第十五章 基因的本质

 

基因,被认为是许多生命现象的本源。的确,许多生命现象的不同是因为基因的不同,可以从基因的层面得到合理的解释。然而,人类所了解的基因及活动,也只是微观世界中的一种生命现象,而基因的本质人类尚未完全认识。就像人类早就知道了人的外形和结构,但一直不知道人的本质一样。

前几年世界各国科学家完成了人类基因组的测序,这是生命科学中的一项伟大工程,测序完成之后,人类也只是在一定层次上较为完整地了解了基因的结构,但每个基因的功能和作用,人类了解得不多,只是知道某些生命现象与某些基因有关。两者之间是如何联系的?基因是如何发挥作用的?这正是当前人类所面临的课题。要深入研究下去,有必要首先弄清基因的本质。

人们常说“人类基因”,这种提法略有不妥,人类并不直接拥有基因,直接拥有基因的是人体细胞。基因是基本生物体内的一个零件,这个零件最早的时候是大自然创造的,现代基因经过基本生物的改造、添加,已经面目全非了,可能只有基础部分是天然的,大部分已经是细胞或DNA的制品了。基本生物用核苷酸制成了基因,串成了一条长链,这条长链就是核酸,储存在躯体之内,目的是控制生命的全过程,尤其是控制胚胎和幼体的发育过程。确切地说,基本生物是通过基因的变化控制蛋白质的变化,通过蛋白质的变化控制细胞的变化,通过细胞的变化控制组织、器官、系统、多细胞生命体的变化。基因控制生命,分成直接控制与间接控制,合成细胞内的结构蛋白是直接控制,合成功能蛋如催化蛋白、运输蛋白、免疫蛋白、调节蛋白等,通过这些物质参与化学反应,达到控制细胞的目的,是间接控制。

人体是细胞组成的,基因控制了细胞,也就控制了人体。基因对人体的控制,是以细胞作为桥梁的。

我们可以把人体细胞内的所有器官和物质,看成是由细胞制造的,而基因是细胞精心设计制造出来的产品,具体说基因是细胞核、线粒体精心设计制造出来的产品,细胞核和线粒体是细胞内的两种独立生命,这两种生命体都能制造基因。再说细些,基因是DNA精心设计制造出来的产品。可见,人体包含有四级生命体:人、细胞、细胞核与线粒体、DNA与RNA。基因能决定繁殖遗传,能决定生命演绎,能决定变异进化,因而基因是神奇的。

基因到底是什么?查了许多资料,都没能说清楚,因而基因的概念在许多人的大脑中是模糊的。这不妨碍我们进行解释:基因是包含遗传信息的物质,包含一种蛋白质遗传信息或一种RNA遗传信息就叫一个基因。基因主要存在于细胞核中,细胞质中的线粒体也有基因。基因可以是脱氧核糖核酸分子(英文简称DNA)中的一段,也可以是核糖核酸分子(英文简称RNA)中的一段。也就是说,基因可以存在于DNA中,也可以存在于RNA中,存在于哪里取决于生物的种类。

一个基因决定一种蛋白质。不过,DNA中的基因也能决定RNA,虽然这只是合成蛋白质的过渡产物,但还有少量RNA被合成出来后,是作为酶来使用的。因而也可以说“包含一种蛋白质遗传信息或一种RNA遗传信息就叫一个基因”。

人体细胞的基因存在于DNA中,DNA分子从结构上看是呈双螺旋造型的两条核苷酸链,每条链由众多核苷酸分子排列而成,每个核苷酸分子有一个碱基,两条链的碱基之间,有氢键相连,构成了碱基对。人体细胞主要基因存在于细胞核的46个DNA分子中,实际上是23对DNA分子。在其中的23个男女共有的DNA分子和男性特有的一个DNA分子中,共有30-40亿个碱基对,其中1亿个碱基对组成人体2.5万个基因,简单算一下,平均每个基因包括4000个碱基对,这些碱基对在化学反应中直接决定合成哪种蛋白质。多余的29-39亿个碱基对另有作用,但目前还搞不清楚其作用。

由于人体细胞核中的DNA分子是成对存在的,因而基因也是成对存在的,只是在男性细胞核中,有两个DNA分子不能配成对。对于绝大多数基因来说,一个基因损坏了,还有另一个基因可以使用。若人体基因确定为2.5万个,实际上就是2.5×2万个。不过,精子与卵子只含有一半的基因。

虽说基因是由碱基对组成的,但起作用的是一条单链上的碱基,因而也可以说基因是由DNA分子单链上的碱基组成的,这些碱基序列决定合成什么类型的蛋白质。

这么一说可能就把人搞糊涂了,简单说DNA分子就像一条拉链,拉开之后就是两条单链,单链中的链齿就是核苷酸,核苷酸的一角就是碱基,许多碱基排列在一起就是基因,许多基因排列在一起就是一条单链,两条单链的碱基咬合后就成了一条拉链。在人体细胞核中共有46条或23对这样的拉链,不同的拉链包含的基因也不相同。

基因可以由自然制造,可以由基本生物制造,也可以由人类制造,还可以由两方或三方共同制造。

从化学的角度看,基因只不过是一团活跃的化学物质,或说是核酸分子中最活跃的一个片段。只是人类认为基因带有遗传信息,能记录生命、制造生命、控制生命,具有不可思议的神奇力量。因此,基因被人类神化了。其实,有什么结构就有什么化学反应,有什么化学反应就得到什么生成物,化学规则就是这么规定的,并不神秘。

基因到底有什么神奇的力量呢?基因是细胞之内较有活性的化学物质,大量的碱基决定了基因的活性,这种活性使其能够通过一系列的化学反应,合成DNA、RNA和蛋白质分子。当然,这种合成不是基因独力完成的,而是由多种物质参与下完成的,只不过基因起了关键作用。平时,碱基对之间由氢键相连,这是一种闭锁的状态,使碱基处于相对稳定的状态。当氢键被“破坏”后,碱基就是开放性的了,就会使基因获得了活性,随时俘获周边物质,并发生一系列化学反应。下面从不同于教科书角度,分析基因在化学反应中的作用。

1.DNA的合成     

DNA分子与周边物质发生化学反应,可以合成另一个DNA分子,基因作为DNA分子的一个片断,也参与了合成过程。当DNA分子遇到某种“解旋酶”的时候,碱基对氢键上的氢原子就被抢夺了,碱基对解锁,双螺旋打开,周围许多游离的核苷酸分子在吸力作用下,蜂拥而来,对号入座,取而代之,分子对分子,碱基对碱基,并由周围的氢原子把碱基“绑”在了一起,相邻的核苷酸也被串成了一条长链,这样两对DNA螺旋就形成了,得到的是两个DNA分子。在这里,碱基与碱基的结合,需要聚合酶的参与,这样会加快化学反应的过程,聚合酶可能含有大量的氢原子,并能在化学反应中被碱基抢夺。

         

                   图6  DNA的复制


在这个化学反应中,基因作为DNA分子的一部分被复制了,但在复制中完全处于被动地位,因为碱基配对具有专一性,A碱基只能配T碱基,G碱基只能配C碱基,只有与原链相同的碱基,才能进入到相应的位置,与对面的碱基配成碱基对,这是由原子或离子的吸力共同决定的。可见,所谓复制、繁殖是一个正常的化学反应过程。

在化学反应过程中,核苷酸分子串成DNA长链具有必然性。每一个核苷酸分子是由脱氧核糖、磷酸和碱基三个小分子组成的(有的核苷酸有两三个磷酸),三个分子抱团后还各自伸出一个触手(化学键),形成三个等待结合的点位:脱氧核糖能与相邻核苷酸的磷酸结合,磷酸能与相邻核苷酸的脱氧核糖结合,碱基能与对面核苷酸的碱基结合。关键的结合点是碱基,碱基配对的专一性决定了哪种核苷酸才能对号入座,另两个结合点对游进来的任何一种核苷酸都起到固定作用,因为任何一个核苷酸都有一个角可以被触手抓住。换句话说,脱氧核糖和磷酸就像正负极,能够相互吸引结合,由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基座,就是DNA双螺旋的骨架。三个结合点决定了DNA的双链结构,也决定了只有一种特定的核苷酸分子才能进入,即原来分手的那种核苷酸分子才能进来补缺。就像一对夫妻离异后,另有一男一女就乘虚而入,分别与他们组成了两个家庭,与女子结合的一定是男子,与男子结合的一定的女子,只有这样才能配成对,道理就这么简单。

这样,每个核苷酸分子失去了什么配偶,就得到了什么配偶;失去了什么邻居,就得到了什么邻居。一对螺旋分开后,就得到两对螺旋。这正是复制、分裂、遗传、繁殖、生育得以发生的化学机制。没有这个化学机制,就不会有今天地球上的所有生物。

2.RNA的合成

RNA与DNA的主要区别,一是大多数是单链分子,二是所含的戊糖是核糖而不是脱氧核糖,三是所含的碱基是A、U、G、C,即不含胸腺嘧啶T,而含尿嘧啶U。RNA的种类很多,主要有信使RNA (mRNA)、核糖体RNA (rRNA)和转移RNA (tRNA)三种,此外还有核不均RNA (hnRNA)和核小分子RNA等。

    各种RNA都是在细胞核中,由DNA引导合成出来的,经加工后,进入细胞质,在细胞质中发挥作用。在各种RNA中,最重要的是mRNA,因为mRNA带有遗传信息,遗传信息是由DNA转录过来的,在这里主要研究mRNA的合成。当DNA分子遇到某种“解旋酶”的时候,碱基对氢键上的氢原子被抢夺,碱基对解锁,双螺旋打开。但不是呈Y型打开,而是在双螺旋中的某个位置,开了一个缺口,相应的核苷酸分子进入,进入的核苷酸分子,当然是与DNA分子其中一条单链上的碱基配型的那种,由于在这个缺口上分布有特定的“聚合酶”,只能把核糖核苷酸分子粘在一起,因而只有核糖核苷酸分子能进入,并在“聚合酶”的作用下串成一条单链,而不是双链。究其原因,是因为“聚合酶”只能单向连接核糖核苷酸,而不能逆向连接,另一条DNA单链是方向相反的,因而不能同时作为模板。不过,有时另一条链也能逆向组装出一条单链,虽然也是组装出一条单链,这显得有点神奇,只能用DNA智慧控制来解释了。

RNA的组装就像一条拉链从中间打开一样,往前拉过去,前面的打开,后面的合上,就依次有一个特定的核糖核苷酸进入缺口,前后核糖核苷酸之间连接成串,最终形成一条hnRNA单链,从DNA双链的缺口中游了出来,再经剪切、拼接、穿鞋戴帽等加工,就成为一条短些的mRNA单链。这样,DNA链上的碱基,就被转录到mRNA上了,也就是说DNA链上的基因,被转录到mRNA链上了。而原来的DNA双链,打开后就合拢还原了。当然,还原可能也要“聚合酶”的参与。

DNA双链开口的起点到终点有讲究,通常只是一个基因所含有的碱基,形成这种控制机制有两种可能,一是由DNA分子的智慧控制。二是由基因末端的“刹车片”程式控制。因此,复制出来的mRNA分子,只能合成一种相应的蛋白质。若是DNA 开口打开得太大或太长,就有可能得到两条或多条mRNA链,或得到一条超长的mRNA链,这样往后合成蛋白质就失控了,这可能是致癌的一个原因。

DNA合成RNA的过程可以理解为基因合成了基因,或DNA上的遗传信息转录到了RNA上。

3.蛋白质的合成

蛋白质是一个大类,人体中的蛋白质有许多种,按一个基因合成一种蛋白质来推测,人体细胞中约有2.5万种蛋白质,具体有多少种人类还未搞清楚,据估计人体中有10万种以上蛋白质,这么多蛋白质是怎么来的,还需要进一步探索。在人体细胞的DNA分子中,还有数量庞大的“多余”碱基,这些碱基序列不被称为基因,或被称为垃圾基因,但有可能也是具有重大作用的基因,可以合成几十万至几百万种蛋白质,每一种蛋白质可以用来对抗一种特定的微生物,例如对抗艾滋病毒、SARS病毒等。只要有足够的时间,细胞就能找到相应的蛋白质,并能合成出来对抗入侵的病毒。

蛋白质的合成是一个复杂的过程,有多种物质的参与,若陈述过于详细,反而容易把人搞糊涂。

概略来说,蛋白质的合成是在细胞器官核糖体内进行的,核糖体是合成蛋白质的工厂。mRNA分子在细胞核中被合成出来后,就游离到细胞质中,由于mRNA是单链分子,链上的碱基是开放性的,每个碱基带有更大的活性,总是虎视眈眈,伺机与周围的物质发生化学反应。细胞质中有许多核糖体,核糖体像一个糖葫芦,是rRNA 和蛋白质共同组成的复合体,mRNA与核糖体有亲和力,就与核糖体结合在一起了,这个结合体就像一条拉链串上了一个糖葫芦。mRNA与核糖体之间的亲和力,显然来自核糖体内的rRNA,两链的碱基之间有配对关系,从而形成吸力。由此可见,在细胞内营造吸力的主要工具是碱基,无论是DNA上的碱基还是RNA上的碱基,都是为了使两种物质结合在一起,相比之下RNA上的碱基用得更多一些,这正是RNA链种类较多的原因。

细胞质中存在20种氨基酸,种类不少,数量庞大,氨基酸与tRNA有亲和力,细胞内有40种以上的tRNA,20种氨基酸都有对应的tRNA,每种氨基酸与一种或多种tRNA结合为夫妻,结合后对mRNA链上的核糖体产生亲和力,就向核糖体游去,并钻进核糖体之内,每个核糖体可以容纳两对夫妻。也就是说,在核糖体内的mRNA链上的六个相邻的碱基,能分别吸引两个tRNA与氨基酸的结合体,即三个碱基为一组合,吸引一个tRNA与氨基酸的结合体。这样,在核糖体之内就有了六种以上的化学物质:核糖体、mRNA、两种tRNA和两种氨基酸。

于是,核糖体之内就发生了化学反应,在各种吸力与斥力共同作用下,各种分子推揉拉扯,聚散离合,结果是第一对游进核糖体的氨基酸与tRNA的结合体被拆散了,氨基酸的OH根被扯了下来。第二对游进核糖体的氨基酸与tRNA结合体也被拆散了,氨基酸的一个H离子被撕了下来。这样就等于在两个氨基酸分子之间发生了“脱水缩合”反应,OH与H结合成水。前一个氨基酸被撕下OH后裸露出C离子,后一个氨基酸被撕下H后裸露出N离子,C离子与N离子之间就形成了肽键,把两个氨基酸粘在了一起。从第二个氨基酸开始,每个氨基酸都失去一个OH和一个H,前后两个氨基酸以肽键相结合,依次而来的氨基酸分子,就串成了一条长链,这就是肽链或多肽链,蛋白质就这样被组装出来了。

简单来说,核糖体是个脱水工厂,把氨基酸进行脱水处理,两个氨基酸就粘在一起了。众多氨基酸虽是连成一条链,但外形上是乱麻一团。

在这一系列的化学反应中,tRNA实际上是充当了运输工具,源源不断把各种氨基酸运到核糖体中。运送哪种氨基酸,由核糖体内mRNA链上的碱基说了算,因为mRNA链上相邻的某三个碱基,与tRNA链上相邻的某三个碱基,形成吸力,正是这种吸力驱使tRNA游进核糖体之中,与mRNA进行短暂结合。

若是核糖体所在mRNA链上的位置不变,每次运进来的都是同样的氨基酸。问题是,在拆散第一对夫妻的打斗中,mRNA链与核糖体中rRNA链的结合键被破坏了,彼此失去吸力,位于核糖体之外的mRNA链上的碱基,正好与核糖体中rRNA链的碱基形成配对,产生吸力,就把核糖体拉过去了,从表面上看,是核糖体滑到了另三个核苷酸分子上,核糖体里面有了另外三种碱基,对另外一种tRNA有吸力,由于这种tRNA载有特定的氨基酸,实际上也就是对另外一种氨基酸有吸力,因而每次被带进来的氨基酸都是不同的。

mRNA链上有四种碱基,细胞质中有20种氨基酸,每三种碱基的排列组合,可以吸引一种氨基酸;有些组合略有不同,也能吸引同一种氨基酸。因此,64种组合决定了20种氨基酸的排列,不同的氨基酸排列决定了不同的蛋白质。从这个过程来看,是三个核苷酸分子决定一个氨基酸分子,或说是三个碱基决定一个氨基酸。有一些碱基的组合,不吸引任何一种氨基酸,蛋白质的合成也就到止为止,这种碱基组合就成了“刹车片”,通常位于mRNA链的末端。

值得注意的是,暴露在核糖体之外的mRNA链上的碱基,对tRNA与氨基酸的结合体没有亲和力,不吸引任何氨基酸,只有与核糖体结合的那段碱基,对某种特定的氨基酸有吸引力。核糖体沿着mRNA链每向前滑动一段,这一段上的碱基就会吸引一种特定的氨基酸,这样氨基酸就按一定的顺序排列起来了,这就是所谓的编码。听起来似乎这些分子心灵手巧,实际上是由化学反应的规则决定的,一切都取决于电荷的吸力与斥力。

在蛋白质组装中,各种参与化学反应的分子都是不可或缺的,不过人类认为基因发挥了重要作用,因为基因决定吸引哪些氨基酸,不吸引哪些氨基酸;先吸引哪些氨基酸,后吸引哪些氨基酸。这就决定了合成蛋白质的种类,这就是基因的表达。实际上,在决定合成哪种蛋白质时,基因也没表达过什么意见,只不过有这样的结构,就合成这样的物质,这是化学反应的法则规定的。

在不同时期,有不同的mRNA分子被DNA合成出来,不同的mRNA分子带有不同的基因,不同的基因合成不同的蛋白质。正因为细胞内蛋白质的不同,造成了细胞形态的不同,功能的不同,这就是细胞的分化。可见,基因的作用,也仅仅是在化学反应中起了正常的作用。

DNA、mRNA与细胞内的物质源源不断发生化学反应,不断合成新的物质,细胞外的物质也源源不断进入细胞之内,细胞也就不断膨胀,当大于细胞膜的张力时,细胞就分裂了。

从化学的角度看,这是一个化学反应的自然过程,一切都由化学成分和化学结构决定;从生命的角度看,这是一个受到严格控制的生产过程,各种化学反应都有一个无形之手在操纵,这个无形之手就是细胞和DNA的智慧,细胞和DNA利用了化学反应规则创造了一切。细胞分裂是受控的,两部分的物质大体相等,这是细胞和DNA的智慧起了作用;物质合成也是受控制的,在什么时间,合成什么物质,合成多少,也是细胞和DNA的智慧起了作用。只有38亿年前出现的早期细胞和DNA,才完全是天然产物。不同的是,这两种天然产物存在较高的智慧。

细胞物质的合成,主要是DNA、RNA和蛋白质(当然还有糖和脂)。DNA需要量最少,在人体细胞核中只需合成46个DNA分子。RNA和蛋白质需要量最大,RNA主要是过渡物质,作为合成蛋白质的工具,合成蛋白质后就分解了,蛋白质则是所需的终产物。

合成这些物质的关键,是控制DNA分子上基因的活性,什么时间让哪个基因活跃起来,就能合成什么类型的mRNA,有什么类型的mRNA就能合成什么类型的蛋白质。控制DNA分子的关键,在于控制拉链——双螺旋上碱基对上的氢键,抢夺了哪些氢原子,哪些碱基就打开,抢夺了组成一个基因的数千计碱基对上的氢原子,一个基因就开启了,活跃了,一系列连锁的化学反应就发生了。抢夺氢原子的任务是由化学物质完成的,这种化学物质不论是什么成分,都不妨称为“解旋酶”。细胞正是通过合成或输送“解旋酶”的方式控制物质的合成。当细胞合成或输送“解旋酶”的工作失控,或从体外撮入一种“解旋酶”,让DNA分子上的基因始终处于开启状态,问题就严重了,这个细胞就会成为一个三班倒的工厂,不断制造出新的细胞,这些细胞就是癌细胞了。

不过,外源性“解旋酶”必须冲破多道封锁线。先穿破细胞膜,游过细胞质,再穿过核膜,进入细胞核中,向DNA分子碱基对上的氢键发起攻击,才能解开DNA双螺旋链。这就不难理解,为什么DNA分子深藏在细胞核中;这也不难理解,为什么DNA分子呈双螺旋结构,而且要把碱基对紧紧抱在怀中。一切都是为了安全起见,若不慎被别人打开了潘多拉魔盒,事情就不可收拾了。

另一方面,“解旋酶”剪开了DNA分子链,也需要“聚合酶”来把开口拉上,不然,物质的合成也会源源不断,不可收拾。也就是说,体内缺乏“聚合酶”也是致癌的重要原因。

简单来说,DNA分子双螺旋链打开,细胞物质合成和分裂就开始。从一端打开,从头裂解到尾,就合成了另一个DNA分子;从中间打开,开口裂解一段,又重新合拢,终产物是合成一个mRNA分子。这两个环节失控,都会导致细胞分裂的失控。这两种口子可能是由两种“解旋酶”打开的,一种解旋力较强,另一种解旋力较弱,从而造成了不同的开口。口子被打开,就是所谓基因的激活,开了哪段口子,就激活哪些基因。用人造化学物质的方法,也能打开和激活某些基因或全部基因,合成所需要的DNA、mRNA和蛋白质。DNA的口子打开后,需要一种特定的“聚合酶”把开口合上。

细胞控制物质合成,可能还有另外一些渠道,比如程序控制。在DNA分子的两个基因之间,有一段惰性碱基或无偶碱基,这样每次合成mRNA分子链时,就限定了头尾,只把所需的基因转录出来,制造出所需的蛋白质。这就是DNA分子链上的“刹车片”。

如果这段起刹车作用碱基丢失,合成出来的mRNA分子链可能就很长,一条链可以合成多种蛋白质,有些蛋白质却是多余的,癌细胞还是被生产出来了。

蛋白质合成之后,mRNA链就分解了,若不分解,问题也严重了,也能源源不断合成出蛋白质,源源不断生产出癌细胞。

以上所述,均是在人类研究的基础上,对基因的工作原理和化学机制,从化学反应的角度上进行一些分析和推测,试图破解基因以及生命的一些核心机密。

DNA合成自身、RNA和蛋白质的原理,最终将会使人类受益无穷,不仅可以用来治癌,还可以用来生产各种细胞、组织和器官,治愈各种疾病,当然也可以让人长生不老。另外,运用这个原理就可以在工厂里大量生产各种蛋白质了,把人类从又脏又累的养殖业中解放出来。

人类当前最迫切、最实际的意义,就是用于攻克癌症,癌之所以久攻不克,在于人类弄不清基因的工作原理和化学机制。若上文所述就是基因的工作原理和化学机制,抑癌、治癌就是简单的了,起码在理论上是简单的。癌只不过是基因在合成物质的过程中出了问题,找准问题加以解决,癌就治愈了。

⑴阻止、阻断、破坏“解旋酶”的合成和输送。从源头或路途抑制、阻断或破坏“解旋酶”,包括全链打开DNA的“解旋酶”和局部打开DNA的“解旋酶”。要从内部和外部两个方面,弄清哪种物质扮演了“解旋酶”的角色。体内有些激素,就是直接或间接的“解旋酶”,控制了这种激素就控制了癌。其中有些激素,可能是在发怒、生气、忧郁、压抑、压力中释放出来的。作为癌症病人,弄不清什么是“解旋酶”不要紧,不妨改变原来一些不良因素:改变居住环境,改变饮食习惯,改变暴烈脾气,改变忧郁心情,释放工作压力,改变不良睡眠,改变一切不良习惯。这样也许会收到意想不到的效果,说不定“解旋酶”会因此消失或减少,“解旋酶”消失了,癌就治愈了;“解旋酶”减少了,癌就放慢了,这是十分重要的,延长了生命,争取了时间,既使治疗取得事半功倍的效果,也让肌体有足够的能力抗癌。有些“慢癌”——即恶性程度不高的癌,根本就不能致人于死地,带癌生存十几年,相安无事,当然也需要积极治疗。

⑵恢复体内“聚合酶”的生产或向体内提供“聚合酶”。当然是要首先找到这种“聚合酶”,然后刺激体内有关细胞、组织或器官,生产足够的“聚合酶”。或者人工注入“聚合酶”,及时把DNA打开的口子关闭,不让其长久或永远处于开放状态。不过,若是连接核糖核苷酸分子的“聚合酶”,则要清除,使mRNA链不能连起来。

⑶恢复体内“分解酶”的生产或向体内提供“分解酶”。mRNA合成蛋白质之后就分解了,这可能是某种“分解酶”作用的结果,若“分解酶”缺失,mRNA合成蛋白质的工作就停不下来了,这就要刺激细胞合成“分解酶”,或者向细胞输送人造的“分解酶”,这样细胞的分裂就受到控制了。

⑷修复缺损、多余、错乱的碱基。提取一个癌细胞,检查碱基的排列,有缺损的种植,有多余的切除,有错乱的纠正,这样癌也就治愈了,当然这种治疗是针对某种细胞或全身细胞的,因为每个细胞内的碱基都是基本相同的。减数分裂时染色体交换基因,有时不是均等交换,造成一个子细胞染色体较长(基因扩增),另一个子细胞对应的染色体较短(基因删除),这是癌的成因之一。科学家在冰岛的癌症家族中发现了基因“刹车片”的缺失,其中乳腺癌就是属于这种情况。只要注入这种基因片断(带有特定碱基的核苷酸),把它种植在缺口中,或激活细胞的基因修复功能,实现自行修复,癌症也就治愈了。

⑸阻隔、破坏、吞噬致癌物质。人类已发现许多致癌的化学物质,除了人类有意或无意制造出来的化学品之外,还包括天然的毒素和病毒。如SV40病毒、多形瘤病毒能使实验鼠细胞癌变。实验动物最易发生的癌是乳腺癌,病原是存在于乳中的一种RNA病毒。乙肝病毒也被认为是导致肝癌发生的物质之一。这些致癌物质,都可能直接或间接作用于基因,导致基因变异或功能失调,造成细胞癌变。阻隔、破坏、吞噬这些物质,致癌的因素就铲除了。

⑹减少蛋白质的摄入。蛋白质经水分解,就会得到各种氨基酸,各种氨基酸又是合成蛋白质的材料。细胞的疯狂生长就是疯狂合成蛋白质,这需要各种各样的氨基酸作为原料,细胞中有大量的游离氨基酸,对癌细胞而言就是火上浇油。事实表明,癌在一定程度上是吃出来的,生活越富裕,吃得越好,越容易得癌。正常人的体内呈弱碱性,癌症病人体内呈弱酸性,肉类是酸性食物。当然,营养不足的人,并不需要刻意减少蛋白质摄入,这样只会适得其反,削弱了自身的抵抗力,使癌细胞失去控制。不过,若是受体内激素刺激生成的癌,如雌激素分泌过量导致的乳腺癌,多吃蛋白质是弊大于利的。从我身边亲人乳腺癌的发生、发展和恶化情况来看,都对应着生活的改善,即蛋白质摄入过多。男人吃丰盛大餐当天就会刺激雄激素分泌旺盛;女人吃丰盛大餐当天也会刺激雌激素分泌旺盛。这是每个人都可以感觉得到的。

⑺增加碱性物质的摄入。DNA、mRNA的合成需要核苷酸,这是酸性物质,有意识多吃些碱性食物,常喝弱碱性饮用水,也许可以中和体内的酸性,抑制体内癌细胞的疯长。最好是到碱性水质的地区生活,或饮用弱碱性矿泉水,这是可以用试纸测试的,不过似乎很难找得到,自然界的淡水大多是中性的。世界长寿之乡广西巴马县,水是碱性的,有报道说没有一例癌症患者,说得有点绝对,但癌症少是肯定的,这可能与碱性水质有关。有些饮水器电解出来的水,带有明显的碱性,对癌症病人可能有好处。

可能人体多数化学反应需要在弱碱环境才能顺利进行,由于人类生活越来越好,摄取了更多的蛋白质,使一些人群体质逐渐偏酸,导致一些化学反应不能正常进行,造成身体出现这样那样的疾病。喝弱碱性水,则可取得平衡,相关疾病有所缓解甚至不治而愈。这是人与环境不适应的又一体现,因为地表淡水多数是中性的,本来人喝中性水才是最合适的,但对身体呈弱酸性的人群就不合适了,需要制造弱碱性水来饮用,这是一种无奈和悲哀。胃分解消化食物则是在酸性环境下进行的,营养过剩的人群,喝弱碱性水则可中和一部分胃酸,削弱胃的分解消化能力,使多余的营养排出体外,这对身体也是有好处的。另外,胃酸减少后食欲也会有所下降,也能减少多余营养的摄入。

当然,这里只是主张多喝碱性饮水、多吃碱性食物,而不是主张吃小苏打。碱性食物是指在体内经氧化后的生成物呈碱性,小苏打碱性很强,但进入胃就被胃酸中和了,而且应该是有毒副作用的。往癌细胞中输入小苏打之类的碱性物质,有没有抑癌作用,有多大的毒副作用,还需要做实验确认。至于合成蛋白质所需要的氨基酸,则不一定是酸性物质,有酸性、中性和碱性三种,视种类不同而有所不同。癌症病人无论摄入哪种氨基酸,都可能是有害无益的。不过,人体内的酸碱值是天生的,要改变体内的酸碱值是不容易的,因为人体有良好的酸碱缓冲系统,使体液保持恒定的酸碱值,而且血液与体液的酸碱值只要有变,就会造成新陈代谢的失调与混乱。

⑻增加维生素C和微量元素硒的摄入。体质呈酸性,严重缺乏维生素C,严重缺乏微量元素硒,是癌症病人的三个重要特征,这也许就是根本的病因所在,有针对性地解决这些问题,或许就可以起到釜底抽薪的功效,说不定比打针吃药更重要。人体失衡是万病之源,从源头解决人体失衡的问题,是十分重要的,也是符合“上医治国,中医治人,下医治病”的中医理念的。当然,硒的摄入要适量,过量摄入会引起毒副反应,多吃富硒食物则是安全的。鱼类、坚果和谷物等食物富含硒,谷物中的小米硒含量较高,坚果中的板栗硒含量也较高。小麦胚芽、大蒜、芦笋、芝麻、菌类、啤酒酵母等也含有较高的硒。不过,仅从食物中补硒似乎还不够。

⑼烧掉癌细胞内物质。癌细胞分裂需要储备相应的物质,吸纳和制造了足够的物质之后,才能分裂繁殖。因此,多吸氧气,合理运动,就可以烧掉癌细胞内的一些物质,从而减缓其分裂或制止其分裂。氧气的吸入主要是增加癌细胞内的燃烧,吸入氧气多燃烧就更激烈、更持久。运动一方面可以增加吸氧量,另一方面可以促进燃烧。运动是燃烧的表现形式,对于细胞来说运动就是燃烧,燃烧发生后肌体就会向细胞提供营养和氧气,营养不足就以细胞内的物质为燃料。因此,运动之前不能吃得太饱,也不宜吃太多甜食和淀粉类食物,最好是先运动再进食,饿了之后少量进食,再继续运动,运动结束后就可以吃饱了。进行较为舒缓、时间较长的运动,也许更有利于癌细胞内蛋白质和脂肪的消耗。运动的原则是,吸入更多的氧气,引发更多的燃烧,消耗较多的细胞物质,尤其是蛋白质和脂肪,运动强度和运动时间要在身体的承受范围之内,不能感觉太累,以免影响肌体的免疫力。为了吸入更多的氧气,天亮之后在树木较多的公园进行运动较好,途中的休息也尽量在树木多的地方。

另外,从医学的角度,可以在癌细胞内制造一些剧烈的化学反应,消耗癌细胞内的物质,达到制止或削弱其增殖的目的。比如,在向肿瘤输送营养的血管中注入某种反应物或催化物(酶),让这些物质进入癌细胞内,引发剧烈的化学反应。当然,最好还是向体内注入某种物质,这种物质只能与癌细胞内特有的物质发生化学反应,这样即使无法杀灭癌,也能控制其增殖,这是简单有效的方法,应该能做得到。

⑽药物剪除某种核苷酸分子或氨基酸分子。提取病人的癌细胞,分析一下哪种核苷酸分子或氨基酸分子需要量最大,然后用药物中和这种分子,使其暂时消失,让癌细胞的合成在半途因缺乏某种原料而中止。也可以找出关键的分子,进行剪除,当癌细胞合成物质时,缺少了这种原料,合成程序就自动中止。到了一定时间,再向人体限量供应,以保证肌体的正常需要。

⑾剔除或破坏细胞内多余的DNA分子。细胞分裂时,会把染色体均匀分配到两个子细胞中,染色体包含有DNA分子,如果出现某种失误,就有可能分配不均匀,一个子细胞DNA少了,一个子细胞DNA多了,少的发育不良,多的疯狂生长,这是癌形成的一种可能机理。多倍体生物生长发育快,主要是因为细胞内的DNA多,化学反应及生成物也多。由此推测,若细胞内DNA多了,也会造成额外增殖。这样的话,就可以通过药物剔除或破坏细胞内多余的DNA分子,使其失去作用而治愈癌。若这类变异细胞不多,也可以直接杀灭,从根本上排除致癌病因。

以上几条攻癌途径,不是医生开给病人的处方,而是向癌症攻关的科研人员提供的思路,是否正确,取决于本文对细胞合成物质的化学机制的分析和推测,这还需要科学实验进行证明或否定。不过,已有一些实验可以作为佐证。美国斯坦福大学的研究人员,通过基因技术激活实验鼠细胞中的MYC基因,使其大量合成多余的MYC蛋白质,一段时间后,实验鼠的肝脏细胞就出现了癌变,然后研究人员给实验鼠注入抗生素强力霉素,使MYC基因关闭,恢复正常,一段时间后实验鼠肝脏的癌细胞又逐渐恢复了正常。在这里,MYC基因的激活,可能就是注入“解旋酶”打开MYC基因碱基上的氢键;MYC基因的关闭,可能就是注入的强力酶素破坏了“解旋酶”,也可能是强力酶素起了“聚合酶”的作用,为碱基对提供了氢键,使基因重新闭锁。这个实验也表明,基因只不过是一团参与化学反应的化学物质。

细胞正常的物质合成和分裂,是受到严格控制的,控制手段很多,人类未完全搞清楚,只要完全弄清了,也能移植过来控制癌细胞的生长。归根结底,控制细胞的物质合成或分裂,主要是控制化学反应物质,要么控制催化物(酶、激素等),要么控制反应物,只要控制了其中一种物质,也就控制化学反应的发生,这才是釜底抽薪。有一部分乳腺癌是在雌性激素刺激下生长的,服用雌激素抑制剂后,雌激素水平下降,肿瘤得到控制,这表明控制了某种化学反应物质就能控制肿瘤。用放疗、化疗的手段去杀,癌细胞杀死了,好细胞也杀死了,最后是同归于尽。这叫“宁可错杀一千,不可放过一人”。

人体细胞的癌变,都是基因的变异,基因变异首先在某个部位表现出来,形成包块,因而癌症是全身性的病变。把包块切除了,几个月或几年,又从别的地方冒出来了,医学上说是转移,即从原包块中有癌细胞游离出来,通过血液、淋巴液等途径流浪到新的地方定居和繁衍,这可能只是其中的一种传播方式。另一种可能是,体内某种或几种细胞的基因出了问题,当把某处的肿瘤切除后,肿瘤又从其他地方冒出来了。当然,有些癌早期是不“转移”的,这是局部基因发生了病变,其它基因还未波及,这种情况也不少。比如,某个部位受到较多的辐射,首先发生癌变;体内合成或食物摄入的某种致癌物质数量不多,只是在局部上使某种敏感的细胞受到污染。

现代细胞的基因,是大自然和细胞(具体说是DNA,下同)共同创造出来的,大自然创造的是基础部分,占的比例不大;细胞创造的是添加部分,占有较大比例。基因被细胞制造出来之后,也影响到细胞的自身。从这个角度看,现代细胞不完全是天生的,细胞按基因指引的方向发展,而基因又是细胞设计出来的,因而可以说是细胞塑造了自身。确切说,细胞是自然与自己共同创造的。就像人一样,是自然与自己共同创造的。自然创造的是长毛兽,长毛兽发明出衣服之后,长毛褪去了,变成了光身动物,这就是人了。

基因的化学活性是不同的,有些基因活跃一些,有些基因不太活跃,这种活性上的差异,人类了解得不多,但这不是最重要的。最重要的是在什么时期,哪些基因活跃。这种活跃不是天生的,而是受控的。哪些细胞打开了基因,哪些细胞就活跃;细胞打开了哪些基因,哪些基因就活跃。

一般来说,在下述几种情况下细胞的基因活性较大:①处于发育期的细胞基因。如各种干细胞的基因。②专职“生儿育女”的细胞基因。如造血干细胞的基因,这种细胞一生都在生儿育女,为血液提供各种血细胞。③新陈代谢快的细胞基因。新陈代谢快说明细胞基因活性大,一个人在一天的不同时间,在一年的不同时期,在一生的不同阶段,新陈代谢都不同。一个人在不同状态下新陈代谢也不同。一个人的不同组织、不同器官,新陈代谢也不同。生命周期短的细胞,基因活性也大。这种活性使细胞加速衰老死亡,也使细胞加速分裂繁殖。上皮细胞生命周期短,说明上皮细胞基因活性大。④变异的细胞基因。一种细胞基因变异,有可能导致活性增加,也有可能导致活性减弱。当一种基因变异后异常活跃时,这就是癌了。癌细胞的基因可能是最活跃的基因,能源源不断与细胞内的物质发生化学反应,并源源不断生成多余新物质。

基因的活性,是受到精密控制的,其控制机制人类应该搞清楚,这是生命科学面临的重大课题,解决了这个问题,就解决了生命的控制问题,可以随心所欲延长生命,包括细胞的生命、器官的生命、人的生命和人类的生命,意义十分重大。

基因不仅在胚胎发育中具有重要作用,在人的生长发育中和成人以后,也发挥着重要作用。基因对人的影响是贯穿一生的,对人类的影响是贯穿始终的。一方面,基因在人的一生中持续不断地与进入细胞内的物质发生化学反应,生成的物质影响着人的方方面面,包括每天大量细胞的更新,以及大量蛋白质合成后在细胞内发生功能性的作用。另一方面,基因通过变异,发生另类化学反应或不发生正常的化学反应,从而影响着人的方方面面,包括疾病、老化、退化和进化。

基因是会发生变异的,先天变异或后天变异,主动变异或被动变异,有利变异或不利变异。物质是变化的,这是宇宙中的普遍规律,基因也是物质,也不断处于变化之中。基因的变化,主要是构成基因的碱基缺损、多余、错位、异化和嫁接(接入一段碱基对,如把病毒基因接入形成人类基因),导致另类化学反应的发生和另类物质的产生,或阻止正常化学反应的发生和正常物质的产生,给人乃至整个人类带来正面或负面的影响。遗传病主要是基因的缺损引发的,婴儿畸形主要是基因的缺损或多余引发的,人类的进化或退化也是基因的变异引发的。

人类常见的基因变异,是被动的、无奈的,但也有主动的、积极的。人为了适应环境所发生的内部变化,人类为了适应环境所发生的个体进化,有的就是基因积极主动的变异带来的。既然基因是细胞或DNA设计制造出来的,那么为了适应外部生活环境的变化,细胞或DNA就能主动改变基因的结构,以便发生新的化学反应,产生新的物质,适应新的环境。

比如,一种新病毒进入人体,与人体细胞发生化学反应,导致细胞死亡,但白细胞却不能与这种病毒发生化学反应,并致使病毒死亡。用人类的话来说,就是免疫系统不能识别新病毒。此时,B淋巴细胞就让基因发生变异,变异的基因合成一种蛋白质,能与病毒发生化学反应,并结合在一起,结合体成为稳定结构,活性大减,并能被某种白细胞识别和吞噬(实际上是成了白细胞的食物),这种新合成的蛋白质就是抗体,这样,人就对这种病毒有了免疫力,只要这种病毒一入侵,游离于血液中的这种抗体或存在血液中带有这种抗体的B淋巴细胞,就把抗体释放出来,与病毒发生化学反应,结合为一体,成为一团又大又香的“肉”,某种白细胞争先恐后争着吃,化有害为无害,人就不会得病了。

不过,B淋巴细胞的基因变异,是需要一个过程的,因为要首先找到能与病毒发生化学反应的抗体,然后还要通过基因的变异,把抗体生产出来,并不容易。寻找抗体的过程,说不定是逐个试验的过程,即少量生产某种蛋白质,并尝试与病毒结合,并让白细胞识别。在找到并生产出抗体之前,也许人已被病毒击垮死亡了,或者B淋巴细胞和其它种类的白细胞已被病毒击垮死亡了。当病毒钻到白细胞肚子里拳打脚踢,白细胞就会大量死亡,这个病就无法自愈了。

为了解决这个问题,人类对病毒进行改造,把能与人体细胞发生有害化学反应的部位剪除或改造,使其变成对人体细胞无毒或低毒的,而病毒能与抗体发生化学反应并结合的部位予以保留,这种经人类改良后的病毒人类叫疫苗,进入人体后,人体细胞意识到异类入侵,有足够长的时间变异基因,生产抗体,粘附病毒,供白细胞吞噬,以后再遇到未被改造的真病毒的入侵,也能照此办理,杀它个片甲不留,因为疫苗与病毒的抗原是一样的。所谓抗原也就是能与抗体或淋巴细胞表面受体结合的部分,也可以说侵入的整团物质都是抗原,抗原是蛋白质或多糖大分子。另外,结构相似的物质也可以作为疫苗,牛痘病毒与天花病毒,是结构相似的两种病毒,所以种牛痘可以使人对天花具有免疫力。

细胞产生抗体,可能是通过基因变异,也可能是通过基因调取。即从备用基因中调取某个基因,用以合成某种特定的蛋白质。人体细胞内存在30-40亿个碱基对,只有1亿个碱基对构成了遗传基因,另外29-39亿个“多余”的碱基对,人类不知有何用,说不定就是一种储备基因,用以生产特殊的蛋白质,对抗入侵的微生物或化学物质。由于自然界中存在种类繁多的微生物和化学物质,储备几十万至几百万个基因,生产几十万至几百万种特殊的蛋白质,并不多。就像图书馆一样,藏书看起来很多,需要用时,要找到合适的也不容易。

很有可能,在远古时期,当人还是动物的时候,能够轻易调取细胞中的备用基因,生产身体需要的特殊蛋白质,对抗入侵的微生物,从而自我治愈绝大多数疾病。这正是绝大多数动物不需要医院、医生和药物的原因。当人类进入文明社会之后,大量运用药物对抗体内的微生物,受用进废退规律影响,人体特有的抗病功能衰退了,无法正常调取备用基因生产特殊蛋白质,病人只能依赖于药物了。若长期下去,细胞内的备用基因也许会慢慢消失,现在之所以能保留下来,只是有时还用得着,但绝大部分可能是作为“遗迹”保留下来的。不过,有些人还保留有比较强的基因调取功能,尤其在原始程度较高的社会中生活的人。

有些人对艾滋病具有免疫力,很可能就是体内有克制艾滋病毒的特殊蛋白质。肯尼亚是个艾滋病感染严重的国家,感染人数一度占总人口的25%,现在下降到了15%,在妓女中感染率高达80%。有一个叫萨洛梅的45岁妓女对艾滋病毒有免疫力,身边的同事一个个因艾滋病死去,她却安然无恙。这说明她体内有艾滋病毒抗体,这种抗体不是天然存在的,而是根据需要合成的,因为这种免疫力会随着性行为的停止而减弱,恢复性行为后甚至会感染艾滋病毒。当艾滋病毒侵入她体内后,可能是体内免疫系统调取备用基因,合成了相应的蛋白质,这种蛋白质能与艾滋病毒发生化学反应,生成对人体无害的物质。另外,这种抗体不存在于血液中,因为她的血液标本可以感染艾滋病毒,因而这种抗体有可能存在于生殖道和消化道中。对于人类而言,就是要怎样诱导免疫系统打开备用基因(基因激活),并合成所需的蛋白质,这样就可以攻克艾滋病了。也可以人工合成这种蛋白质,然后注入人体,达到预防或治疗的目的。

基因变异或基因调取,是为适应环境。不但能适应病毒,还能适应温度、气候、水土、食物、阳光等。人的适应能力是很强的,到一个新地方生活,用不了多久就适应了、习惯了。人类不知为什么,其实就是细胞基因变异或基因调取,使人适应了新的环境。时间长了,回到遥远的故乡,人反而不适应了,因为人变了,细胞变了,基因变了。

细胞适应环境的方式,主要是通过基因变异或基因调取,使细胞乃至多细胞生物的外形和结构发生变化,从而适应环境。比如,为了适应高纬度的寒冷,通过基因变异或基因调取,使细胞内含有更多的脂肪,以增强抗寒能力。或者在动物皮下堆积脂细胞,达到抗寒的目的。当然也可以让动物长出长毛来。若是冷血动物,细胞还可以制造出甘油,防止细胞结冰。把人体温度降到冰点之后,细胞内就结冰了,大量锐利的冰渣就会刺破细胞膜,导致细胞不可逆转的破坏,再升高温度,人的生命也不能复原。而有些动物却可经受体温下降到冰点的考验,温度升高后生命又复活了,可能就是细胞内有甘油。现代人很怕冷,在零度以下的寒冷天气,人不穿衣服就会被冻死。假如人类不发明衣服,即使没有皮毛,也不会冻死。人脸从来不穿衣服,却感觉不到寒冷,就是因为人脸细胞抗寒能力强。既然如此,人体所有细胞也具有这种潜在的能力,只是被人类娇惯了。大自然中的细菌和单细胞动物,也是从来不穿衣服的。

由于人类细胞储存有大量备用基因,人类的适应能力是很强的,能在环境发生较大变化时,及时生产某种物质,以便使人类适应环境。这正是生物能在几十亿年的漫长岁月中,生生不息,繁衍至今的原因。当然,这也是基本生物的伟大创造。

然而,基因有时候也向“坏”的方向变化。遗传病、畸形、癌症等,都是基因向坏的方向转化的表现。当然,这里说的基因是广义的了,包括基因的附件,如连接基因碱基对的氢键,被不正常打开或无法关闭,也是基因变异。不过,癌的存在也不全是坏事。体外培养的人体正常细胞,分裂20—50次就衰老死亡了,而癌细胞似乎可以不受限制地分裂下去,也就是说癌细胞几乎是长生不老的,现在实验室中常用的海拉细胞就是1951年一位癌症患者的癌细胞,直到现在还能分裂繁殖。因此,人类未来常生不老之梦,可能要借助癌细胞来实现。将来若能控制癌细胞,就可以让正常细胞先癌变,繁殖到一定规模再刹车,让其回归正常,这样人类就受益无穷了。断了一条胳膊,让肌细胞、骨细胞、上皮细胞、神经细胞等各种细胞增殖,重新长出一条胳膊来;大腿上的肉被狗撕下一块,让肌细胞增殖,填平大坑;大半个肝切除了,让剩余部分快速增殖,长成原样;脸上的肉少了,长多一些,个个变成俊男美女;人老了脑细胞萎缩了三分之一,长满脑壳,智力回到三十五。总之,人体任何一个器官病了、伤了、老了、残了,都可以先诱导其中较好的细胞癌变,在大量分裂的同时,诱导其走向正常化,当“质”与“量”都达到预定目的时就刹车。如果没有癌,人类不知要在黑暗中摸索多久,才能找到长生不老的机制。

除了致癌变异之外,基因也有许许多多的变异,只不过不致病,或致病不致命,因而没有引起人类的关注。有的基因变异,则导致外界无毒物质变为有毒物质,“无生命”的物质变为有生命的物质。比如,有一种物质本来不能与人体细胞发生化学反应,属无毒物质或“无生命”物质,当人体基因发生变异之后,为细胞制造出一种全新的蛋白质,这种蛋白质却能与那种无毒物质或“无生命”物质发生化学反应,导致细胞死亡。人类就在周围的环境中千方百计寻找这种“从未接触过”的物质。最后找到罪魁祸首,就认定这种物质是新病毒。殊不知,病毒是旧的,细胞才是新的。SARS病毒、艾滋病毒、禽流感病毒和埃博拉病毒等“新病毒”,也有可能就是这些“新物质”。

如果人类一窝蜂去找这些“新物质”的源头,显然是走错了方向。该找的应是细胞的基因是如何变异的,要追下去,可能会追到农药、化肥、添加剂、甲醛、洗衣粉、洗头液、油漆、天那水、染料等人造的化学物质。当然,这里说的只是一种可能,不排除新病毒就是新物质。只是想指出,化学反应大多是两种或多种物质相互演化的过程,有多少种物质参与,就要从多少个方面寻找原因。

总而言之,基因是基本生物中一团活跃的化学物质,通过化学反应,生成各种物质,影响生命的过程。基因有天生的,也有基本生物设计制造出来的,还有两者共同制造的,将来人类也能随心所欲制造基因。正因为基因是化学物质,基因语言才能成为地球生物所通用的语言,因为这是一种化学语言,化学语言不仅是地球通用语言,也是宇宙通用语言。2H2 + O2 == 2H2O,在地球如此,在冥王星如此,在100亿光年之外的某个星球也如此,前提是化学反应的条件相同。

 


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