问题

基因的定义到底是什么?

回答
我们来聊聊基因这回事儿。说起来,基因这玩意儿可不是什么新鲜事儿,但要把它说清楚,让大家都能明白,这还真得花点心思。

咱们不妨从最基础的说起。 你可以把基因想象成一本生物学的“说明书”,一本非常非常精密的、指导我们身体如何生长、发育和运作的说明书。 这本说明书是装在哪里的呢?就在我们身体里的每一个细胞的“控制中心”——细胞核里。

具体来说,基因是 DNA(脱氧核糖核酸) 这个长长的分子上的一个特定的片段。 DNA这东西,你也可以想象成一个螺旋形的梯子,它的“扶手”是由糖和磷酸构成的,而“梯子上的横档”呢,是由四种叫做“碱基”的化学物质组成的,它们分别是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。 这四种碱基按照特定的顺序排列,就像是不同字母组成单词一样,构成了我们生命的密码。

而基因,就是这个DNA梯子上的一个“句子”或者说一个“章节”。 这个“句子”里的碱基顺序,决定了它要告诉细胞做什么。 它就像一个指令,告诉细胞需要制造什么东西,以及如何制造。

那么,基因到底制造什么呢? 最主要的就是 蛋白质。 蛋白质可是生命活动的“主力军”,它们承担着各种各样的功能:有的像辛勤的工人,负责建造身体的各个部分,比如构成肌肉、骨骼;有的像灵巧的助手,催化身体里的各种化学反应,让它们能够快速有效地进行,这就是我们说的酶;还有的则像信息传递员,负责把身体里的各种信号传递到需要的地方。

所以,一个基因的“作用”,就是它编码(或者说指令)去制造一个特定的蛋白质,或者控制这个蛋白质的生产过程。 比如,有一个基因负责制造胰岛素,胰岛素就是一种蛋白质,它帮助我们的身体调节血糖。 再比如,有些基因决定了我们的眼睛是蓝色还是棕色,这又是通过控制制造色素的蛋白质来实现的。

你可能会问,为什么有些基因负责制造蛋白质,有些又不是呢? 嗯,确实,基因家族里也有一些“特立独行”的成员。 有些基因并不直接编码蛋白质,而是制造 RNA(核糖核酸) 分子。 RNA分子也有很多种,有些RNA虽然不是蛋白质,但它们在细胞里扮演着非常重要的角色,比如帮助蛋白质的合成,或者参与调控基因的开关。

这么说来,基因的定义就不仅仅是“一个编码蛋白质的DNA片段”那么简单了。 更全面一点讲,基因是DNA上的一个功能单位。 这个功能单位,可以是编码一种具有特定功能的蛋白质,可以是编码一种具有特定功能的RNA分子,也可以是调控其他基因表达的区域。

打个比方,如果把整本DNA比作一本百科全书,那么基因就是这本书里的一个条目。 每个条目都提供了特定的信息,让细胞能够执行某个任务。 从遗传的角度来说,基因是 遗传信息的载体。 父母通过基因把遗传特征传递给子女,这就是为什么我们会有像父母一样的眉毛、发型,甚至某些性格特点。

在生命的演变过程中,基因也会发生变化,也就是我们说的 突变。 这种变化可能是微小的,也可能是比较大的。 有些突变可能是有害的,导致疾病的发生;有些突变可能是什么影响都没有的;还有一些突变,反而可能是有益的,让生物体更适应环境,从而在自然选择中占据优势。

所以,基因就像是生命最基础的“积木块”,它们以DNA的形式存在,通过指导蛋白质的合成来执行各种生命功能,并且是遗传信息传递的媒介。 它们精巧地组合在一起,构成了我们每一个独特的生命体。 它的重要性不言而喻,可以说,没有基因,就没有生命的存在和延续。

网友意见

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(本文说给大众看的,就是想告诉大家,你们都对)

如果真要给基因一个简明定义:那就是有遗传效应的核酸片段。


这个问题, @Mr-HH 答得很好,我认识的港大博士 @夜神K2 也写过一个类似的答案

【闲话】当我们谈论基因,我们在谈论什么 - 知乎专栏

这里就不赘述了。


基因的定义目前已经被彻底用烂了,曾经有人说,基因的定义就是没有定义。

——你说基因是DNA?RNA也可以是基因。

就比如题主说的RNA病毒

——你说基因编码蛋白质?不编码蛋白质的也是基因。

比如很多non-coding gene,甚至还有一堆非编码RNA,甚至人家干脆啥都不编码,就是简单的调节一下。

——你说基因多长?

一个大的染色体叫基因,一个几百的外显子还叫基因(比如有时候转基因只丢个外显子进去)。

甚至一个点突变都可以叫基因。

(比如,xxx带有了勇士基因,这种最常见的说法,其实就是一个点突变)

——甚至还有假基因

(关键是现在发现,假基因也不是白莲花啊,这家伙能竞争抑制(真)基因)


现在可以说是上到CNS,下到路边的大爷,都可以谈基因。


如果真要给基因一个定义:那就是有遗传效应的核酸片段。

就像 @Xi Yang 提到wiki的概念

gene is any discrete locus of heritable, genomic sequence which affect an organism's traits by being expressed as a functional product or by regulation of gene expression

仔细看一下

1,discrete

实体的,至少基因不是虚幻的东西

2,traits

特征,啥特征?这就真的是包罗万象了,耳朵鼻子那是特征,身高体重那是特征,血流快慢那是特征,细胞大小形状温度也是特征,甚至一个细胞内的某个离子浓度大小,那还是特征。

一切都是特征,基本上就等于啥都没说。

3,affect by expression or regulation

这里面还是一个包罗万象的概念

表达成为function product,就是有功能的产品,蛋白质,RNA都行;调节的话,DNA自己都可以调节。


我举个例子,啥叫基因:

APOE,这是个载脂蛋白基因

BRAFP1 ,这是2015年cell里的一个基因,它是BRAF的假基因,但是它可以调节来发挥作用,所以也是基因

他们一起发挥作用(就是regulation了)

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