基因突变，为什么对我们并没有什么影响？

下面，让我们跟随华裔古生物学家苗德岁、《给孩子的生命简史》作者苗德岁，去了解基因突变这一生命演化的神奇现象——

突变是演化的原材料

○

苗德岁

（本文摘编自《给孩子的生命简史》）

苗德岁

首位获“北美古脊椎动物学会罗美尔奖”的华裔学者，博士后，拥有地质学与动物学双博士学位。本科就读于南京大学地质系，后在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获得理学硕士学位。1982年赴美学习，曾在加州大学伯克利分校进修，后获怀俄明大学地质学、动物学博士学位，芝加哥大学博士后。1989年至今供职于堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所。1996年至今任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员。

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。

马的进化

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”。

可是，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。

基因突变的三种性状

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。

镰刀形红细胞贫血症（Sickle Cell Anemia）是一种人体红细胞中基因突变引起的遗传病。患病者的血液红细胞表现为镰刀状，其携带氧的功能只有正常红细胞的一半，主要症状为贫血，迄今为止还没有能真正治愈的药物。

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。 

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。

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”。

对基因突变的研究成果

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。

兰斯基在做细菌实验

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。

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。

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。

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。

诱发基因突变的因素有哪些？

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。

相关阅读

《给孩子的生命简史》

[美]苗德岁 著

丛书：“给孩子”系列

策划：活字文化

中信出版社

2018年05月

（点击书封可购买）

知名古生物学家苗德岁撰写，为孩子拉开生命进化的序幕，深入了解地球生命演进的奥秘。一本书，告诉孩子“我从哪里来”，解答孩子对自我的好奇。

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