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人和蒼蠅有相同的基因?你所不知道的遺傳力

人和蒼蠅有相同的基因?你所不知道的遺傳力

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9789862515662
NPO法人 System藥學研究機構
蕭雲菁
臺灣東販
2011年9月28日
80.00  元
HK$ 68
省下 $12
 
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叢書系列:樂讀科普
規格:平裝 / 146頁 / 14.8*21cm / 普級 / 單色印刷 / 初版
出版地:台灣


樂讀科普


自然科普 > 動物/植物 > 演化/遺傳









有些人吃宵夜會變胖,有些人卻不會。
有人一滴酒都沾不得,有人卻能千杯不醉。
人類身上的大同小異到底源自何處?
究竟是什麼東西控制了人類的生理時鐘、性格,和體質?
也許你不知道,其實,基因決定了你的一生!

  自19世紀孟德爾以豌豆交配實驗奠定遺傳學基礎以來,直到生物科技、遺傳工程蔚為潮流的今日,基因研究對現今的學者來說仍有許多隱而不明之處。為什麼人會發胖?為什麼人小時候可以只喝母奶,長大後卻要攝取別的食物?為什麼嬰兒遇寒不會發抖?又是什麼東西掌控人的感官?生物的奧妙絕對不只有一百個為什麼,其幕後黑手──基因,到底是如何運作,著實令人好奇。

  神秘的DNA全長可延伸至1.8公尺,卻被收納在直徑僅10微米大的細胞核裡,而生物體的一切都是源自這串核□酸化合物上的基因。你能想像嗎?一串和我們身高幾乎等常的核□酸化合物,居然存在於比米粒還小的空間內,默默地對我們的大腦和四肢發號施令,實在是令人感到不可思議。在無以計數的基因當中,本書特選出與我們日常生活有著密切關聯的50種基因,解說它們如何操控人類的行為、感知、思考和體質,密切影響著我們的每一天。

本書特色

  ◎圖文並茂,附有完整清晰的染色體圖片。

  ◎從日常生活細節當中切入,認識體內奇妙的基因。



第1部 維持人類生命活動的50個基因

培育生命
1牽紅線的基因「幫助男女結緣」…002
2決定性別的基因「創造出男性的關鍵」…004
3決定Rh血型的基因「要小心Rh血型不合的問題!」…006
4對抗寒冷的基因「為什麼嬰兒的身體總是很溫暖?」…008
5敢喝牛奶的基因「你敢喝牛奶嗎?」…010
6幫助孩子成長的基因「製造骨骼和肌肉」…012

打造身體
7決定體型的基因「你的身體構造設計圖是什麼樣子?」…014
8決定瞳孔顏色的基因「你的瞳孔是什麼顏色?」……016
9製作美肌的基因「能製造出美麗肌膚來嗎?」…018
10萬能的活動元素基因「操控細胞的活動」…020
11成骨基因「變身為成骨細胞!」…022
12抑制破壞骨骼的基因「讓破壞骨骼的細胞自爆」…024
13塑造美髮的基因「頭髮構造有如海苔壽司捲」…026

感應
14感應光線的基因「用全彩來看世界」…028
15感應氣味的基因「從基因密碼來嗅出差異」…030
16感應鮮味的基因「開心享用豐富飲食!」…032

調節能量
17讓食物變美味的基因「東西好吃嗎?」…034
18控制血糖值的基因「降低血糖值」…036
19決定酒量好壞的基因「酒量好的人與酒量差的人」…038
20產生瞬間爆發力的基因「15秒鐘以內的運動以此為最!」…040

消除來自外界的壓力
21排毒基因「將毒物進行無毒化處理,維持身體健康」…042
22承包排毒工程的基因「承包排毒的工作」…044
23防禦紫外線的基因「保護你的皮膚不受紫外線荼毒」…046
24適應缺氧狀態的基因「能在高地訓練時發揮作用」…048
25抑制壓力與免疫的基因「治療免疫疾病的一張王牌」…050

辨別外敵,加以對抗
26能殺死微生物的基因「防衛最前線必備之最古老的萬用武器」…052
27促進白血球增生的基因「強化免疫網路」…054
28對發炎敲響警鐘的基因「警鐘只在必要時鳴響才安全」…056
29促進免疫力活化的基因「免疫力是一把兩面刃」…058
30引發花粉症的基因「促進抗體生成」…060
31生成發炎抗體的基因「抗體是發炎的導火線」…062
32殺傷癌細胞的基因「基因作用會變身」…064
33預防病毒感染的基因「擊退病毒」…066
34確定外敵身分的基因「準確識破外敵的身分」…068
35捐血所需的基因「我們合得來嗎?」…070

協助體內的物流作業
36運送氧氣的基因「自由自在地改變氧氣結合力」…072
37促進生成紅血球的基因「紅血球生成的輔助者」…074
38製造血管的基因「補充氧氣和營養的工作都包在我身上」…076
39調整血壓的基因「負責調整血壓」…078
40處理廢棄物的基因「保持清潔的主要清潔工」…080
41處理廢物的基因「吸收生物的廢物並加以分解」…082

決定特質
42壓力對策的主要基因「努力對抗社會上的所有壓力」…084
43建立信賴的基因「建立溫和的家庭與社會」…086
44影響人格的基因「培育冒險精神」…082

打造生理節律
45給身體創造節律的基因「生理節律從晨光開始」…090
46引發血栓的基因「清晨要特別小心!」…092
47囤積脂肪的基因「吃宵夜最容易胖」…094
48促進睡眠與覺醒的基因「晚睡晚起的可怕之處」…096

抗老化
49抑制癌症的基因「基因體保護者」…098
50長壽基因「長壽的秘訣在於節能的飲食」…100

第2部 基因功能表單
1華生與克里克的雙螺旋結構…104
2從基因到蛋白質…107
3基因究竟將人的一生掌控到什麼程度…110
4染色體地圖…111
5基因體與基因組計畫…114
6粒線體夏娃…115
7黑猩猩與人類的基因差異有多大?…117
8基因治療…119
9用作醫藥用品的人類基因產物…120
10基因多型性與客製化醫療…122
11生理時鐘與藥效…125
12捕捉異物的客製化免疫球蛋白…128
13再生醫療之道——細胞治療ES細胞 / iPS細胞的發展…132



前言

  本書選出對人類的生命活動而言不可或缺的50種基因,分別解說其功能。只要瀏覽目次應該就會明白,本書所載之基因是如何替我們進行打造身體、對抗外敵、防止老化等工作,在我們充實的日常生活中扮演重要的角色。我們的生命活動「基本上」是受基因支配,然而所謂的「基本上」究竟廣至何種程度,卻又是很難釐清的一件事。坊間已出版了不少基因相關書籍,其中有些書籍特別強調基因是如何支配每一個人的性格和行為,也就是說,我們的人生幾乎完全由基因來決定。這樣的主張不免讓人深思事實是否果真如此,難道說我們的人生設計圖早就被基因決定好了,所以不論如何掙扎都只能因為「命運」已定而徒感無奈?

  要探討基因之前,必須先瞭解什麼是遺傳。父母將自己的身體特徵、性格(性狀)傳承給子女,這樣的生物基本行為即為遺傳。為確實完成這份工作,負責掌控遺傳任務的基因(DNA)就必須維持穩定,而偏偏生物本來就無法維持永恆不變,隨著長時間的累積,必會因應環境而產生一定程度的變異,這就是所謂的進化。在進化過程中,穩定的基因裡出現某些變化,而生物就是必須同時進行基因的保存和變化這兩個背道而馳的活動。換言之,我們的一生正是始於基因的保存與變化,在遍歷這樣的過程之後,停止於生命終結的那一刻。

  不過,事實上基因並沒有直接參與生命活動,而是由依據基因資訊被製造而出的蛋白質來主導這些活動。蛋白質不僅構成我們的身體,也是幫忙消化營養的酵素,甚至負責製造維持順暢生命活動必需之荷爾蒙。蛋白質會依照基因的設計圖來運作,以維持各種生命活動。當蛋白質無法正常製造,或是運作異常時,就會使我們罹患疾病。DNA是由腺嘌呤(adenine)、鳥嘌呤(guanine)、胞嘧啶(cytosine)、胸腺嘧啶(thymine)4種鹼基,結合與磷酸結合成的去氧核醣(deoxyribose)而來的一連串核□酸(nucleotide),是生物體內的高分子資訊帶。核□酸本身也是構成酵素的重要成分,就連我們在進行生命活動時不可或缺的生物體能量ATP(三磷酸腺□),也是核□酸的一種。請務必瞭解,擁有共同構造的物質會在每一個生物體內各自扮演不同的角色,並努力進行其運作。

  簡單說,正如名為「位元」的2種訊號構成電腦資訊,在生物構造中則是由構成DNA的核□酸內部4種鹼基的排列組合,架構出遺傳資訊來,並製造出必要的蛋白質。人類的DNA由30億個核□酸串聯而成,如果將它伸展開來,長度可達1.8公尺。這麼長的核□酸化合物,被收納在直徑只有10微米(100分之1毫米)左右的細胞核裡。換句話說,一串約和我們身高等長的細長核□酸化合物,被收藏在連尺都無法測量的微小細胞裡,並確實發送出據說有2萬個以上的人類基因資訊,著實令人吃驚。

  我們若想每天都過得健健康康,DNA的構造就不能有所變化。也就是說,DNA必須隨時保持穩定才行。但由於我們會在日常生活中接收來自外界的各種壓力,而這些壓力總是會迫使DNA的構造產生變化,紫外線和輻射線等物質即是最主要的壓力來源之一。細胞裡的DNA,在構造上就會設法保護自己的安全,甚至會藉著修復變異處,以維持DNA的原狀。地球上開始出現生物大約是在40億年前,而目前地球上約存在3000萬種以上的生物。如此眾多的生物體內不僅擁有為維持生命活動所需的共同基因,同時還擁有各自不同的基因。這些獨特的基因之所以會出現,主要由於生物為適應所處環境,並且延續生命,便會在進化過程中隨環境產生基因變化。

  為維持生命機能,在我們哺乳類動物的細胞(擁有細胞核的生物,又稱為真核生物)裡一向採取分工合作的體制。所以有負責匯集基因的細胞核,也有負責依據基因資訊來製造蛋白質的核糖體,甚至有負責修飾蛋白質構造的高基氏體。這種細胞內的分工工廠,稱為細胞器(organelle),其中一個是細胞器粒線體,會不斷活潑地分裂與增生。粒線體在生物體內擔任能量發電所,專門製造負責掌控生物能量的ATP(多被稱為「能量通貨」)。粒線體能將呼吸而來的氧氣,轉變成水,有效製造出ATP來。粒線體能「馴服」並利用對生物具有強大毒性的氧氣,與沒有氧氣時比起來,只要有氧氣,粒線體能以20倍以上的效率製造出ATP。所以當體內無法補充ATP時,我們就只能被迫瞬間停止生命活動。推理小說裡經常出現的氰酸鉀,就是一種能對粒線體發揮阻斷ATP合成作用的毒物。

  事實上,一般認為粒線體是在大約20億年前入侵到真核生物的細胞裡之後,從此定居下來的一種細菌。所以想當然耳,這種共生細菌在往昔也曾擁有自己的基因,當然也會自行合成蛋白質。我們的大腸菌裡擁有4300個左右的基因,所以推測共生細菌應該也能製造出同樣多種類的蛋白質來,並藉此存活下去吧。不過今日這種以粒線體身分共生在我們細胞內的細菌,僅能製造出十幾種蛋白質來,但為繼續發揮其機能,因此開始從宿主身上取得並利用其餘的必要蛋白質。這又是另一個典型的例子,證明基因並非永遠不變,而會受生存環境的影響而改變。

  基因除了在這種長期進化過程中產生變化之外,也會在我們的日常生活中因受到外界的各種「攻擊」而產生變異,導致合成蛋白質的功能受到阻礙,或因此製造出全新的蛋白質來。這種變化通常都是一時性的,但有時也會變成一種持續性的變化。持續性的變化往往會打亂生物體自身原有的生理節律,進而引發疾病。我們的細胞裡同時存在著會引發癌症的危險基因,也存在令人感謝的長壽基因。我們若想維持健康的生活,就必須依據基因資訊,適時地打開或關閉合成蛋白質的開關。若是致使疾病惡化的開關被打開,對我們就會造成危險。今日的科技已經研發出可隨時調整這種開關的藥物,也逐漸開始運用基因治療法,以基因導入方式來治療疾病,讓我們可以安心許多。

  此外,日常生活中經常會接觸到的各種刺激,也會對基因和合成蛋白質的必要開關造成影響。許多長壽者儘管年屆高齡,依舊能維持健康並活躍於自身領域,只要試著瞭解其「秘訣」,就會發現他們的共通點就是維持充分的睡眠,飲食以「七分飽」為原則好好地攝取,而且不會愁眉不展,總是積極地向前看。俗話說「有歡笑的地方就有福神」,正符合了這種積極樂觀的生活態度。事實上,眾所周知「笑」能提高免疫力,對於防癌也很有效果。而「七分飽」又比「八分飽」來得健康,也是值得深思。限制卡路里的攝取量之所以有助於長壽,並有效預防癌症和糖尿病,正是因為對基因資訊造成影響之故。肥胖是肇因於大量攝取食物,而使得基因中原本設定好的體重「極限值」出現「破表」情形。在人類祖先的時代,根本無法取得足夠的糧食,所以或許基因的設定是配合當時的環境,因此才會無法順利處理現代的飽食狀況。或許可以說,基因已經追不上「進化」了。不過基因的構造圖似乎能透過意念以及日常生活習慣來修正,因此只要樂觀看待人生,努力度過充實的每一天,就能過得健康又長壽。

  希望大家能透過本書,更加瞭解與我們生活密不可分的基因,以及從基因產生而來的蛋白質運作,並進一步思考該如何有效利用基因資訊。如此一來人類就不必只受基因左右,而能反過來支配基因,進而開拓自己的人生。關於基因與疾病之間的關係,以及藥物對基因所能發揮的作用等資訊,本書並未詳細探討,期待下次有機會再針對此議題來加以探究。

  本書主要由「System藥學研究機構」的成員們執筆,或許大家對System藥學研究機構不是很熟悉,本機構的主要設立目的,在於理解細胞內的基因與蛋白質架構,並從中思考研究藥物對基因分子的作用,以及醫療機構可如何提高藥物的療效,甚至是如何製造出新的藥物來。非常歡迎有興趣的朋友加入我們的機構(http://www.systemspharma.org)。

  在此要特別感謝Ohmsha出版社的諸位先進,不僅提供各種有效的建言,還不厭其煩地針對遲遲找不到焦點的議題,長時間地參與會議討論,更將不成熟的原稿潤飾成高完成度的作品。正因為大家的鼎力相助,才能順利將本書出版成冊,在此獻上最深的謝意。此外,本書在執筆之際,也參考了許多文獻,在此一併表達由衷的感謝。

2011年1月
寺田弘




其 他 著 作
1. 你所不知道的遺傳力