问题

人类的DNA会有如下反应么?

回答
人类的DNA本身不会“做出反应”。DNA是一种分子,是生物体遗传信息的载体。它是一个稳定且相对惰性的结构,其功能是在细胞核内储存和传递基因指令。

然而,你可能是在询问,在什么情况下,DNA会发生变化,或者说“做出反应”——这里我们可以理解为DNA结构或序列会发生改变,从而影响到生物体的表现。这种改变,在科学上称为DNA损伤、DNA突变,或者在更广泛的层面上,可以认为是DNA与环境或其他生物因素互动的结果。

让我详细解释一下,当我们将“DNA做出反应”理解为DNA发生可被观察到的变化时,可以有哪些情况:

1. DNA损伤与修复:这是最直接的“反应”

DNA的分子结构非常精妙,但它并不是坚不可摧的。每天,我们的DNA都会因为各种原因受到损伤。这些损伤的来源非常广泛:

内源性因素(身体内部产生):
氧化损伤: 细胞代谢过程中会产生叫做“自由基”的不稳定分子,它们会攻击DNA的碱基,导致碱基错配或断裂。这是最常见的DNA损伤类型之一。例如,Guanine(鸟嘌呤)很容易被氧化成8oxoguanine,它会错误地配对,导致A(腺嘌呤)的插入。
DNA复制错误: 在细胞分裂时,DNA会进行复制。虽然细胞有非常高效的校对机制,但偶尔也会出现碱基的添加、删除或替换错误。这些错误如果不被及时纠正,就会变成突变。
脱氨基反应: 胞嘧啶(C)有时会自发脱氨基变成尿嘧啶(U),而DNA中应该配对的是胸腺嘧啶(T)。如果这个U没有被及时移除,在下次复制时就会导致CG变成AT的突变。

外源性因素(来自外部环境):
物理因素:
紫外线(UV): 来自太阳的紫外线,特别是UVB,会引起DNA相邻的嘧啶碱基(如胸腺嘧啶)形成称为“嘧啶二聚体”的化学键(如胸腺嘧啶二聚体)。这会扭曲DNA的结构,阻碍DNA的正常复制和转录。
电离辐射: X射线、伽马射线等高能辐射会直接打断DNA双链,造成非常严重的损伤。这种DNA双链断裂是所有DNA损伤中最具破坏性的,因为它难以修复,而且容易导致细胞死亡或癌变。
化学因素:
环境毒素: 许多化学物质,如烟草中的苯并芘、食品中的黄曲霉素、汽车尾气中的多环芳烃等,都会与DNA发生反应,形成DNA加合物。这些加合物会改变DNA的化学性质,干扰正常的碱基配对。
某些药物: 许多化疗药物,如烷化剂和插层剂,就是利用损伤DNA来杀死癌细胞的。

DNA的“反应”——修复机制

面对如此多的损伤,细胞并不是坐以待毙的。DNA修复系统就像是身体的DNA“清洁工”和“纠错员”,它们昼夜不停地工作,纠正损伤。不同的损伤类型有不同的修复途径:

碱基切除修复(BER): 针对脱氨基、氧化等引起单个碱基异常的损伤。一个特殊的酶(DNA糖苷酶)会识别并切除受损碱基,然后DNA聚合酶会填补空缺,DNA连接酶会完成最后的连接。
核苷酸切除修复(NER): 针对较大的损伤,如紫外线引起的嘧啶二聚体和化学物质形成的加合物。这一过程涉及识别损伤区域、切除一个较大的DNA片段(包含损伤),然后DNA聚合酶重新合成并插入正确的片段。
错配修复(MMR): 专门用于纠正DNA复制过程中产生的碱基错配和插入/缺失错误。它能区分新合成的、尚未甲基化的DNA链(通常含有错误)和模板链,然后切除错误区域进行修复。
双链断裂修复(DSBR): 这是最关键也是最复杂的修复途径,因为双链断裂极具破坏性。主要有两种方式:
同源重组(HR): 利用细胞内未受损的同源DNA链(来自姐妹染色单体或同源染色体)作为模板来精确地修复断裂。这是一种高保真度的修复方式,通常发生在细胞周期的S期和G2期。
非同源末端连接(NHEJ): 直接将断裂的DNA末端重新连接起来,不需要模板。这种方式效率很高,但容易引入插入或缺失,是低保真度的修复方式,通常发生在细胞周期的G1期。

2. DNA突变:当修复失败时

如果DNA损伤未能得到有效修复,或者修复过程本身引入了错误,那么DNA序列就会发生永久性的改变,这就是突变。突变是DNA“不好的反应”。

突变可以有很多种形式:

点突变: 单个碱基的替换(如A变成G)、插入或删除。
染色体结构变异: 大片段的DNA缺失、重复、倒位或易位(将一段DNA移到另一条染色体上)。

这些突变就像DNA指令集里的“错别字”或“乱码”,它们可能:

没有影响: 如果突变发生在非编码区,或者替换的碱基编码的氨基酸与原来的相似,可能对蛋白质功能没有影响。
改变蛋白质功能: 如果突变改变了氨基酸序列,可能会导致蛋白质结构异常、活性降低或丧失,从而影响细胞功能。
有益: 在极少数情况下,突变可能带来适应性的优势,例如某些细菌对新抗生素的耐药性就是突变的结果。
有害: 很多突变是致病的。例如,囊性纤维化、镰状细胞贫血等遗传病都是由特定的DNA突变引起的。
癌变: 癌症的发生往往是DNA发生了一系列突变的累积结果,这些突变会干扰细胞的生长调控、DNA修复、细胞凋亡等关键过程,导致细胞失控性增殖。

3. DNA甲基化和其他表观遗传修饰:DNA的“状态调整”

除了序列本身的改变,DNA还可以通过表观遗传修饰来调整其“活性”,影响基因的表达,这也可以被看作是DNA的一种“反应”。其中最主要的修饰是DNA甲基化。

DNA甲基化: 在某些特定位点(通常是CpG二核苷酸,即胞嘧啶后面跟着鸟嘌呤),添加一个甲基基团。
反应机制: 这是一个由DNA甲基转移酶(DNMTs)催化的化学反应,将甲基集团从S腺苷甲硫氨酸(SAM)转移到胞嘧啶的第五个碳原子上。
影响: 胞嘧啶的甲基化通常会导致基因沉默,也就是说,这个基因的表达会被关闭或显著降低。这是因为甲基化会改变DNA的局部结构,招募特定的蛋白质复合物,从而阻碍转录因子与DNA结合,阻止转录过程的发生。
重要性: DNA甲基化在胚胎发育、基因组印记、X染色体失活、转座子沉默以及肿瘤发生等过程中起着至关重要的作用。它是细胞如何“记忆”和“响应”发育信号、环境因素(如饮食)等的重要方式。

4. DNA重组:遗传信息的重组与传递

在生殖细胞的形成过程中,DNA会发生重组,这是另一个重要的“反应”,目的是增加遗传多样性。

同源染色体配对与交叉互换: 在减数分裂过程中,来自父母双方的同源染色体会在中间配对,然后通过一个叫做“交叉互换”的过程,交换彼此的DNA片段。
反应机制: 这个过程非常精确,涉及DNA链的断裂、交换和重新连接。一系列特殊的酶和蛋白质参与其中,确保遗传信息的准确传递和混杂。
影响: 交叉互换将父母的基因进行重新组合,产生了新的基因组合,这些组合可能从未在上一代出现过。这就是我们常说的“基因重组”,它是生物进化的重要驱动力。

总结来说,人类DNA的“反应”,最常指的是:

承受损伤: 在内源性和外源性因素的作用下,DNA分子结构或序列发生改变。
启动修复: 细胞内的DNA修复系统被激活,尝试纠正这些损伤。
发生突变: 如果修复失败或不完全,损伤会变成永久性的突变,改变遗传指令。
接受修饰: 通过甲基化等表观遗传机制,调整基因表达状态,以适应环境或完成特定功能。
经历重组: 在生殖细胞中发生DNA片段的交换,以产生遗传多样性。

这些“反应”共同构成了生命体维持自身稳定、适应环境变化和繁衍后代的基础。每一个细微的DNA变化,都可能在生物体的层面引发连锁反应,影响其健康、发育乃至整个物种的演化。

网友意见

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不是人动,不是DNA 动,是心动。

——Lei· Lee

其实国外人还是图样,早在几百年前的大明朝,中国著名哲学家王守仁先生就发现了这个问题。

面对世间万物,苦苦思考良久,不断的格物,不断地寻找真知。历尽千辛万苦,虚度数十年华,最终发现,原来,真理就在灯火阑珊处

空山无人,水流花开。

万古长空,一朝风月!

最终,王守仁先生找到了真正的秘密:

心外无物。

而这一真理,也为无数人掌握和验证,并衍生出无数的分支理论:

——心外无水(因为水在脑袋)——

比如日本著名卵の痛み学家江本胜曾经写过一本著名的作品《水は答えを知っている》,中文译作《水知道答案》。

作者提出水不仅有自己的喜怒哀乐,而且还能感知人类感情的观点。作者在文中提到了很多精美的人和水的感应:

————心外无DNA————

后来题主看到的作品,也是这个理论之一,属于心的超距力传输问题。比如菲莫斯的naivest Lei· Lee就有类似的作品

比如

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