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45.殖虫承载使命

《一苇渡》 走过一村/著, 本章共7291字, 更新于: 2024-01-04 20:25

酒吧里人们聚精会神的听着这次科普扩大会议

“听到了吧,安乐死,殖虫,这是C计划的又一步,继续消灭人类”有人嚷嚷着。

“真有人操闲心”柳土獐嘟囔着站起来“人家这是让你知晓基因移民这一过程,你可以自由选择。不选择你也可以安心度过余生。哪来的消灭?”

“你没听到吗?提到了殖虫”星日马说“这可是奋斗了几百年才控制住的害虫,这回要改邪归正了。”

“鬼博士还被软禁了十几年呢”柳土獐说“这次要不是这个C计划,他还是一个戴罪之身,提前释放不了。这里的事是辩证的。在一定背景下,很多事是不能用其它情况做判断的。无疾而安乐死这在过去属于谋杀,现在就不同了,在当前的背景下,你不这样死,也会那样死。我觉得安乐死不痛苦,我愿意接受。”

“你们想的多了”坐在一旁的壁水貐过来说“这个安乐死不会马上对你这活蹦乱跳的柳土獐,只是按年龄,先从年龄大有疾病的开始,是需要排队等候的。所说的利用殖虫也是如此,这个殖虫会和安乐死同时使用。”

“为什么要是用殖虫呢?听着挺可怕的,这东西在诺姆对人类有着恐怖的历史”星日马说

“你想,我们进行基因移民,用什么把人类的基因带到地球,并且植入地球生物呢?显然不可能有人执行这个操作,经过反复选择,殖虫是最有资格进行这项工作的。之所以称之为殖虫,是它通过宿主进行生殖,生殖过程中把自己的基因注入到宿主细胞内,如果把殖虫的生殖细胞内容置换掉,它把诺姆人类的基因注入到地球生物细胞内,那么再次生下来的就是带有诺姆人基因的生物了。”壁水貐开始了课外补充科普讲座了。

“殖虫属于叮咬类寄生虫,叮咬类寄生虫可以通过“外泌体”这种分泌性囊泡将病毒传给宿主。如果转座子能最终出现在外泌体中,那么叮咬类寄生虫及其外泌体可能共同充当了宿主间转移转座子的载体。殖虫有很多种,不同的殖虫感染不同的生物,我们这次采用的是专对类人生物的殖虫。殖虫和病毒一样,缺少一些工具来复制它们的遗传物质。它们的方法是感染宿主细胞,劫持宿主细胞的复制机制,然后利用这些机制来复制自己的基因组。关键是,这种原始的具有微生物特征的殖虫是一种非常顽强的生物,曾经在一块古老的矿藏化石中,被封闭的岩石中有一块化石上有一只蛭虫,这块化石已经有80万年了,动物已经成了化石,而叮咬在动物身上的蛭虫处于休眠状态,当化石被开启后,蛭虫竟然又活了过来。蛭虫是一种古老的寄生虫,近亿年的时间几乎没有什么变化,大概是靠这种在不利的情况下可以长久的休眠躲过了历史上重重灾难。这个灾难包括地质灾难,也包括了生物性灾难,如病毒等微生物大爆发,使得大部分生物灭绝。而爆发中的微生物却没有在蛭虫身上发挥改造作用。生病后的也就是被微生物感染,蛭虫能迅速进入休眠状态,机体几乎停止运转,它用自己的毅力战胜了侵入机体的病毒,让那些侵入机体的微生物自己灭亡。”

“真是打不死的小强”有人说“人类比历史演变更厉害,竟然把这魔鬼擒住了。”

壁水貐看了一眼说话的人继续说道,“在正常状态下,蛭虫休眠状态似乎有时钟控制,基本上是在三个月零二十天恢复,恢复过程是缓慢的,如果其感觉不适,就又会继续休眠,直至侵入体内的微生物死去。这是一种古老而有效的防御手段,通过其特有的休眠机能以时间换空间得以生命续存。”

“你是说殖虫也要在这次星际旅行中休眠了?”星日马问

“对,然而”壁水貐继续说着他的殖虫“在人的干预下,殖虫在到达性成熟前存在发育检查节点(checkpoins),用于评估当前条件是否适合继续发育,如果出现不适宜等情况,发育就会停止在这一节点上并形成一种叫dauer的幼虫形态,dauer能存活很长时间并且不会衰老,直到条件适宜后继续发育。但殖虫这一能力在性成熟之后就消失了,也就是说一旦性成熟,殖虫就在奔向死亡的路上一去不回头。殖虫生殖系统的成熟为死亡开关的打开提供了重要信号。这一基因开关作用在细胞的热休克反应(heat shock response)机制上,它通过刺激级联信号通道对外界压力进行响应,使细胞能够对抗外界的不良刺激,维持细胞处于极佳状态。然而保护性热休克反应在殖虫性成熟后8小时全部关闭,细胞失去了这一保护慢慢老化从而导致殖虫的衰老和死亡。这一基因的植入,能够保证在完成基因传播使命后自然消亡,不会给新世界带来灾难。并且改造后的殖虫携带的是人类基因,不会再有殖虫在新世界繁衍。”

“殖虫侵入生物,生物没有免疫反应吗?”有人说“殖虫在诺姆,是和诺姆生物共生的,对诺姆生物免疫有防范手段,在地球可就不一定了。”

“当然有”壁水貐说“但是殖虫本身之所以能够成功植入寄生体,就是用两种策略,一种是伪装,比如殖虫把自己的基因注入到寄生体内,是在寄生体内生成的寄生体的精细胞。另一个是解除寄生体武装,我们都知道,只要被殖虫感染过,就会抵抗力下降。最后让感染人死亡的往往是这种被屏蔽掉的免疫能力。所以,当人类成功植入地球生物成为新人类后,肯定会失去原生物的一些免疫能力。”

“这么说新人类的再造父母是殖虫?”围着的人有人说“新人类拜祖宗应该是殖虫。”

“这倒不是”柳土獐接过话茬“昆虫传播花粉,昆虫并不是植物的父辈。”

“你刚才提到了转座子”星日马说“我一直听说这东西挺神奇的。”

“凡是你想得到的,转座子都能做到,包括引入新基因和新调控序列、重排染色体,包括我们诺姆新人类的长相。应有尽有。”壁水貐有点炫耀的说着“逆转录转座子被认为是感染早期动物并在人类进化之前将自身基因植入染色体的古代病毒的残余物。现在它们只能够在基因组内自我复制。增加的DNA本身可以作为增强基因表达的新的调控元素的来源。这个调控元素决定着你与其它生物的区别。”

“这听着科学性比较强,柳土獐的科普娱乐性比较强”星日马嬉笑着说

“别乱说,听壁水貐博士讲”柳土獐拍了星日马一下,柳土獐之所以喜欢科幻,实际上是喜欢科学,具备那种具有科学家探索精神的,只是知识的储备没有跟上探索的精神步伐,但是也不受教条的约束,可以遐想,星日马经常笑话柳土獐是“瞎想”。

“跳跃基因或者“逆转录元素”解释了至少50%的人类基因,而目前为止逆转录转座子是最普遍的基因类型。在各种动物演化过程中,都出现过逆转录转座子活动,一个逆转录元素将变得可以在基因组里表达和自我复制,直到这一过程被阻止。”壁水貐受到了柳土獐几个人的鼓励更是提起了精神,在一旁观看的斗鑫蚜也投过来喜爱的眼光。

“阻遏蛋白属于名为KRAB型锌指蛋白(KRAB-ZFPs)的较大蛋白质家族。这些是可以阻遏基因活动的结合DNA的蛋白质,它们组成了哺乳动物体内最大的调控基因的蛋白质家族。人类基因组大约有400多个KRAB型锌指蛋白基因,这次大约有170多个人类特有锌指蛋白被殖虫携带。”

“诺姆人利用蛭虫抵抗微生物浸染的时间换空间的能力携带诺姆人基因,这个基因虽然是侵入体,但是经过同化改造后,成为了蛭虫生殖的一部分。而经过改造的蛭虫仅能生产所携带基因的部分,不再生产蛭虫,蛭虫生产完自己的精卵之后,也就完成了使命。不会在地球上造成污染。”

“真没想到,世纪妖魔最后竟然成了拯救人类的救世主。”旁边的人感叹道

壁水貐继续说道“殖虫与外显子病毒共生,外显子病毒负责采集蛭虫遗传基因,但是蛭虫内基因与其宿主有关,为了减少排异性,蛭虫选中宿主后会把宿主基因即存在外显子病毒中,当殖虫侵入宿主后,殖虫释放诱导多能干细胞induced pluripotent stem cells iPS:它们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体,诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与精子干细胞相似。

利用病毒载体将四个转录因子,Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc的组合转入寄主分化的体细胞中,利用寄主细胞使其重编程而得到的类似寄主类型的精子干细胞的一种细胞类型。

蛭虫在建立ips细胞时,首先分泌蛋白激酶抑制剂有效地促进诱导性多功能干细胞iPSCs形成,然后,再分泌一种叫“巴尔普罗酸”的蛋白质合成阻碍剂,如此可以使“巴尔普罗酸”促进多能遗传基因的活性,遗传基因可以顺利安全导入,生成精子干细胞。

在脊椎动物中,雄性脊椎动物的一个精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞,精细胞经一系列的变态发育最终形成4个成熟的精子;雌性脊椎动物的一个卵母细胞经减数分裂最终形成1个卵细胞和2~3个极体。脊椎动物的卵往往在减数分裂完成前受精。受精后,减数分裂完成精子留在卵细胞的细胞浆中。”

“你这么一说,我们诺姆人不论男女都成了未来自己的父亲。”柳土獐说

“是也不是”,壁水貐说,“殖虫的入侵,寄主变成了雌雄同体的生物。这在生物界并不稀奇,有先天雌雄同体的,也有后天雄性寄生在雌性身体上,成为了雌性身体的一个雄性器官。所不同的是,这些生物是同一种生物,而殖虫入侵则是另一种生物的变体。

“殖虫在寄主身上形成的本类生物的精细胞产生的精子可以不受免疫系统攻击,有一种特殊的sertoli细胞起了关键作用。Sertoli细胞位于精子生成的曲细精管内,它会产生很多与免疫抑制和调节有关的分子。

“很显然,这次诺姆基因移植充当的是雄性,其特殊性是有DNA-Y染色体。DNA-Y染色体检验主要包括STR和SNP两个遗传标记,STR(ShortTendom Repeat)是短串联重复序列,广泛存在于高等生物基因组中的一种Y染色体特有的分子标记。STR也称为微卫星序列,约占真核生物基因组的5%。其重复序列串联排列,核心序列由2-6个bp碱基对构成。在不同的个体内,STR的重复次数不同,因而在群体中构成了多态性,并且其重复次数在不同种族、不同人群间也呈现出显著的差异性。由于多态性好,位点多,共显性稳定遗传等特点,STR被视为理想的遗传标记,这在新人类诞生后,能广泛用于亲缘鉴定和个体识别。然而其只能鉴别父系家族。具体来说,Y-STR检测会选取数个STR位点,可获得单倍型,即某个人或家族的特有基因条码。所谓基因条码,就是同一人不同位点间长度不同,不同人同一位点可能不同,因而具有多态性。假设某人特有的基因条码,与Y-STR数据库中信息发生比对。若检索出一致的基因条码,可以推断两者属于同一父系家族。”

这也带来一个问题,我们的后人可能找不到诺姆先人的线粒体基因。假如新人类的后人要追溯古人,在很久之后的检测中,只能检测到母体的线粒体基因,而没有父本的。父本线粒体存在于精子里,而精子需要线粒体产生大量能量用以在游动中与其他精子竞争。在大负荷的情况下,线粒体产生了很多氧自由基,这些氧自由基能诱导线粒体DNA发生突变,所以大自然进化出一套机制将来自父亲的线粒体从受精卵中清除掉。一种叫CPS-6的酶在清除父本线粒体中发挥重要作用,研究结果显示,在精子与卵子结合后,这种酶从父本线粒体的膜间质转位到线粒体基质里面,后者是线粒体DNA所在部位,从而对线粒体DNA进行降解、清除。

“你这么一说,新诺姆人会不会变成父系崇拜类型?”星日马说

“这是一种特殊的孤雌生殖,诺姆地球人诞生的第一批人没有现实中的父亲,其实父亲就是你自己。这个期间保护你的只有母亲,你仍然会崇拜你的母亲。”壁水貐说“孤雌生殖指的是单个未受精的卵细胞发育成胚胎的繁殖方式。这种繁殖方式通常存在于鱼类和爬行动物中,但并不存在于哺乳动物中。哺乳动物采取有性生殖,在这个过程中来自雄性和雌性的DNA会重新组合,精细胞和卵细胞都有独特的基因印记,基因印记是一种为异性恋站台的强大封印。就算在哺乳动物里,也主要集中在比较高等的真兽亚纲,就是有胎盘的哺乳类中。”

“即使这样诞生的新诺姆人也是有男有女的”柳土獐说“以后就会有实体父亲了。那诺姆新人类性别应该和现在一样吧?”

“这个还是可以根据个人意愿自选的,也就是真正的变性。通常第一批新人类属于还原,今后再生的就随缘了。”壁水貐说“不过,生物学上对性别的定义并不是基于每一个生物体与生俱来的基本特征,而是基于生物体在传递基因时所采用的两种不同策略。”

对于能够产生两种不同配子的涡虫,每一种配子都是产生新有机体所必需的雌雄同体的物种,它们就具有两种性别。每一种性别会产生两种配子中的一种。

复杂的多细胞生物需要两种配子,以及为什么这两种配子在大小和结构上如此不同,这是病毒繁殖的策略,比如噬菌体的一种繁殖方式,把自己的基因注入到细菌体内,等待着细菌分裂后,将子代细菌溶解生出新的噬菌体。病毒很小,细胞相对很大,而且细胞提供了病毒繁殖的所有营养物质,病毒只提供自己的基因。再后来多种微生物共同作用下,朝着相互有力的方向发展,这种方式固定下来,有了多细胞生物的有性生殖策略。

有性生殖也不都是雌雄分体的,如异配生殖物种则是雌雄同体,每一个体能产生两种配子。由于雌雄同体的物种能产生两种配子,因此它们仍然具有生物学上的两种性别——它们只是简单地将这两种配子结合在一起。”

“诺姆基因殖民地球好像是你说的这种形式。”柳土獐说

“是的,使用殖虫将诺姆基因传递到地球生物,相当于在雌性地球生物本体上产生异配生殖效应,既让雌性本体产生两种配子。”壁水貐说“异配生殖的演化,即配子在大小和结构上的不同,可以解释后来性染色体、性相关生理特征等的演化。而交配型的存在并没有对演化产生这些戏剧性的连锁反应。”

“我们人类是交配型,这次要扮演一次异配型生物了。”星日马说

“异配生殖和交配型是通过不同过程演化而来的,有一种蠕虫雌雄同体,但是在某种条件下优先接受异体交配受精。”壁水貐说“当交配型的基因组标记以某种方式与控制配子大小的基因联系在一起,或者以某种方式发生突变从而影响配子大小时,就会出现异配生殖现象。”

“是不是你又有题材写科幻作品了”星日马调侃的对柳土獐说

柳土獐摇了摇头“这个时候,以前的那种科幻小说没人有兴趣了”柳土獐说“壁水貐博士刚才说的这些,对我们来讲也和科幻差不多。只是觉得在眼前这项工程中似乎更靠谱”

“哎,壁水貐博士,你刚才讲的这个孤雌生殖,我们这些殖虫大军过去,会不会把当地某种生物给绝后了。”

“在局部有可能,毕竟我们剥夺了一部分原住民的生育权。”壁水貐说“一种新生命诞生,就是说在演化过程中,都伴随着灭绝,我们这种针对高等物种”

“看来,我们属于物种入侵,对地球今后还会有深远影响”柳土獐若有所思地说“我还是想听听殖虫携带的诺姆人基因怎么就能在地球生物体表达出来。”柳土獐对壁水貐说。

“先喝口水再说”斗鑫蚜端着水走过来,壁水貐兴奋地接过水一饮而尽。

“每个细胞的细胞核内紧密缠绕的DNA长链需要一些额外的信息,以精确地告知它们哪些基因需要转录,是分化成一个心脏细胞,一个肝脏细胞,还是一个脑细胞。

“这样的信息元件之一是甲基,一种常见的有机分子结构的组成成分。甲基的工作机制像是一本菜谱中的占位符,它们附着在每个细胞内的DNA上挑选所喜欢的“菜”,即基因,基因的主要功能是合成细胞中某一特定的蛋白质。因为甲基附着在基因表面,可以从双链DNA上分离下来,因此这一研究领域被称为表观遗传学(epigenetics)。这方面是斗天牛的强项”壁水貐向另一桌子的斗天牛招招手,“你过来吧,让我歇一会”

斗天牛拉着鬼卯星走过来,接着壁水貐的话说

“表观遗传学改变能够从父母传给孩子,并一代一代地往下传递。DNA本身没有任何改变,仅仅是增加或者减少了甲基,像是一个基因发生了突变一样。

“如果食物和化学药品可以导致表观遗传的改变,那么特定的经历,例如童年时疏于照顾、滥用药物或者是其他严重的挫折,是否也能引发大脑神经元里的DNA的表观遗传的改变? 是的,这个问题是行为表观遗传学(behavioral epigenetics)这一新的研究领域的基础问题。

“按照行为表观遗传学的新观点,我们自身的过去,或者是我们较近祖先过去的创伤经历,都能够在我们的DNA上留下分子疤痕。可能你所能继承的,不仅是你祖母的圆圆的膝盖,还有她在新生儿时由于缺乏关爱而引起的抑郁症倾向。

“基因组被称为生命的蓝图,而表观基因组就是生命的神奇画板:努力地改变它,你就能将家族的诅咒消除干净.

“有关细胞中基因如何开始转录的基本故事情节紧凑而简单——DNA是主要的遗传密码,位于每个细胞的细胞核内;RNA转录遗传密码,合成细胞所需要的任何蛋白质。然而,甲基能够附着在胞嘧啶上,胞嘧啶是DNA 和RNA的碱基组成成分之一

“这种附着不是短暂的行为,更不是毫无意义的事情。甲基像是与DNA永久地结婚了,哪怕是DNA复制到了第100代子代也会带着它。正如任何美满的婚姻,甲基的附着也显著地改变了它们所嫁的基因的行为,它们抑制基因的转录,就像是一个妒妇。当甲基缠绕在一种名叫组蛋白,位于细胞核内的分子外面时,能收紧DNA链。DNA链收得越紧,基因产生蛋白质就越困难。

“思索一下这意味着什么:DNA遗传密码本身并没有发生突变,甲基的附着导致了基因功能的长期、可遗传的改变。另外还有一种分子,被称为乙酰基,人们发现它起着相反的作用,它使DNA分子从组蛋白聚体上解开,从而使某一基因更容易转录为RNA。这就意味着,我们也可以改变它。”

“这么说到地球之后,我们是不是能够消除诺姆两个大陆人之间的魔咒?”星日马说

“是这样”斗天牛说“鬼宿和卯宿的科学成就会在地球上发扬光大。”鬼卯星欣喜的靠在斗天牛肩膀上。

“我还有个问题”柳土獐若有所思的样子过来“殖虫那么小活动能力又差,它到一个新世界怎么能分辨出我们指定的生物呢?不会乱殖,生出乱七八糟的新诺姆人吧?”

“这一点当然会考虑”斗天牛说“殖虫没有目视能力,在寻找目标生物时,气味信息素是主要导引因子,在具备高智商基础的生物,由于大脑高强度运转,会分泌癸醛和甲基庚烯酮,但不能含有雄性荷尔蒙,也就是说殖虫专门找特定目标的雌性。这两种分子是高智商生物的皮脂腺分泌的某些油性物质接触空气后,氧化分解而来的产物。这些油性物质,在其它动物的皮脂几乎不分泌。”

柳土獐点点头“哪天你有时间了再给我们讲讲表观遗传对我们新诺姆人展现的是什么,这一点我估计在座的人都很想知道。”

“是的,是的”周围的人附和着。”

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