【科學講堂】開發新基因點出新技能- 香港文匯報 - 香港文匯報

mmasihpagi.blogspot.com

■鱈魚有一種特別的反冷凍基因，令牠們的身體不會受結冰所影響。資料圖片

以往跟大家討論過很多次基因對生命的影響：基因控制了我們的身體如何運作，而物種的演化，也是伴隨基因的轉變。在改變基因這方面，一直以來我們以為生命是比較「環保」的：新的基因，看來都是從已在使用中的基因複製、拼湊而來。然而，近年我們已經發現，生命其實也可以很有創意，新的基因，也不一定是從舊有的基因「循環再用」而來的。

基因憑空出現幫助鱈魚抗寒

在北冰洋生活的鱈魚，是這個課題中的一個有趣例子：眾所皆知，北冰洋十分寒冷，溫度可達攝氏零度左右。如此低溫，其實已足夠凍傷不少魚類，但在那裏生活的鱈魚卻不受影響：牠們的血液及組織中有一種特別的蛋白質，專門阻止身體中開始形成的微小冰粒繼續擴大，因此牠們的身體不會受結冰所影響。

科學家們自然很好奇這樣的身體機能是如何出現的，相關的基因又是怎樣演化出來的？為此，科學家們對比了其他近親魚類的基因群組，希望能藉此看出這種「反凍」基因演化的過程。然而結果卻出人意表：鱈魚的近親根本就沒有這種反冷凍的基因；感覺上是這種基因憑空在鱈魚身上出現的。而且鱈魚並不是唯一的例子：這幾年科學家們也在果蠅、老鼠、農作物及人類身上找到類似的情況；有一些甚至是在大腦或癌細胞中出現。

這些新的基因究竟是從哪裏來的呢？總不可能真的如魔術般「憑空出現」吧？如前所述，生命大多是運用已有的基因，再製造出新的版本：在複製的時候，可能是錯誤地多造了幾份；又或是原有的基因被弄斷了、移位了。這些多餘的版本再經由突變慢慢地演變，在身體中產生新的功用，變成了新的基因。不過在生物的細胞核中，並不是只有這些有特定功能的基因：還有很大量的DNA好像就只是「純粹地存在」，沒有什麼明確的功用。

保守改良易成功從零開發學新招

鱈魚的反冷凍基因及其他相類的例子，應該就是來自這些「無所事事」的DNA，在偶然的機會下身體「讀取」了這些DNA，從而造出相應的蛋白質。這些蛋白質對身體的影響自然「禍福難料」：不過倘若這些蛋白質對生物有用，能夠增加牠們生存、繁殖的機會，那麼能夠製造這些蛋白質的個體就會較容易存活下來，最終甚至將製造這些蛋白質的DNA納入正規的基因之中；假如這些蛋白質對生物無用或是有害，擁有它們的個體並無優勢，能夠製造這些蛋白質的能耐也就不一定會遺傳給後代了。

簡而言之，其實這也就是物種演化的機制。

這些由「另類」方法製成的基因，它們的功用也是多種多樣：在阿拉伯草身上，一段這類的基因就負責幫助製造澱粉；在酵母細胞的身上，另一些這類的基因就幫助牠們生長。

在人體之中，我們已發現了一段這類的基因在老年痴呆病者的腦中較為活躍；過往的研究，更顯示這段基因與服用尼古丁的習慣有關。

製造新基因的兩種方法，看來各有千秋，從已在使用的基因之上加以改良，自然成功率較高，不過卻相對保守；從還未運用的「DNA倉庫」中開發出新的基因，自然風險較高，不過卻往往能奇兵突出，另覓蹊徑，發展出如鱈魚反冷凍基因的成功例子。生命適應環境的靈活真的不容小覷呢。

■張文彥香港大學理學院講師

短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。

讀文匯報PDF版面

Let's block ads! (Why?)