为什么会有基因突变？基因突变是如何产生的？

进化论总说基因突变，那为什么会有基因突变？

希望大家把原因说的更详细些，
比如化学物质究竟是如何影响到DNA的？紫外线究竟是如何影响到DNA的？

有关回应 · 2021-5-25 14:30:12

实际上基因突变也分好的突变和坏的突变，但是你说的应该是坏的突变。基因突变分物理，化学，生物三种因素产生。物理因素就是像射线，辐射一类的，比如太空蔬菜就是基因突变。化学因素就是激素一类的化学物质，像农药，抗生素，染料，色素等。生物因素就是一些病毒病菌侵入人体，例如人患的乙肝就是乙肝病毒侵入人体导致的。
基因突变也分为遗传性变异和获得性变异。前者是由父母遗传而来，它的突变存在于父亲或母亲的生殖细胞中，由此得到的受精卵就是突变的，发育而成的全身细胞几乎都会是突变细胞，会伴随胎儿终生。后者是受精卵在体内发育过程中由于前面所说的三种因素产生的突变，只存在于某些特定的细胞中，如果突变不在生殖细胞中产生，就不会遗传给后代。

有关回应 · 2021-5-25 14:30:11

如果说氢原子和氧原子构成了水，那么基因就构成了我们的存在。基因与DNA就像是每个人的身份证，是生物进化的重要因素之一。
基因突变最早是由T.H.摩尔根在1910年观察果蝇时发现的。摩尔根在果蝇实验中发现，大部分果蝇是红色复眼，但其中有一只是白色复眼。后来，越来越多的研究表明，我们人类成百种已知的疾病，在很大程度上都是由一个或很少几个破坏基因功能的突变引起的。
基因突变对于不同的人群有不同的影响。
比如，“亚洲脸红”现象。为什么亚洲人种比欧美人更容易“酒后脸红”？原因是亚洲人更容易携带ALDH2*2基因，这是乙醛脱氢酶的突变体——突变酶分解乙醛的能力仅及为正常酶的8%。也就是说，乙醇转变成乙醛后，不容易进一步转变成乙酸，从而堆积在血液中。中国人携带ALDH2*2的比率非常高，大约有18%的中国人携带这个基因，其中最高的是广东汉族，高达31%[sup][1][/sup]。但在欧美白人里面，几乎没人携带这个基因。
究竟什么是基因突变呢？
根据现代遗传学的研究，基因突变的产生，是在一定的外界环境条件或生物内部因素作用下，DNA在复制过程中发生偶然差错，使个别碱基发生缺失、增添、代换，因而改变遗传信息，形成基因突变。

图片来源：《基因突变为什么会导致癌症的发生呢？》[sup][2][/sup]

通俗地打个比方：如果人体基因组是一本厚厚的书，那么基因就是这部书籍中的一页，很多页组成一个章节，再组成一本书。如果某一页的一个字母出现了问题，那么这里就出现了突变。比如白化病、色盲、血友病，都是由于相关基因的一个字母产生突变导致的。[sup][3][/sup]

从分子水平上看，假设有一个基因，它在细胞分裂的时候，精确地复制了另一个自己。接着，这个被精确复制的基因，在某一个位点上，比如在细胞分裂间期（包括有丝分裂间期和减数分裂间期），突然出现了一个新的基因。这个新的基因（突变基因），代替了原来的基因，于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状[sup][4][/sup]。如家蚕，曾发生有半边透明、半边不透明皮肤的嵌合体，这是早期卵裂时产生的体细胞突变。
所以从术语上说，基因突变就是基因在结构上发生了碱基对组成或排列顺序的改变。再形象一点解释，我们以基因突变中的“碱基对突变”为例：
DNA是由一个个不同的碱基，按不同的排列顺序和固定的连接规则，而连接在一起具有双螺旋结构的分子。生物要想繁衍，DNA的复制必不可少，DNA在复制的过程中，会脱去一条链，以其中一条链为模板，按照严格的碱基互补配对原则来组合碱基形成一条新的链，这样一条新的链加上一条老的链就成了新的DNA，另一条链也如此（如下图）。[sup][5][/sup]

图片来源：科学网虽然DNA的复制有严格的规矩，但总也有失误的时候，有时候DNA错误的连接碱基造成DNA信息的变化，这就造成了突变。

图片来源：百度百科

从上图可见，当DNA复制时，酮式BU代替了T，使A-T碱基对变为A-BU；第二次复制时，烯醇式BU能和G配对，故出现G-BU碱基对；第三次复制时，G和C配对，从而出现G-C碱基对，这样，原来的A-T碱基对就变成G-C碱基对。[sup][6][/sup]

是不是有点绕？说白了，基因突变就是在DNA复制的过程中，出现了“干扰项”，然后促进了新基因的产生。
有研究发现：根据对Y染色体的DNA序列分析，人类基因从上一代传递到下一代，每次会累积100到200个新的突变。这一数字是人类基因突变率的首次直接测量——它相当于每3千万碱基对中有一个突变。[sup][7][/sup]
那么，又是什么原因引起基因突变的呢？包括内外两类因素：

外因：
物理因素：X射线、激光、紫外线、伽马射线等。
化学因素：亚硝酸、黄曲霉素、碱基类似物等。
生物因素：某些病毒和细菌等。[sup][8][/sup]

2.内因

DNA复制过程中，基因内部的脱氧核苷酸的数量、顺序、种类发生了局部改变从而改变了遗传信息。[sup][9][/sup]

实验表明，突变发生的时期一般都在形成生殖细胞的减数分裂的末期。基因突变按原因属性，也可分为自然突变和人工诱变两大类。
事实上，生物个体发育的任何时期，不论体细胞或性细胞都可能发生基因突变。
此外，大量动物实验结果表明基因突变能够引起并促进癌症发生。人的癌肿瘤也是致癌物质、紫外线、电离辐射、病毒等影响下所发生的体细胞突变。
从宏观上看，人类等复杂生物是进化的产物，也可以说是基因突变的产物，那么复杂结构的产生也许就利用这种突变为工具进行个体的组织进化。就是说，每次细胞分裂都存在细胞进化的模式。每个个体的发育都在重复整个生物学进化历史[sup][10][/sup]。

有关回应 · 2021-5-25 14:30:10

这个问题可以在《海明威的猫》一书中一窥究竟。
作者是英国著名的科普作家凯特·阿尼（Kat Arney）。听到这个书名你也许会以为这是一本人物传记，聊一聊海明威的创作和生平，而书名只是海明威介绍的切入点。但我要告诉你，这其实是一本不折不扣的科普书籍，海明威的猫和正常的猫并不一样，它有六个脚趾，而其中的原因就是基因造成的。借着这样的基因现象，本书为我们打开了了解基因的新大门。
对于基因，我相信大多数人其实并不陌生。《哥斯拉》中，爬行动物因为长期受到核辐射的影响基因发生了突变，从而变成巨大的怪兽，破坏人类的城市。《猩球崛起》中，基因科学家为了治疗父亲的神经衰退疾病而发明了能够大幅提高神经能力的药物，在猩猩中做实验的时候创造了聪明的「凯撒」，它带领了猩猩种群崛起并占领了地球。而在《侏罗纪公园》系列电影中科学家从琥珀里的蚊子提取到了各种恐龙的基因并且通过现代技术复制出来，从而创造了神奇的「侏罗纪公园」。在电影中科学家更是进行了转基因改造，让恐龙变得聪明，懂得思考和欺诈。如果你喜欢科幻小说和电影，这类的作品还能举出很多很多，那么在真实的生活中，基因技术的发展究竟能给我们带来什么呢？本书的作者凯特·阿尼，是两档 BBC 科普节目的主持人，她怀揣着对基因学的好奇和疑问踏上了旅程，走访了基因领域的专家和诺奖获得者，探寻基因学最新的研究成果，并将它们用有趣的例子和故事融合在这本《海明威的猫》中。
今天推荐的这本《海明威的猫》，我会从三个方面为你讲述：很多人都会认为基因突变对演化和生物影响很大，但对基因本身的调控也有重要的影响；并不是所有基因都是规规矩矩地待着执行任务，有的基因会「死掉」，有的基因会「转移」，基因会发生不同的变化；我们对基因的理解，并不能只以 1+1=2 这种机械的、确定的方法论为准，而是要放到每个个体具体情况中考虑。
首先我们来解读第一点，基因调控的重要性。在我们所看到的几乎所有科幻作品中，变异都来自于基因本身的「突变」，比如，肌肉中肌纤维基因突变，就会造成肌肉异常发达，形成战斗优势。但在基因本身没有改变的情况下，只是它的表达量发生变化也会对生命体造成很大的影响。就像一首歌它的音律、演唱人等其实并没有变化，但是它播放音量的大小就可能改变人们的听感，太大就成了噪音，太小就根本听不见。关于这其中的故事要从 20 世纪中开始讲起。
作者带我们回顾了 20 世纪 50 年代末到 60 年代初，三名各有专长的科学家在一起研究一个有意思的问题：细菌的饮食问题。细菌最喜欢的是葡萄糖，相当于细菌的大餐；细菌也可以吃乳糖，但乳糖消化比较麻烦，相当于常规餐。细菌在充满葡萄糖的环境中大量摄取其来保证自己的生存。但如果葡萄糖缺乏但乳糖较多，细菌就会开启 3 个连续的「乳糖消化三基因」，这些基因的功能就是吸收和利用乳糖，完成常规餐。科学家对细菌能够自我调节餐饮的能力特别感兴趣，但它是怎么完成的呢？
通过反复寻找，他们发现了秘密并不在「乳糖消化三基因」中，而是在它们旁边的一个小基因，这里我们称它为「调节基因」吧。调节基因的作用就是一直抑制乳糖三基因的表达，让细菌专心吃葡糖糖这个大餐。那当乳糖出现时，乳糖就会抑制调节基因，而本身调节基因就是抑制乳糖三基因的，这样一来负负得正，乳糖反而就激活了乳糖三基因，让细菌能够利用乳糖了。正是这种设计巧妙的调节方式，在有葡萄糖这种大餐的时候细菌能迅速利用葡萄糖，而在乳糖环境下又能够很好地利用乳糖。这样高效的调节方法让细菌既能够吃大餐，也不影响吃常餐，而这样的转换仅仅通过一个调节基因就能完成，可谓是非常精心的设计。
我们看到调节基因就像一个杠杆，给我一个基因就能撑起一个「地球」。同样的基因调节不单在应对周围环境，在大型生物的变化和演化中也有重要作用。
这次凯特·阿尼直接拜访了《基因开关》的作者马克·普塔什尼。马克是这样告诉她的：「在这方面有两个密切相关的问题，而且这两个问题非常重要。一个叫发育，一个叫演化。」基因的调节在这两个方面都起了重要的作用。
与马克的对话让作者想起了海明威的猫，它就是马克所说的发育过程中基因调节紊乱的结果。那只著名的叫雪球的猫是一名船长送给海明威的，它最特别的地方在于有六趾。很多人的第一感觉是，这一定是基因本身的错误，但其实并没有基因具体负责长出手指或者脚趾。通过科学家研究发现，其实是其中一个调节基因出了问题。如果这个基因完全失常，那么猫根本无法长出脚趾，但这些变异的猫的调节基因只是出了小问题，导致在拇指的位置有两份调节基因的表达，猫就长出了六趾了。
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有关回应 · 2021-5-25 14:30:09

比如化学物质究竟是如何影响到DNA的？紫外线究竟是如何影响到DNA的？

这个问题我直接把书上的拍照发上来吧。。。。。

在进化上讲，多细胞生物只有在影响到生殖细胞的突变才具有进化意义。另外由于每一个蛋白并不是对应唯一的密码子，而并不是所有碱基都会翻译成蛋白，因此，也并不是所有突变都会带来表现型上变化，有许多突变是“没有意义”的，这也是生物进化中的一种自我保护。

有关回应 · 2021-5-25 14:30:08

你应当反过来问：DNA凭什么就能一直稳定而保持不变？
不断出错才是世界的本来力量，维持精确的复制是反自然过程的。

为什么会有基因突变？基因突变是如何产生的？

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