生物体内为什么每时每刻都会着发生基因突变？难道不能避免吗？

生物体内基因突变这事儿啊，说起来真是个挺有意思的话题。你问为什么每时每刻都在发生，而且能不能避免？这背后涉及到生命最基本也最复杂的运作机制，绝不是简单一句“不能”就能概括的。

基因突变，生命之河上的“意外浪花”

想象一下，我们身体里的每一个细胞，都像是一个极其精密的工厂，里面的DNA就是它的“设计图纸”。这设计图纸负责告诉细胞应该如何运转，如何生长，如何分裂。而基因突变，就好比这张图纸在复制、修复或者受到外界干扰的时候，偶尔会出现的一两个小错误，比如某个字母写错了，或者某个单词拼错了。

为什么会发生呢？主要有几个方面的原因，都很自然，而且难以完全避免：

1. DNA复制的“手误”是常态： 我们的细胞需要不断分裂来更新换代，所以DNA也需要不停地复制。你可以想象一下复印机，即使是最先进的复印机，在大量复制文件的时候，也难免会漏印一个字，或者多印一个点。DNA复制也是如此。虽然细胞有非常精密的校对和修复系统（就像复印机自带的纠错功能），但它不是百分之百完美的。平均下来，每一次DNA复制都会产生一些错误，虽然大多数都会被修复，但总会有漏网之鱼。这些微小的错误，就是基因突变最常见的原因之一。

2. 外界的“捣乱”无处不在： 我们的身体生活在一个充满各种能量和化学物质的环境里。比如：
紫外线辐射： 晒太阳大家都知道，但过量的紫外线就是DNA的“头号杀手”之一。它能直接损伤DNA分子，导致碱基对之间形成错误的连接，就像把纸张烧出了个洞。
化学物质： 环境中的一些化学物质，比如香烟里的某些成分，汽车尾气中的有害气体，甚至我们吃的一些食物在加工过程中产生的物质，都可能与DNA发生反应，改变它的结构。
放射性物质： 自然界中存在一些放射性物质，虽然含量很低，但它们释放的能量也足以破坏DNA。
细胞自身的“副产品”： 就算我们生活在最干净的环境里，我们自己的细胞在正常代谢过程中也会产生一些不稳定的分子，叫做“自由基”。这些自由基就像是体内的小刺客，会攻击DNA，造成损伤。

3. 修复系统也不是万能的： 刚才提到细胞有修复系统，这是非常关键的。如果没有它，突变率会高到生命根本无法维持。但这个系统也不是神。
速度与数量的博弈： 细胞需要一边进行着各种生命活动，一边还要不停地检查和修复DNA。在快速生长和分裂的时候，修复系统可能就有点忙不过来。
修复本身的错误： 有时候，细胞的修复系统在尝试修复DNA损伤时，反而可能引入新的错误。这就像修理一个漏水的水管，本来想补好，结果反而把管子弄得更复杂了。
损伤过重： 如果DNA受到的损伤实在太严重，修复系统可能就无能为力了，最终导致突变。

难道不能避免吗？

从根本上说，基因突变是生命活动固有的“风险”和“成本”。就像你开车就得冒着出车祸的风险，吃饭就得冒着消化不良的风险一样，生命体进行DNA复制、修复以及在新陈代谢的过程中，都伴随着一定程度的突变风险。

为什么“不好好避免”？或者说，为什么生命演化出了“允许”突变的机制？

这又涉及到演化的智慧了。虽然突变很多时候是坏事（可能导致疾病，比如癌症），但它也是演化的根本驱动力。没有突变，就没有新的基因变异，也就没有自然选择的基础，生物就不会演化出适应新环境的能力，也不会有物种的多样性。

想象一下，如果一个生物体的基因永远不变，那它就永远是那个样子。当环境发生变化时，比如气候变冷或者出现新的疾病，它就可能无法适应而灭绝。而如果有一些个体因为突变，恰好拥有了能抵御寒冷或者抵抗疾病的特性，它们就更有可能生存下来并繁殖后代，将这些有利的基因传递下去。

所以，基因突变就像是一把双刃剑。生命体并没有把突变完全“禁止”，而是建立了一套精密的“筛选”和“修复”机制，尽量减少有害突变的积累，同时又保留了一定的突变率，为演化提供原材料。

我们可以做些什么来“减少”突变？

虽然我们不能彻底避免基因突变，但我们可以通过一些生活方式来降低接触到致突变因素的风险：

防晒： 减少暴露在强烈的紫外线下的时间，尤其是在中午阳光最强烈的时候。
健康饮食： 多吃新鲜蔬菜水果，它们富含抗氧化剂，可以帮助身体对抗自由基。
避免致癌物： 远离吸烟（包括二手烟）、过量饮酒、以及接触环境中的有毒化学物质。
规律作息和运动： 保持身体健康，强大的免疫系统和良好的新陈代谢有助于细胞更好地运作和修复。

总的来说，基因突变是生命活动中一个不可避免的、但又至关重要的现象。它是DNA复制不完美和外界环境影响的必然结果，同时也是生命演化和适应的基石。我们能做的，就是尽量创造一个对身体友好的环境，让细胞在努力维持自身运转和修复的同时，也能更好地应对那些不可避免的“意外”。

网友意见

这需要先问是不是。“生物体内每时每刻都会发生基因突变”的说法是错误的。

对代表胎盘哺乳动物主要群体的物种的 5669 个基因（17208 个序列）进行的计算分析显示，哺乳动物基因组的平均突变率为每年每碱基对十亿分之 2.2^[1][2]。以此计算，对一秒间有 1 亿个细胞可能按上述概率发生突变^[3]、每个可能突变的细胞含有 1 亿个可能突变的碱基对^[4]的假定哺乳动物来说，一秒内不发生任何突变的概率是(1-2.2e-9/365.2422/86400)^1e16 ≈ 33%，并没低到哪去。

许多突变会被纠错机制纠正，或是发生在无关紧要的场所。人每次传代积累约 64 个新突变，这是指后代比父母新增的突变。

说话人幻想的大概是人这样细胞数量众多^[5]、代谢活跃^[6]、频繁进行复制^[7]的多细胞生物“时刻不停地在出问题”。实际上，许多生物没有那么容易出问题。你可以考虑只有数百万个碱基对的单细胞细菌。

一些单细胞生物可以将代谢放得非常慢、高效率地修复 DNA，让突变的频率降到极低水平。在永久冻土、极地冰盖等处休眠的单细胞生物可以数十万、数百万年不突变一次。

在科学家检测的五吨地下水里，辐射合成细菌 Candidatus Desulforudis audaxviator 的 230 万个碱基对只有 32 个突变过不止 1 次。

参考

1. ^ PNAS January 22, 2002 99 (2) 803-808; https://doi.org/10.1073/pnas.022629899
2. ^ （这反映了生殖细胞的突变率，高于大部分体细胞的突变率）
3. ^ （正在分裂、被各种内外因素影响之类，一个成年人体内有约 37.2 万亿个人类细胞）
4. ^ （一个人二倍体细胞有约 58 亿个碱基对）
5. ^ （每个细胞每一刻的突变率很低，细胞数量众多将突变的总概率堆了起来）
6. ^ （产生大量的 ROS，造成 DNA 损伤，未完全修复就会导致突变）
7. ^ （复制时出错且未完全修复就会导致突变）

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