癌症的本质是什么?基因为什么会突变?什么因素让基因突变增多?

文 / 微知科普
2020-11-11 10:52

从本质上来说,癌症是一种基因疾病。和外源的细菌、病毒感染不同,癌症是人体自身细胞由于基因突变而“离经叛道”,突破细胞的控制机制,获得无限分裂能力而形成的疾病。

那么,基因为何会发生突变呢?我们要先了解一下基因的载体—脱氧核糖核酸(DNA)。讲到DNA,自然要提到生命的遗传密码。如果生命是一本书,那么这本书里只有4个字母—ATGC,也就是组成DNA的4个碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)。这4个字母通过不同的排列组合形成的遗传密码,是地球上复杂多变的生物的共同蓝图。小至细菌、病毒,大至动物、植物,生命使用的都是同一种语言,其奇妙性足以让所有人类的语言显得苍白。

DNA由两条单链结合而成,每条单链的骨架由无数核苷酸(脱氧核糖+磷酸)以磷酸二酯键连接形成,核苷酸上携带碱基。两条DNA单链通过其碱基一一配对并紧紧结合在一起,形成双链DNA,类似我们衣服上的拉链。不过,碱基不是随便配对的,而是讲究门当户对,即碱基的互补配对原理。也就是说,一根单链上的A只能和另一根单链上的T成双,而C只能和G成对。如此形成的DNA双链,在化学键的作用下自然产生了螺旋状结构,即我们熟知的DNA双螺旋。

在细胞分裂的过程中,DNA必须先复制,保证两个子细胞各得一套遗传物质。在复制程中,DNA的双链会打开,分别作为模板,依据碱基互补配对原则各自合成一条互补链。由此,一条母链形成了两条子链。从理论上来说,子链和母链的碱基序列完全相同,从而实现遗传物质的保真。

当然,这只是理论上的解释,实际的情况就比较复杂了。有各种内因和外因会导致DNA复制出现错误,从而形成基因突变。

先说外因。比如,能量比较大的辐射(如紫外线),就像小炮弹不停砸在DNA上,可以砸出各种损伤,甚至能把DNA砸断。还有大名鼎鼎的香烟焦油,里面包含7000多种化学物质,其中260多种是致癌物。这些物质喜欢和DNA“套近乎”,有的挤到DNA怀里(化合物插到碱基中间),有的直接和DNA反应形成加合物(两个或多个不同的分子,通过互相加合得到的产物),这会导致DNA化学结构改变,在复制时形成碱基配对错误,产生突变。

再看内因。DNA复制是一个极其精确的过程,大概每复制1亿个碱基才会产生一个错误(在每秒聚合1000个碱基的高速运转下)。为了对付复制错误,细胞配备了一整套高度复杂、完善的修复体系,可以修复99%的复制错误,让复制错误降到平均每100亿个碱基才出现一次。不过,错误率虽低,但仍然不是零差错,复制错误在所难免。最终,这些错误会被带到子细胞中,产生基因突变。

其实,我们不能说基因突变是“坏东西”,因为没有突变就没有进化,就没有五花八门的生物种类,也不会有人类。对于生物进化来说,基因突变实在太重要了。我们首先应该感谢基因突变,但是变得太多,变得不是地方,就不好了。基因突变太多,就有可能涉及那些控制细胞分裂和死亡的基因,这些基因一旦发生突变,则容易诱发癌症。

那么,什么因素会让基因突变增多呢?

首先,是你的寿命。基因突变就像存钱,是累积的,活得越长,存得越多。因此癌症更容易在老年人中发生。当然,你也不能为了减少基因突变,就劝人活得短一点,所以这个因素只能无视。

其次,是你的生活态度。你活得随性洒脱,烟酒来者不拒,辐射不予考虑,哪里危险哪里去,基因突变的可能性自然也随之升高。

最后,就是运气了。突变多当然不好,突变的位点也很重要。当突变不幸发生在一些关键的基因上,得癌症的概率可能暴涨。比如,如果负责DNA修复的蛋白质发生突变,导致DNA修复体系无法工作,DNA复制错误将瞬间增加数倍(最高可达到100倍),基因突变数量则会呈指数级增长。