X戰警也許並不是壞事

X戰警 (X-Men) 也許並不是壞事
知識通訊評論第37期

DNA受損固然對生命體帶來危害，但最近日本學者也找到環境造成基因突變裨益演化的證據。

在真實世界裡，當你暴露於輻射之下，DNA會受輻射破壞，你會生病，還可能病得很重。我們只要看看二十年前徹諾堡（Chernobyl）核災釋放的輻射造成何等恐怖後果，即可知曉。如果真實世界和漫畫一樣就好了。蜘蛛人被受輻射照射的蜘蛛咬了一口，有了神奇力量。X戰警（X-Men）有超能力是因為環境改變了他們的基因。班納（Bruce Banner）接受伽瑪射線的照射，就改變形象為綠巨人浩克（Incredible Hulk）。

在真實世界裡，人類基因體中DNA的改變（突變）是偶然發生的，帶來正面果效的例子不多。也因為如此，天擇的速度是緩慢漸進的。只有少數帶來有益影響的突變，例如肌肉強度或說話能力的改善，才能成為天擇過程的一部份。從演化的角度來看，大部分突變的影響是中性的，不好也不壞。

一位日本科學家發現，不同人身上基因體的差異，大都是中性的。這是他對演化理論的重大貢獻。將近四十年前，也就是一九六八年，木村資生（Motoo Kimura）發表了「進化中立說」（neutral theory of evolution）。這一套中性突變理論認為，人與人之間遺傳密碼中大部分的差異，對於人的外表與身體的運作，沒有太大影響。木村資生的理論曾引發許多爭辯，但是目前學界多半認為這個理論與天擇的概念並行不悖。

X戰警

最近日本又出現了一個引人深思的學說。

九州大學（Kyushu University）的中別府雄作（Yusaku Nakabeppu）與同事發現了「受環境破壞的DNA有助於人類遺傳多樣性」的證據。這個發現並不代表X戰警的突變真有可能發生，但這是學者首次發現環境造成的突變有特殊的結果，甚至可能帶來廣泛的正面效應。

人體DNA常被各種環境媒介所影響，例如紫外線、化學物質以及活性含氧物種（reactive oxygen species, ROS）。這種含氧物通常是正常新陳代謝反應的副產品，或是主體防禦（host defense）的分子媒介。這些媒介能使DNA裡的化學基（DNA的構成要素）經歷一種稱為氧化（oxidation）的化學變化。

中別府雄作的研究小組觀察DNA中的鳥嘌呤（guanine）在氧化之後，如何變成8-羥基鳥嘌呤（8-oxoguanine, 8-oxoG）。他們發現，DNA中，8-羥基鳥嘌呤出現的部位是演化上的熱點（hot spot），在這些熱點上發生DNA重組的頻率比較高。女性體內產生卵子、男性產生精子時，DNA序列經歷了「洗牌」（shuffled），這就是DNA重組。

中別府雄作說，DNA重組增加了母親和父親基因體序列彼此之間互換混合的機會。如果一個含有8-羥基鳥嘌呤（而非鳥嘌呤）的細胞複製了DNA，這種氧化的鳥嘌呤就會與錯的鹼基配對。在正常情況下，鳥嘌呤會和胞嘧啶（cytocine）配對，但是氧化的鳥嘌呤卻會和胸腺嘧啶（thymine）配對，造成DNA序列中鹼基配對永久的改變。

學者原本以為基因體中偶爾才會出現異常的8-羥基鳥嘌呤，中別府雄作的研究卻有不同的結論。

他的研究團隊把人類染色體中的8-羥基鳥嘌呤用螢光標記出來，發現這種氧化鳥嘌呤集中出現的位置，就是DNA重組最頻繁的位置。而且，在不同的人體裡面，8-羥基鳥嘌呤的分佈密度都很相似。

中別府雄作說，在正常人類基因體中，8-羥基鳥嘌呤的分佈是不平均的，但是不同的人體中都保留了類似的分佈模式，「我們認為，8-羥基鳥嘌呤一在染色體的某特定區塊累積，這個區域就會產生DNA重組。」

綠巨人浩克

這個發現非同小可。日光會引起氧化，我們天天接觸到的環境化學物質，也會引起氧化作用。但是中別府雄作表示：「我們的研究結果支持我們的理論。研究顯示，參與DNA氧化損壞的修補過程的酵素，也可能引起DNA重組。」

研究小組也指出，由於卵子比精子大，卵子暴露於氧化壓力（oxidative stress，或稱氧化逆境）的時間也比較長，女人體內DNA重組的機率比男人高。從推動人類演化的角度來說，女人比男人重要。這是一個讓人驚奇的結論。

為什麼基因體中8-羥基鳥嘌呤的聚集可能引發DNA重組呢？目前還沒有答案。中別府雄作強調，說不定是其他因素湊巧使重組機率增加，要徹底瞭解8-羥基鳥嘌呤與DNA重組、突變形成（mutagenesis）究竟有何關係，需要做更深入的分析。

中別府雄作在《基因體研究》（Genome Research）期刊中發表的研究成果，是日本學者對演化有精彩創見又一個顯著例證。雖然X戰警短期內不太可能稱霸地球，但是對於環境是如何觸發演化，我們也許還得重新評估。

蜘蛛人