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天才少年的崩塌|基因敲除到底有多难?

六年级少年研究基因敲除小鼠获得创新大赛奖项闹得全国沸沸扬扬,这个新闻听起来既荒诞,又有那么点习以为常,今天我们不聊这件事的背后真相,我们来说说基因敲除到底有多难。

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染色体

要认识基因,我们先从染色体说起。染色体是真核细胞在进行有丝分裂的时候,DNA复制成两份后蜷缩缠绕起来的结构,中间的部分叫着丝点,在细胞分裂时,染色体在着丝点出断裂,成为相同的两个部分,分别移动至两个细胞内部,从而完成细胞分裂时遗传信息的拷贝。

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以宏观生活来举例,DNA就像是一堆散开的毛线,当你要把两堆一样的混合的毛线分别放进两个盒子里,那么就要先把毛线缠成毛线球,这样方便分开放进各自的盒子里,染色体就类似于毛线球的过渡状态。

DNA

DNA相信大家都耳熟能详了,在刑侦电影中经常使用DNA鉴定来锁定犯罪嫌疑人,而且可信度满满!

DNA全称脱氧核糖核苷酸,呈双螺旋结构,听不懂没关系,上图!

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网图大家凑合着看,将染色体比作毛线球的话,那么DNA就是毛线本线啦,其由两条链组成,分别遗传自父母双方。DNA主要由A,C,T,G四种碱基组成,我们可以把碱基理解为符号,DNA就是由四种符号编写的密码。基因就是一个DNA片段,一条完整的DNA上有数万个基因,人类的23对染色体上大约有30亿对碱基哦!

基因型和表现型

那么基因是如何影响到我们身体的呢?

之前我们知道了DNA的结构,那么我们可以把DNA理解为身体的总设计蓝图,基因就是蓝图里一个个的工程要点,此时基因的组成形式我们称为基因型。当身体要实现一个工程要点时,先会派遣RNA,把DNA上相关的设计蓝图(某个特定基因型)拷贝出来,成为工程模板,之后按照模板制作成多肽,最终组合成蛋白质。蛋白质是身体组织,器官和酶的重要组成部分,不同的基因模板做出的蛋白质也不同,因此便在我们的身体特征上表现出来,这种特征的不同称为表现型。

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基因工程

人无完人,基因也没有完美的基因,甚至有些基因会带来天生的疾病,有些会带来特殊的效果。基因工程便是通过改变基因型,从而消除遗传病,或增加特殊功能的研究。科学家们有时会发现某些基因片段生产的蛋白质,对于一些癌变细胞,病毒等有特殊抵抗力,于是便会尝试将这类基因移植进现有的DNA中,使得实验体获得相同的能力,或者对于一些容易引发病变的基因型进行敲除和替换。由于伦理道德的约束,基因工程的实验都由动物实验完成,不能使用人类作为实验对象。

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说了那么多,我们终于可以回到最初的问题,基因敲除到底有多难?

我们先忽略实验操作的因素(因为笔者也不是相关专业,不敢妄言),单纯从理论上来想象一下,仍然用宏观生活来想象,接上文,如果把DNA比作一根长长的毛线,那么可以把碱基比作挂在毛线上的四种颜色珠子。一条DNA有数万个基因,上亿对碱基,也就是说这根毛线上挂了上亿颗珠子,每数千颗珠子组成一个基因,现在给你一个任务,在这根毛线上找到珠子一样的那段基因并进行敲除。

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如果觉得还不难,那么再加几个条件:将这根毛线缩小至分子级别,将它放在复杂的细胞内部,以及你只是个初识基因的六年级少年。

感受到了荒诞吗?实验室中必然有更简便,更成熟的实验方法,但是这仍然不可能是一个六年级少年所能理解,设计和实现的。

说点题外话

为何说有点习以为常呢……其实笔者不才,也参加过两次类似的比赛,十几年前在小学时,抱了个破箱子去比赛,看起来更像是个玩具,而隔壁的小学生已经在研究新型材料了……

之后大学参加了另一项比赛,赛程三天,组委会特意举办了少年组比赛,和我们同一个场地,两天的赛程。第一天,隔壁小学生组的桌子上只有电脑和手机,一群小学生坐在场地旁外放着声音在打王者荣耀,而他们桌子上经常有大叔大妈戴着证件偷溜进来,在他们的电脑上辛勤工作。

第二天少年组展示成果并评奖,于是就看见了家长们大件小件地往场地里搬各种模型,展板,一晚上的变化让我有种穿越的错觉。旁听他们的成果展示,有一项研究使我记忆深刻,竟然是研究无人驾驶技术……我环视了一圈大学生组的所有团队,好像所有的项目都被其羞辱了一遍……

创新竞赛是必要的,我们不能一棒子打死,但是对于管理上的漏洞以及利用漏洞获利的人,我们也不能放过!

不积跬步无以至千里,不积小流无以成江河。每天学习一个知识点,以科学的眼光看待生活,观察世界~