X战警的超能力可能不止出现在荧幕中,浅析细胞变异的可能性

不论是在中国的女娲补天、夸父追日,还是在古埃及、古希腊的各种神话,亦或是长生不死,翱翔天际,变幻外形等等,都能看到超能力的影子。而在各个文明的古代传说中屡见不鲜的幻想,到了现代就变成了一项非常赚钱的娱乐项目,那就是各种各样的关于超级英雄的漫画和电影。在其中,X战警系列就是其中一个非常成功的体现。

X战警的超能力可能不止出现在荧幕中,浅析细胞变异的可能性

这部电影最大的特点就是拥有着不同能力的变种人、超级英雄轮番登场,在很大程度上满足了人们对超能力的想象。

在这个科幻世界中,有一小部分人基因存在变异,因而拥有了各种各样的超能力。而现实生活映射进电影中的恐惧,也同样出现在了电影中的人类身上。所以变种人遭到了排斥,为了争取更多变种人的权利,万磁王聚集了一批部下不断针对人类进行破坏。而电影中的正面人物X教授也致力于人类与变种人之间和谐生存,它为此创办了X学院。收取变种人学生,教导他们知识,让他们能合理运用自己遭人排斥的能力。致力于培养他们成为X战警,为了同时保卫人类与变种人。

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看过电影的朋友都知道,X战警还有另外一个名字叫做变种人,而变种人的英文为 mutant,特指基因的变化。而按照电影的设定,变种人是人类中的少数,他们因为突发的基因变异获得了与众不同的超能力,因而也招致了其他普通人的恐惧和猜忌。

这部电影的观众肯定都希望拥有电影中角色的任意一种超能力,但其必经之路肯定需要基因变异。那么基因变异到底是怎么回事?我们到底能不能基因变异呢?

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其实电影中的变异在自然界是很常见的一个现象,它在我们每个人的身上都在发生着。

严肃来说,不能遗传的东西谈不上变异,但我们知道基因是遗传信息的基本的一个功能单元,它的物质载体是DNA。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。而且因为医疗技术的愈发完善,我们也感受到了基因排序对于生活的映射,不同于整容,基因检测。它能帮助我们了解自己的基因,采取积极有效的方法干预,包括通过根据自己的遗传体质调整营养结构、改变生活方式和生活习惯等多种途径,从而改变自己。

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我们的细胞是不断代谢的,分裂永远都在发生,变异也就永远都在发生。变异永远都是不定向的,是发散的,可能往东,也可能往西。所以在一些条件下,客观环境会影响变异的速率,比如辐射、UV、致变剂等等,它影响的就是“出错”的概率。

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细胞分离与分化

而当我们身体内的细胞分裂的过程中,就会伴随着DNA的复制与分离。那在DNA复制的过程中就会有一定的概率发生序列的突变,从此就会导致基因的变异。所以,在基因复制过程中产生的联会组队错误就是基因变异的一个非常重要的来源。

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四分体联会时期

因此达尔文曾明确指出的理论便是可辩证的,可遗传的变异就是生物进化的原材料,如果没有可遗传的变异,生物就不可能进化 。 所以按照现代进化论来讲,这段话是非常完整且正确的。并且在表观遗传学层面,细胞里面的基因表达可能发生变化。这些变化可能是由染色体的修饰发生改变造成的,也可能是上游的调节基因出现变化造成的。

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基因重组与配对

那么除了由于DNA复制错误产生的新的变异之外,其实在生殖细胞的发育过程中,也会产生大量的联会重组。由此产生的下一代会有基因组信息的改变,所以会导致遗传信息有很大的不同。所以这也是为什么一对夫妻生的孩子即使是双胞胎也会有很大区别的原因。而因为整容而导致的表面性状不同,这种情况是排除在外的。

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在电影中变种人因为基因变异都获得了超乎常人的能力。根据现代生物科学的认识,基因变异并不罕见。那么在日常生活中,我们又是否能够定位一些具有特别性质的基因片段,或者通过改写基因来获得一些特殊的能力?

其实我们现在没有办法实现这一点,主要是因为有三个大的挑战——

  • 第一个挑战是我们的知识限制了科研能力

我们的科学知识在细胞工程方面仍然非常的有限。虽然我们已经可以知道我们人类的所有的基因的编码的信息,但是我们没有办法把细胞的编码信息和细胞编码功能建立一个非常好的对应的关系。 那在这种情况下,我们盲目的去对基因进行改造的话,往往不会产生我们想要的结果。甚至会产生非常非常坏的结果,导致一些像细胞的死亡或者个体的死亡类似的非常坏的结果,所以盲目的修改是非常危险的。所以对于改写基因方面,我们在科学知识上仍然是存在着很大的不足。

  • 第二个挑战是在技术上需要满足精准确库

我们应该如何在一个细胞内来快速的建立精准的大量的基因的变异,在技术上仍然需要进一步的探索。但其中又产生了一个非常重要的问题,就是伦理的问题。因为对人类基因的信息进行修改,会引发一定的伦理的问题。所以我们必须在合适的伦理框架内,在社会道德和法律允许的框架内才能进行一定的修改。比方说受鼓励的针对一些遗传病的治疗,但是对于其他的类型的应用我们需要严格地遵守社会的伦理和法律规定经营。

  • 第三个挑战是我们无法控制稳定与变异

稳定与变异,其实就是一枚硬币的两面。一方面基因的稳定能够保证一个物种有效的延续,另一方面如果没有控制某方面的稳定,我们就可能会面临退化的问题。但是,与此同时基因的变异又可以促进多样性的产生。这也是为什么我们地球上的生命会一直保持多样化的一个重要的原因。

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DNA某一部位出现了基因突变

其实从众多案例来看,基因突变一直在发生。只不过它发生在更加细微的层面上,它需要更加漫长的岁月。并且相对于其他比较严肃的影视作品来说,超级英雄电影有一个巨大的优势,那就是令人羡慕的超能力加上惊艳的视觉效果。即使其中存在某些不科学的地方也可以用“魔幻”解释一切。但是幻想确实是人类愿望的反映,有时候人类的行动力比想象力更强大。

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在《X特警》中,金刚狼的黑暗、悲惨的身世、坎坷的情路、隐藏在粗豪发型下的忧郁和悲凉,都进一步奠定了他就是X战警世界里最受欢迎的超级英雄。而最重要的是,他的极强的自愈能力与不衰老的能力似乎满足了我们从古至今对于长生不老的追求。

那么在现实情况中发育和衰老的机制到底是什么?超强再生的能力是否真的存在呢?

其实从上个世纪20年代,人们就已经知道,所谓死亡并非生命结束时才发生的事件,而是一个极其复杂缓慢的过程。人体部分的死亡与重生伴随着我们从幼年到老年的全过程,我们的身体不断地进行着新陈代谢的循环往复。新的细胞不断分裂,随之而来的就是旧的细胞老化死亡,不断延续,非死即循环。

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基因的不断复制延续

正因为人们依靠了这种机制不断地繁衍,我们不断的成长,身体中的组织血液和器官得以更新。不过随着年龄的增长,细胞再生速度对比细胞分裂速度慢慢落后。我们的脸上开始出现皱纹,人们日常依靠的肌肉力量也慢慢变小。接着记忆力也大不如前,大脑功能不断减退,衰老就这么来临了。

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亚精胺通过对eIF5A进行修饰来调节TFEB蛋白的合成

所以,能否长寿的核心就是能否不断再生。那么,有没有可能让我们的身体像某些动物那样,拥有更强大、更持久的再生能力?事实上科学研究表明,如何获得健康长寿,除了观察其他动物问题的一部分,答案就在人类自身。

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干细胞的不断分化

现在一些科学家已经将注意力放在人体内干细胞的潜在功能上面。大约在10年前我们就已经知道干细胞存在于人体各个器官内,例如肝、肺、心脏、皮肤等等。而干细胞属于细胞中原始的、未完全分化的一类,它不仅可以自我更新,也可以在一定条件进行分化,成为特定的功能细胞,也就是说具有再生的“本领”。那么在21世纪初,我们甚至认为某个特定器官内的干细胞,例如骨髓干细胞就可以分化为其他器官。

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所以干细胞研究专家帕特里加了玛尔上博士及其团队从几年前就开始试验,试图利用骨髓干细胞再生出新的心脏。因此医生从心肌梗塞患者的骨髓中提取干细胞,直接注射在心脏病患处,观察是否出现分化。

然而令人失望的是,骨髓干细胞并未能够分化为心脏细胞,但是它们却在一定程度上帮助了心脏功能的恢复。我们发现相比普通疗法,接受了干细胞治疗的病人在生存能力方面,心脏功能恢复的更好。

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干细胞的优良特点

但是出于对科学研究的严谨性的考虑,科学家又进行了一组试验。专家在梗塞形成后,对失去生长能力并失去活性的部位进行测量。再经过三个月后,重新测量这些部位,看它们是否会缩减。研究再次证明,相比普通疗法,接受了干细胞治疗的病人,心脏功能恢复的更好。

这无疑能给人们早日实现细胞控制给出了更多可能性。因此,到目前为止,干细胞与再生医学研究是当今生命科学最受关注的前沿领域。

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其实封闭系统随着时间的流逝从有序走向无序是一种物理规律。除非向系统注入能量可以使无序向有序迈进,否则这一规律不可能被打破。

生物体和外界环境相比较而言,就是这样一个“有序”的系统。而突变,不论是何种意义上的,都是自发产生、趋向于是生物体瓦解的力量。因此,若不论个别情况从整体上看,突变也是一种进化的可能。

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细胞的迁移与进化

也许我们能够有科学研究的支撑,人类的梦想才有实现的可能。长生不老是人类的一个梦想。宇宙这么大,未知的那么多,有什么事情是不可能的呢?

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