都是染色體複製惹的禍
人們有個印象，總以為生命應該是完美無缺的。但有個科學家不信這個邪，她的名字叫做伊麗莎白•布萊克本（Elizabeth Blackburn）。她想搞清楚一個問題：染色體是如何保持長度的？
原來，當DNA複製的機理被搞清後，科學家們發現這套複製系統顯得非常的笨拙，每當複製到染色體末端的時候總會有一小段DNA註定會被漏掉。雖然這小段DNA 只有20幾個鹼基對，比起動輒含有上億個鹼基對的染色體來說簡直微不足道。但如果染色體使用這套系統長年累月地複製下去，勢必會越來越短，直到消失。
當然，這件事沒有發生，顯然哪裡出了問題。那麼，是不是染色體還有另一套更加完美的複製系統呢？這個解釋能夠滿足那些相信生命完美的人，可惜事實證明他們錯了。布萊克本發現每條染色體的末端都有一段沒用的DNA，丟了也不會影響染色體的功能，這就是端粒。有了端粒的保護，染色體就可以繼續複製下去而不會丟失重要信息。
不過，端粒再長也總有被耗盡的那一天，這就是為什麼細胞複製不能無限期進行下去的主要原因。那麼，那些需要無限期複製下去的細胞（比如幹細胞）怎麼辦呢？為瞭解決這個難題，生命又進化出了一個看似很笨的辦法：用端粒酶來修補被磨損的端粒。
這個解釋聽起來很囉嗦對吧？沒錯，事實就是這麼複雜。生命用一種看起來很笨拙的方式解決了這個難題，其代價之一就是癌症。通常情況下，體細胞內是沒有端粒酶的，於是細胞分裂次數超標後端粒就會被磨損殆盡，細胞便自動死亡了。但癌細胞想辦法活化了自己的端粒酶，不斷修補端粒，終於使自己獲得了無限繁殖的能力。
這個故事的結局是完美的。布萊克本以及另外兩名做出重要貢獻的科學家因為找到了這個染色體複製難題的答案而獲得了今年2009的諾貝爾醫學和生理醫學獎。
這個發現是在上世紀80年代做出的。後來又有人運用同樣的思路解決了另一個類似的難題。
這就要從Y染色體說起啦。眾所周知，Y染色體是男人的象徵。每個男人都有一個X和一個Y，女人則有兩個X。 X染色體有1.5億個鹼基對，幾乎和其它22條染色體一樣長。但Y染色體就比較短，只有6000萬個鹼基對。
X和Y不但長度不一，內容也幾乎完全不同，於是問題就來了。原來，染色體是依靠DNA重組的辦法修復自身的錯誤的。簡單來說，細胞內兩條配對的染色體會沾在一起，彼此交換信息，修正錯誤。男人體內的X染色體雖然沒對可配，但它總有受孕和女人X染色體結合那一天，便可以在那裡完成修復工作。 Y染色體就沒那麼幸運了，通常情況下一條Y染色體從來不會和另一條Y染色體碰面，於是有人驚呼，這樣下去Y染色體上的錯誤越積越多，總有一天會氣絕身亡的！
記性好的讀者也許還記得，幾年前媒體曾經爆炒過這個悲觀的預言。同樣有人會問：生命不會這麼笨的吧？ Y染色體肯定有自己一套獨特的修復機制，避免了悲劇的發生。
這樁懸案終於在2003年得到了解決。有個名叫大衛•佩奇（David Page）的美國科學家和同事們發現Y染色體上有8段迴紋針結構，也就是DNA序列正讀反讀都一樣。當時他立刻就想到，這就是Y染色體自我保護機制的秘密所在。實驗證明他是對的，這種迴紋針結構可以自己和自己配對，形成一個看似「髮夾」的結構。 DNA修復機制一見到這種發卡結構，便會立刻開始工作，修復錯誤的信息。
換句話說，Y染色體並沒有進化出屬於自己的獨特的修復機制，而是用一種看似很笨的辦法，借用了其它染色體的修復機制，保住了自己的一條小命。
這個故事還沒有完。就在2009年9月3日，著名的《細胞》（Cell）雜誌刊登了佩奇教授的一篇新文章，解決了另一個難題。和端粒的故事一樣，一個看似很笨的辦法往往真的很笨。 Y染色體上的迴紋針結構畢竟屬於一種特例，它的存在有時會讓細胞分裂過程出現故障，形成一種異常的Y染色體。這種Y染色體好似雙頭怪物，一人身上帶有兩個著絲粒（正常染色體只有一個著絲粒）。科學界很早就知道雙頭怪物的存在，但一直不明原因。佩奇教授提出了合理的解釋，原來這就是迴紋針結構在作怪。至於說迴紋針結構為什麼會導致雙頭怪物的出現，個中原因實在是太複雜，可以另寫一篇生命起源的八卦了。
總之，佩奇教授找出了原因，並發明了一種基因檢測術，能夠快速檢測出雙頭怪物的存在。他和同事們分析了2380名患有生育障礙，以及染色體畸形的病人，發現其中有51人體內帶有這個雙頭怪。
最有意思的是，佩奇教授發現其中有18人從解剖學上看完全是女人！原來，雙頭怪會導致病人出現性別異常，這樣的人外表看似女人，有陰道和子宮，但體內同時也帶有男人的性腺。怎麼樣，這種病聽起來很熟悉吧？前一陣鬧得沸沸揚揚的破世界紀錄的短跑金牌主角，南非運動員塞門亞好像就是這種雙性人。
這兩個故事告訴我們一個道理，生命不是完美無缺的，而是充滿了各種遺憾。事實上，這兩個案例從另一個角度證明，生命一直在進化，高等生物的很多看似複雜的功能其實是從低等生物進化而來的。進化最簡單的方式是疊加，而不是另起爐灶，所以才會出現這樣令人「啼笑皆非」的事情來。
原來，當DNA複製的機理被搞清後，科學家們發現這套複製系統顯得非常的笨拙，每當複製到染色體末端的時候總會有一小段DNA註定會被漏掉。雖然這小段DNA 只有20幾個鹼基對，比起動輒含有上億個鹼基對的染色體來說簡直微不足道。但如果染色體使用這套系統長年累月地複製下去，勢必會越來越短，直到消失。
當然，這件事沒有發生，顯然哪裡出了問題。那麼，是不是染色體還有另一套更加完美的複製系統呢？這個解釋能夠滿足那些相信生命完美的人，可惜事實證明他們錯了。布萊克本發現每條染色體的末端都有一段沒用的DNA，丟了也不會影響染色體的功能，這就是端粒。有了端粒的保護，染色體就可以繼續複製下去而不會丟失重要信息。
不過，端粒再長也總有被耗盡的那一天，這就是為什麼細胞複製不能無限期進行下去的主要原因。那麼，那些需要無限期複製下去的細胞（比如幹細胞）怎麼辦呢？為瞭解決這個難題，生命又進化出了一個看似很笨的辦法：用端粒酶來修補被磨損的端粒。
這個解釋聽起來很囉嗦對吧？沒錯，事實就是這麼複雜。生命用一種看起來很笨拙的方式解決了這個難題，其代價之一就是癌症。通常情況下，體細胞內是沒有端粒酶的，於是細胞分裂次數超標後端粒就會被磨損殆盡，細胞便自動死亡了。但癌細胞想辦法活化了自己的端粒酶，不斷修補端粒，終於使自己獲得了無限繁殖的能力。
這個故事的結局是完美的。布萊克本以及另外兩名做出重要貢獻的科學家因為找到了這個染色體複製難題的答案而獲得了今年2009的諾貝爾醫學和生理醫學獎。
這個發現是在上世紀80年代做出的。後來又有人運用同樣的思路解決了另一個類似的難題。
這就要從Y染色體說起啦。眾所周知，Y染色體是男人的象徵。每個男人都有一個X和一個Y，女人則有兩個X。 X染色體有1.5億個鹼基對，幾乎和其它22條染色體一樣長。但Y染色體就比較短，只有6000萬個鹼基對。
X和Y不但長度不一，內容也幾乎完全不同，於是問題就來了。原來，染色體是依靠DNA重組的辦法修復自身的錯誤的。簡單來說，細胞內兩條配對的染色體會沾在一起，彼此交換信息，修正錯誤。男人體內的X染色體雖然沒對可配，但它總有受孕和女人X染色體結合那一天，便可以在那裡完成修復工作。 Y染色體就沒那麼幸運了，通常情況下一條Y染色體從來不會和另一條Y染色體碰面，於是有人驚呼，這樣下去Y染色體上的錯誤越積越多，總有一天會氣絕身亡的！
記性好的讀者也許還記得，幾年前媒體曾經爆炒過這個悲觀的預言。同樣有人會問：生命不會這麼笨的吧？ Y染色體肯定有自己一套獨特的修復機制，避免了悲劇的發生。
這樁懸案終於在2003年得到了解決。有個名叫大衛•佩奇（David Page）的美國科學家和同事們發現Y染色體上有8段迴紋針結構，也就是DNA序列正讀反讀都一樣。當時他立刻就想到，這就是Y染色體自我保護機制的秘密所在。實驗證明他是對的，這種迴紋針結構可以自己和自己配對，形成一個看似「髮夾」的結構。 DNA修復機制一見到這種發卡結構，便會立刻開始工作，修復錯誤的信息。
換句話說，Y染色體並沒有進化出屬於自己的獨特的修復機制，而是用一種看似很笨的辦法，借用了其它染色體的修復機制，保住了自己的一條小命。
這個故事還沒有完。就在2009年9月3日，著名的《細胞》（Cell）雜誌刊登了佩奇教授的一篇新文章，解決了另一個難題。和端粒的故事一樣，一個看似很笨的辦法往往真的很笨。 Y染色體上的迴紋針結構畢竟屬於一種特例，它的存在有時會讓細胞分裂過程出現故障，形成一種異常的Y染色體。這種Y染色體好似雙頭怪物，一人身上帶有兩個著絲粒（正常染色體只有一個著絲粒）。科學界很早就知道雙頭怪物的存在，但一直不明原因。佩奇教授提出了合理的解釋，原來這就是迴紋針結構在作怪。至於說迴紋針結構為什麼會導致雙頭怪物的出現，個中原因實在是太複雜，可以另寫一篇生命起源的八卦了。
總之，佩奇教授找出了原因，並發明了一種基因檢測術，能夠快速檢測出雙頭怪物的存在。他和同事們分析了2380名患有生育障礙，以及染色體畸形的病人，發現其中有51人體內帶有這個雙頭怪。
最有意思的是，佩奇教授發現其中有18人從解剖學上看完全是女人！原來，雙頭怪會導致病人出現性別異常，這樣的人外表看似女人，有陰道和子宮，但體內同時也帶有男人的性腺。怎麼樣，這種病聽起來很熟悉吧？前一陣鬧得沸沸揚揚的破世界紀錄的短跑金牌主角，南非運動員塞門亞好像就是這種雙性人。
這兩個故事告訴我們一個道理，生命不是完美無缺的，而是充滿了各種遺憾。事實上，這兩個案例從另一個角度證明，生命一直在進化，高等生物的很多看似複雜的功能其實是從低等生物進化而來的。進化最簡單的方式是疊加，而不是另起爐灶，所以才會出現這樣令人「啼笑皆非」的事情來。
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