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如果一个人全身的DNA全部瞬间断裂或者失活会怎么样? 第1页

  

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谢邀,这是一个很好的问题,脑洞非常大。

从这个脑洞出发,跟大家聊聊

①电离辐射对DNA的损伤作用;

②DNA对生物体的重要作用;

③一个人全身的DNA全部瞬间断裂或者失活会怎么样。


快速高效地破坏生物体DNA,强电离辐射是一个最佳选择。

所谓电离辐射,即可以简单理解为“可以使物质发生电离作用”的辐射。电离辐射所携带的能量足以使物质原子或分子中的电子成为自由态,从而使这些原子或分子发生电离,这种现象就叫做电离作用。

*注:辐射分为电离辐射和非电离辐射。前者因为有电离作用,所以对DNA有损伤作用,因而有可能导致基因突变,最终引起致癌作用,包括宇宙射线、X射线和放射性物质发出的放射线。而非电离辐射则不具备使物质电离的能力,是相对安全的,包括紫外线,红外线,无线电和微波等。所以手机离头部太近可以引起脑瘤什么的都是无稽之谈。

首先,电离辐射是怎么破坏DNA的呢?

学过高中生物的都知道,DNA是双螺旋结构的。有四种碱基——鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A),以互补配对的形式通过氢键连接使两条DNA单链组成双螺旋。但是每条单链上的碱基是如何连成链条的呢——答案是磷酸分子:

如果生物体暴露在电离辐射下,射线将对DNA造成直接损伤和间接损伤。间接损伤是通过电离DNA分子周围的其他分子(主要是水分子),形成大量自由基,从而对DNA结构造成破坏。

这些破坏可以:

①使脱氧核糖分子之间的磷酸二酯键断裂,或者导致脱氧核糖分子分解,从而引起DNA链条的断裂。这是最严重的破坏,没有之一。DNA链条发生双链断裂或者单链断裂。其中双链断裂修复非常困难,甚至引起修复错误。如果遭受的放射线剂量非常大,甚至可以引起DNA多处断裂,彻底无法修复。

②碱基分子变性(失去其原有承载遗传学信息的功能)

③DNA-蛋白质交联,这就会引起DNA的失活和染色体的畸形。

所以电离辐射如果强度足够大,就可以引起DNA无法修复的断裂——也就是提问中说的“全部瞬间断裂或者失活”。

如果上面三条看不懂,直接看下面动图吧:


DNA对生物体的意义是什么呢?

首先,大家都知道,DNA承载的是生物的遗传信息。生物体的形态和功能信息都储存在DNA分子那浩如烟海的碱基序列当中。人类的全部31.6亿个DNA碱基对,如果保存为.txt格式,就足有3个Gb。生物体的诞生、生长发育、生理活动等所有生命活动都是由这个txt文档决定的。

DNA决定了生物体的各种生命活动:生物体长什么样子,某个细胞管什么用,某个细胞什么时候死掉......所有这些都被DNA控制着。

而且我们全身有40-60万亿个细胞,每天都有大量细胞死亡,每天也有大量细胞产生。

例如我们血液中的红细胞平均寿命120天

白细胞根据分型不同能活3-12天

血小板能活一两周

表皮细胞一般活不过3天,小肠上皮也至多3-6天,味蕾上的细胞能活10天。就算是相对长寿的肝细胞也只能活5个月......

这些填补死亡细胞空缺的新生细胞,就是靠DNA的引导复制产生的。

不仅仅是细胞,调节生命活动的酶类也是DNA引导合成的。这些与生命活动息息相关的蛋白质分子(个别酶不是),与人体的健康息息相关。事实上有些严重的疾病可能就是因为某一个酶的缺失引起,更何况全部的酶损耗后都得不到补充呢?

单一酶缺乏可以引起的疾病,轻则如乳糖不耐(没有乳糖水解酶,无法消化乳制品中的乳糖引起腹痛腹泻等症状),重则如酪氨酸羟化酶缺乏引起婴幼儿帕金森病症状。假如所有酶的合成都停止了,生命何以为继?


一个人全身的DNA全部瞬间断裂或者失活会怎么样

当细胞死去,没有新的细胞补充进去......人体将变成一副行走的尸体。这时你的神经系统和循环系统或许还能维持工作,让你神志还比较清醒。但血液系统、免疫系统和其他各个系统的功能都会出现衰竭,肉体开始坏死、出血无法控制。你将看到肉体的崩坏、感到撕心裂肺的疼痛,但所有的医学手段都对此无能为力。

高能预警一波



下面是个丧尸的图




受到强电离辐射的人会因为DNA全部破坏,造成所有细胞的复制再生完全终止,而苟活下来的细胞也会因为酶的损耗无法被及时补充,其功能逐渐衰竭。

人类文明史曾经在1986年走到过重大灾难的边缘。那年的4月26日凌晨,切尔诺贝利核电站的四号反应堆发生事故,堆芯从330℃骤然升至2000℃,引起爆炸和严重的放射性物质泄漏。放射性烟尘和放射性水蒸气将被季风吹到整个欧洲,乃至全球。一场史无前例的核危机也迫在眉睫。

事故曾一度被瞒报,直到瑞典发现大气中核放射物质骤增时,苏共当局才如梦初醒,立刻派遣苏联红军前往救灾一线,很多战士在完全知情的情况下仍然自愿进入受核污染最严重的地区进行封堵工作。

根据切尔诺贝利清理协会的报告指出,组织里大约有600,000名清理人,当中就有10%清理人牺牲,165000名残废。接触放射线最多的三人(潜水通过冷却槽)在完成任务后的几天内就去世了。接触放射线少一些的也在两个月内去世。还有很多人因为放射线造成的DNA损伤引发癌症......

最后,这些英雄的故事被简简单单凝聚在一个小小的勋章上面:

最后,一座巨大的混凝土石棺罩住了4号反应堆,放射性物质泄漏终于被封堵。人类最大规模的核灾难终于画上了句号。


这个问题的脑洞非常大,探索脑洞的过程会让人学到更多知识,但回顾这段历史,却让人心情沉重。那三位受到辐射剂量最大的英雄,我无法想象他们志愿接受自杀式任务时的心境。他们受到的核辐射,绝对足以让全身的DNA被破坏殆尽,在成功关闭水阀,拯救世界后的几天里相继痛苦地离世。所以他们三人也就给了这个问题最生动的答案。

但是,这个答案,也太沉重了。

向拯救世界的英雄致敬,希望大家记住他们的名字:

鲍里斯·巴拉诺夫

瓦列里·别斯帕罗夫

阿列克谢·阿纳年科

PS,记不住名字就记住事迹吧,嘿嘿。

感慨一下:

1986年,距离苏联解体也不过还有五年而已。即使国家积弊丛生如此,当苏维埃发出号召,依旧不乏死士。有句话讲得特别有道理,曾经伟大的民族绝不会走向沉沦,它只能被消灭。


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这个问题……著名科(大)普(段)作(子)家(手)XKCD早就回答过了

以下为兰道儿·门罗作品《what if?》中《消失的DNA/NO MORE DNA》的内容。

Q.虽然听上去有点吓人,但……如果一个人体内的 DNA突然消失了,那么他还能活多久? ——尼娜·查尔斯特




A.如果你失去了身体内的所有 DNA,你的体重会在一瞬间减少 150克。减肥 150克我不建议通过这种方式减肥。要想减掉 150克体重有更简单的方法,包括:

·脱掉 T恤。

·撒尿。

·理发(如果头发很长的话)。

·献血,记得在抽满150毫升血液后在抽血管上打个结,告诉医生就只献这么多血。

·拿着一个直径 76厘米、装满氦气的气球。

·砍掉手指。

如果你从极地跑到热带地区去,你的体重也会减轻 150克。原因有两个:其一,地球的形状是这个样子的:

你站在北极时离地心的距离比你站在赤道时离地心的距离近 20千米,因此在北极时你受到的地心引力更大一些。

此外,站在赤道上时,你还会被离心力往外甩。

这两个因素合在一起的结果就是,如果你在极地和赤道地区来回跑,那么你的体重就会增加或减少 0. 5%。

这里我关注体重的原因在于,当你身体内的 DNA消失时,物质的损失并不是你第一个注意到的东西。有可能你会感觉到什么,由于每个细胞轻微收缩而产生的一股小而均匀的冲击波,但也有可能你什么感觉都没有。

如果失去 DNA时你处于站立状态,你可能会轻微抽搐一下。因为当你保持站立姿势时,身上的肌肉在不停微调以保持你的直立状态。肌肉纤维产生的力不会因为 DNA的消失而发生变化,但这股力作用于的物体(你的肢体)的质量会发生变化。由于力等于质量乘以加速度,因而许多身体部位都会产生很小的加速度。

之后,你可能会感觉一切如常。

一小段时间。


毁灭天使

从来没有人失去过体内所有的 DNA,所以我们在这里并不能准确地知道之后会发生什么。但我们可以通过蘑菇中毒来对失去 DNA的后果有一些大致的认识。

白毒伞是一种发现于北美洲东部的蘑菇,它和在美国与欧洲发现的相似品种的蘑菇并称为人们常说的“毁灭天使”

毁灭天使是一种白色的小型蘑菇,外表看起来人畜无害。如果你像我一样被告知不要吃野外找到的蘑菇,白毒伞的存在就是原因之一。

如果你吃了一个毁灭天使蘑菇,当天你可能毫无感觉。然而到了深夜或者第二天早上,你会出现一些类似霍乱的症状——呕吐、腹痛以及严重的腹泻。之后你会感觉症状有所缓解。

当你感觉症状缓解的时候,造成的损害很可能已经不可逆转了。白毒伞蘑菇含有毒伞肽,会侵入用来从 DNA读取信息的酶,扰乱酶的正常活动,使得细胞无法按照 DNA信息进行活动。

毒伞肽会对任何吸收它的细胞造成不可逆的伤害。我们身体绝大部分都是由细胞构成的,所以这可不是一个好消息。这种毒素的致死原因一般是肝衰竭或肾衰竭,因为这些敏感的器官是毒素最先聚集的地方。有时候,对病人进行重症监护并进行肝脏移植可以拯救病人的性命,但相当一部分吃了白毒伞的人最后都被毒死了。

白毒伞中毒最吓人的是病程进入“行尸走肉”阶段,在这个阶段你似乎感觉不错(甚至感觉病情有所好转),但此时你身体中的细胞正在累积不可逆的致命损害。

这是典型的 DNA损伤症状,从中我们可以一窥丢失所有 DNA的人的悲惨后果。

如果再看看化疗和放疗这两种 DNA损害的例子,你就会有更真实的认识。


放疗与化疗

化疗药物非常粗暴。虽然一些药物的靶向性比其他一些药物要好,但许多药物就是粗暴地干扰一切细胞分裂。这种药物能够选择性地杀死癌细胞,而不是给病人和癌细胞以相同伤害的原因在于,癌细胞每时每刻都在分裂,而绝大多数正常的细胞都只是间歇性地分裂。

一些人体细胞确实会时常分裂。分裂最频繁的细胞位于骨髓这个人体造血工厂内。

骨髓对于人类免疫系统也是至关重要。没有了骨髓,我们就失去了制造白细胞的能力,我们的免疫系统也会随之崩溃。化疗会对免疫系统造成损害,使得癌症病人无法抵御游离感染。

我们体内还有其他几种频繁分裂的细胞。我们头发的发囊和胃黏膜都在持续分裂,这也是为什么化疗会造成脱发和恶心。

阿霉素是最常用也是最强力的化疗药物之一,它可以随机把 DNA不同片段连接到一起,缠住它们,这就像你往一个毛线球上滴超级胶水一样,它能把 DNA粘成无用的一团。阿霉素在使用几天后就会表现出早期副作用,包括恶心、呕吐以及腹泻,这也不难理解,因为这种药物杀死了消化道中的细胞。

全身 DNA丢失也会类似地造成细胞死亡,症状也很有可能和上面说的相似。


辐射

大剂量的伽马辐射也会对你的 DNA造成损害。辐射中毒可能是最接近尼娜设想的情形的现实损害了。和化疗一样,对辐射最为敏感的细胞是你的骨髓,紧随其后的是你消化道中的细胞。

辐射中毒和“毁灭天使”中毒一样有一段行尸走肉般的潜伏期,在这段时间里你的身体仍然在运作,但无法生产新的蛋白质,免疫系统也在崩塌。

在严重的辐射中毒病例中,免疫系统崩溃首要致死原因。失去了白细胞供应,身体无力抵御感染,即使是最普通的细菌也能进入体内胡作非为。


结论

丢失体内全部 DNA最有可能造成腹痛、恶心、眩晕、免疫系统迅速崩溃,几天甚至几个小时之内就会因为急性全身感染或全身器官衰竭而死亡。

不过,至少我们还有一线希望。如果我们未来会遭遇反乌托邦的奥威尔式政府,要通过收集人类基因信息来跟踪并控制所有人时:

……你对于他们而言就是隐形的。


user avatar   da-an-shi-wu-suo 网友的相关建议: 
      

DNA坐镇细胞深处,指挥着各项生命活动,隐秘而伟大。

你有没有想过,如果有一天全身的DNA瞬间断裂,会发生什么?

病痛?死亡?变异?

残酷的是,这不仅是个脑洞,还是真实发生在人类历史上的惨剧。


user avatar   wegene-9 网友的相关建议: 
      

这个脑洞开口有点宽呀……但是有近似的事件记录。

1999年日本东海村核临界事故中,3名工人受到了大剂量中子和伽马射线的照射。

其中受害最严重的工人,染色体全部破碎,但未知DNA是否全部瞬间断裂。



这位重症患者,体内白细胞含量在一周内就降到正常人的1/10。白细胞免疫功能缺失,任意细菌都可能直接导致其死亡,所以第一周即被转移至无菌室。

而患者后续虽然被成功移植了白细胞,但由于染色体全部损坏,新移植的白细胞也无法停留。

最后的结果是,患者支撑了83天后最终死亡。


物理或化学因素,都可能造成全身DNA断裂。如果要达到“DNA全部瞬间断裂”这种极端的程度,最有就可能是短时间接触了大剂量的电离辐射,比如上面的遭受大剂量伽马射线照射,或核电站爆炸等。



如果忽略其余可能的冲击波、热能等因素,仅仅是受到强电离辐射,那么人体全身DNA瞬间断裂不一定会使人当场死亡,而更可能身体各组织以一个极端的速度,依次出现“死亡”现象。


DNA相当于人体一切生命活动的源代码,生命活动是基于 DNA=》RNA=》蛋白质(细节参考:中心法则)的活动来实现的。DNA源头断了,新增是不可能了,一些RNA、蛋白质的“存货”可能能支撑一小部分活动,但具体时间无法确认。



身体各组织器官的代谢时间大致如下:


中性粒细胞的代谢时间约为2~3天,肠绒毛的更新周期为2~3天,小肠上皮细胞更新周期大约3~6天,而味蕾的更新周期一般是10天,血小板的更新周期7~14天,嗜酸粒细胞8~12天,肺部表面细胞的更新周期大约是14~21天,皮肤的更新周期是28天,红细胞的平均寿命是120天。


如果DNA全部瞬间断裂,那么免疫系统会崩溃。机体不能产生新的细胞,只能用老的细胞勉力支撑。

而这些组织器官一般会从新陈代谢最快的开始,逐渐失去功能。且进度可能被加快,并无法重新修复。

所以,人体最多可能持续几十天,便会死亡。


DNA全部瞬间断裂的人,可能会依次产生如下感受:


1.首先,免疫系统、消化系统会崩溃。ta可能会发现,自己尝不到味道了。


中性粒细胞、肠绒毛、小肠上皮细胞,这些代谢周期最短的细胞和组织会最先“死亡”,血也逐渐难以止住。


是的,因为你们的血小板妹子也没有了。



这时候,肠道黏膜也会开始脱落,随即出现腹泻、出血。


2.随后,这个人的皮肤会逐渐剥落,肺部也会失去功能。


指甲、头发之类的也会剥落。直观一点来说,开始一个月会像某进击的x人一样,体表没有了头发、指甲、皮肤,只有肌肉组织。



人体在这个阶段会出现呼吸困难,后续将无法自主呼吸,只能依靠机器,插管呼吸。


3.全身出血,肌肉开始溶解。


到了这个阶段,因为失去了皮肤的保护,加上组织的死亡,人体会大量出血,肌肉也会溶解,在外观上呈现“行x走肉”的状态。



红细胞的寿命平均是120天,但全身DNA断裂的极端情况下,周期会大大缩短。在这个阶段,人体大量失血,而人体已经失去了造血能力,就必须不断输血。


而即使进行干细胞移植,试图让受损的机体重新造血,在DNA源头已断的情况下,产生的新细胞也会被剩余的白血球认定为“敌人”,而受到攻击。所以会导致机体无法修复。



4.肝脏、肾脏、大脑等其余主要器官衰竭。


由于DNA全部断裂,各组织生命活动逐渐停止,体内主要器官得不到供给,就会出现衰竭现象。而这个阶段的人体可能会心跳停止。

由于其他组织器官的衰竭,无法支撑人体后续的生理活动,心脏也会被迫停止运作。


在这个阶段,人体已经无法感知并回应外界的刺激了。血液中的免疫细胞会攻击自身细胞,身体机能最终停止。




很不幸,现今医学还无法逆转这种损伤。

全身遭受大剂量的电离辐射,还能最终存活下来的人——

……

……

……

目前只出现在非现实作品里。

(像是浩克啊曼哈顿博士啊……)


所以,在现今可预见的情况下,一个人全身DNA瞬间断裂=全身组织失去功能,最终的结果是死亡。


上文从“不过度造成生理不适与心理负担”的角度出发,在语言组织、配图使用上可能会有一定的不严肃,敬请谅解。

愿各位都能健康、快乐的成长!



转换心情的扩展阅读:

如果你想了解更多基因、生物相关的,有时有点奇葩的知识——

比如哪种动物的交配方式很奇葩?

或者是在评论区里,遇见跟你志同道合的智人伴侣……

那么就请关注我们厂叭~


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(灵感来源于南明弘光朝“南渡三案”之一的假太子案)

1644年,北京城破,崇祯帝朱由检死。留都南京官员分为两派,一派拥福王朱由崧,一派拥潞王朱常淓,内讧一触即发。驻南京的锦衣卫指挥使冯都督,得到一个南逃的千户的报告,称太子朱慈烺已经出逃,化名“王之明”,流落在北方,冯都督在与东林党钱部堂商议后,即决心派出四大高手,北迎太子南下,早定国本。

四大高手(暂命名为赵甲、钱乙、孙丙、李丁)奉命北上。为首的赵甲原是赵靖忠的“义子”,因其义父投清,不被信任,发配至南京孝陵司香,此时无人可派,只好由他领衔北上;钱乙是钱部堂的本家,临行前钱部堂与他交底,说东林党上下一致,决心拥立潞王,为保潞王能顺利即位,因此,钱部堂密令,让他无论真假,都得除掉“王之明”;孙丙一心报国,欲迎回太子,定国本共抗满清;李丁本是李自成部下,归明后态度暧昧,与江北四镇中的李总兵有旧,他在此事中秉承左右两策:如果是福王或潞王即位,他便杀了“王之明”邀功输诚;如果这两王内讧不止,都不能即位,他便挟持“王之明”南归,成为“定策元勋”。

四人北上不久,得知福王已即皇帝位。这一消息令四人不得不重新设计自己的计划。赵甲认为,福王即位,必会将“王之明”认作“假太子”,因此无论真假,他都要杀掉“王之明”,才能在新帝面前邀功请赏;钱乙明白,一旦福王立稳脚跟,去翻当年旧案,他们东林党便死无葬身之地,于是他转而与孙丙合作,保住“王之明”;李丁见福王即位,于是决心杀“王之明”邀功,而孙丙则陷入两难之中。

四人虽各怀心思,但首要任务是找到“王之明”。谁知“王之明”却自己冒了出来。四人于是分别见了“王之明”。最后,孙丙、李丁转而结盟,要杀“王之明”,而赵甲、钱乙则护卫“王之明”回到南京。四人在途中几番交手,最终,孙丙被擒,李丁逃走,赵甲、钱乙,带着“王之明”和重伤的孙丙回到南京。

“王之明”到南京,果然掀起巨浪。已即位的福王,如今的弘光帝下令会审孙丙、让其明白回话。

孙丙于是交待出:经他与“王之明”会面,与保护“王之明”后,发现“王之明”是清人的奸细!他受命于降清的赵靖忠,为的就是掀起政潮,瓦解南明。

于是,各方再度开始争斗。曾经的拥福派首领马阁部最终保护孙丙,为的是将“假太子”“王之明”彻底斗垮!而钱部堂、冯都督再命赵甲、钱乙杀掉被保护在马阁部军中的孙丙。

最终,二人如愿已常,杀入大牢。正要得手之时,李丁杀出,赵甲也突然反水,三人杀掉钱乙,救出孙丙。

原来,二人早已决心降清。他们敬重孙丙,于是想劝他一同降清。

孙丙此时,生无可念,自杀了。

数月后,南京城外郭,观音门外。

“王之明” 、冯都督、钱部堂,以及大大小小的官员在滂沱大雨中跪在地上。

清军要入城了。 他们是来跪迎的。


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      原题未说明“学习艺术”是作为一个爱好还是作为一种职业,答主们请注意区分这两种情况


  

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