《人类六万年》——DNA序列和线粒体

天书的解读

DNA序列类似其他字符系统,例如语言、数字、计算机二进制码或莫尔斯电码等,这些DNA序列的符号本身没有任何意义,符号的顺序却蕴藏着大量的信息

DNA始终“住在”染色体里,维持遗传信息和发布指令,由RNA和蛋白质执行所有工作。20种氨基酸组成了无数种蛋白质,DNA的指令规定了蛋白质中20种氨基酸的顺序,精确地决定了该种蛋白质的最终的形状和功能,因而决定了某一组织或器官的形状和功能,直到制造出一个完整的人体。

4个字母组成的DNA序列构成30亿个核苷酸,打印出来是一部巨大的“天书”。

每3个字母,代表20种氨基酸里的一种,于是细胞按照3个字母一组阅读这些DNA代码

每个3符号组,称为一个三联体,与20个氨基酸中的1个氨基酸对应:

ATG:氨基酸甲硫氨酸;

ACC:苏氨酸;

TCC:丝氨酸;

TTC:苯丙氨酸。

一般认为,10亿根骨头中只有1根骨头可能形成化石。

黑人的皮肤

人类是没有皮毛保护的生物,所以,沉积在皮肤下的黑色素成为人类的一个保护层——防止非洲炙热的阳光晒伤皮肤,因为黑色素能挡住紫外线。

涉及肤色的遗传基因很多,其中发挥主要作用的是一个叫MC1R(黑皮质素1号受体),或称MSHR(黑素细胞刺激荷尔蒙受体)。黑色皮肤的形成来自自然选择的压力:因为人类需要更多的黑色素保护皮肤。所以,热带地区的人们的皮肤下沉积了大量的黑色素。

6万年前,人类走出非洲,进入紫外线少得多的地区,自然选择的压力颠倒过来,人类需要更多的紫外线——这时,MC1R基因发生突变:人类必须吸收更多的紫外线才能合成维生素D,皮肤太黑的孩子会缺乏维生素D,无法生成健康的骨骼。

女性线粒体DNA的故事

根据生物多样性分析计算得到的“夏娃”的年龄比“亚当”的时代久远,并非历史的真实。远古时代,只有少数男性与多数女性结合,很多男性没有能力抢夺配偶和留下后裔。

此外,男性负责狩猎,死亡概率较高,或者没有生下儿子,所以很多Y染色体血统绝嗣了;女性负责采集,死亡概率较低,线粒体DNA血统留下的数量和机会更多。

6万年前人类走出非洲之后,仅仅经历了大约2 000代。6万年,2000代,只是遗传学上的一瞬间。从外貌、语言到文明,人类的难以置信的多样性,才是我们智人这个物种的最大特点之一。

18世纪,瑞典的科学家卡尔·冯·林奈尝试将世界上的生命进行分类拼图。

林奈创造出现代的系统命名法,他把生命分为两个界:植物界和动物界,然后在下面又分为门——纲——目——科——属——种。

其他的生命,例如原生生物(单细胞生物)和真菌等,现在已经从林奈当时划分的“植物界”分化出来,成为单独的界。还有一个界,当时被林奈完全忽略了,即原核生物界。这是德国的恩斯特·海克尔(1834-1919)提出的,显微镜技术终于进步到可以识别这些微小的生命组织。

林奈的分类体系蕴含着一种正确的假设:任何生命组织,仅仅属于某一实体的成员,一个生命组织不可能既属于植物又属于动物。20世纪的研究证实,所有生命组织都是各种动物到细菌的“组合”,至少在分子层次上全部都是如此。人类也是多种生物的“组合”。仅由女性遗传的线粒体DNA,正是一个太古时代的古细菌。

现在的生物分类,早已远远超出了林奈时代的两个界——植物和动物两界,已经被生物界正式扩展为三个域、八个界,外加病毒(这种分域和分界仍在继续争议中)。在新的生物分类中,人类变成范围更广泛的“细胞生物——真核域——动物界——灵长目——人科”的幸存的唯一的一员。

线粒体在大约十几亿年前是一个自由生活的细菌,不知道什么原因,也无法确定是什么时候进入了哺乳动物的细胞里,开始半独立“自治”,负责生产能量。线粒体的功能是利用氧气制造能量。细胞越有活力,需要的能量越多,包含的线粒体也越多。

线粒体生产的是高能分子ATP。

我们身体的100万亿个细胞里的线粒体生产的ATP的数量很大,每天的产量大约相当于人类体重的一半,具体数量至今还没有权威的统计。有机组织做任何事情都用ATP作为能源,比如心肌收缩、看书时视网膜神经冲动、大脑进行思考等,人类的体温也是依靠ATP来维持在大约37℃的恒温。

无污染的环境中的清新空气比再好、再多的食物都更加重要。

线粒体DNA

线粒体DNA只有16 569个核苷酸,这与拥有6 000万个核苷酸的Y染色体DNA相比确实非常小。

随着细胞的分裂和复制,无论女性的线粒体的DNA,还是男性的细胞核里的Y染色体DNA,都会偶尔产生一些简单的错误,造成DNA的改变,称为突变。。细胞的错误校正机制能够修正绝大部分错误,只有一小部分突变会逃过这种监督机制,保存下来。这些突变,如果发生在产生卵子和精子的生殖细胞里,就会遗传给下一代。发生在身体其他细胞中的突变,则不会遗传给下一代。

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作者:玉兰
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来源:TechFM
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