探索生命《生物學》114
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1.
到目前為止的討論給人一種印象是，一個基因只有2種對偶基因可以選擇，每個基因的2個對偶基因，若不是由「顯性對偶基因－隱性對偶基因「組成，就是介於二個對偶基因的性狀之間。這樣的描述過於簡化現實。
2.
一個族群內，同一個基因，可能有許多不同的對偶基因可以選擇配對，只是個體的每一個基因一定是由二個對偶基因組成，這二個對偶基因拷貝自父母雙方。
3.
舉例來說，人類族群關於血型的對偶基因超過2個以上。人類的血型可分為4種：A、B、AB和O。A-B-O血型遺傳涉及三種不同對偶基因，在這裡我們將這三種對偶基因命名為：IA、IB和i。
4.
IA和IB都是顯性的對偶基因，i是隱性的對偶基因；當IA和i、IB和i配對，只會表現出顯性對偶基因IA或IB。如果是IA和IB配對，則是同時表現出二個顯性對偶基因的特徵，稱為共同顯性codominant。
5.
帶有IA對偶基因的酵素，它會催化反應，使紅血球細胞膜表面的蛋白質上連接的短醣鍊，與特定的醣類連接；含有IB對偶基因的酵素，會使紅血球表面連接另一種不同的醣類。含有i對偶基因的酵素，沒有活性，因此紅血球表面不會連接任何醣類。
6.
如果個體身上同時有IA和IB的對偶基因，那它們的紅血球表面會同時連接A和B二種醣類（碳水化合物），稱為A抗原和B抗原。如果個體的基因是同型合子隱性基因（i/i），那就是沒有A抗原和B抗原。
7.
因為不同個體的紅血球表面連接的醣類（抗原）可能不同，所以輸血前，先確定彼此的血型十分重要。
8.
雖然人類族群在血型方面有3種對偶基因，但是每個個體只會有2個對偶基因，因為一個基因是由2個對偶基組成，這2個對偶基因分別來自於父、母。
9.
下表列舉四種血型與其基因型：
基因突變是偶然的，大部分基因突變產生的性狀是有害
10.
許多因素造成DNA的基因產生些微的改變，稱為突變mutations。所有的基因發生突變的速度都十分緩慢，然而，實際上我們又發覺突變十分常見，這是因為每個有機體的基因數量龐大且多樣。
11.
因此經過一段時間後，每個有機體內逐漸累積許多突變基因，這些突變大部分是有害的。細胞運作機制精密而複雜，當運作機制偶然發生了改變，這個改變通常是有傷害性的，而非有助益的。只有極為稀少的突變對個體是有益的。
12.
共有500種人類基因疾病導因於1個基因突變。苯丙酮尿症Phenylketonuria、戴薩克斯症Tay-Sachs
disease、囊狀纖維化症cystic fibrosis、鐮刀型貧血症sickle-cell
anemia……，是數百種單一基因疾病的其中幾個案例。
13.
單一基因突變如何造成疾病？舉例來說，控制某些非活性酵素或必須蛋白質的隱性基因發生突變，將會造成有機體無法生產正常的酵素和蛋白質。
14.
如果突變基因影響的產物是酵素，那就會使得需要該酵素的新陳代謝路徑受到阻礙，連帶導致許多物質無法正常地代謝，累積在身體裡，例如代謝功能異常，導致身體累積很多苯丙酮，因此妨害了正常細胞，造成嚴重的身心問題。
15.
另一個例子是戴薩克斯症，突變基因導致酵素「己醣胺水解酶A
hexosaminidase A」的功能喪失，缺少「己醣胺水解酶A」，脂質無法適當代謝，使得神經系統的細胞積聚脂肪物質，造成漸進式失明、智能遲緩、癱瘓並且死亡。
16.
通常戴薩克斯症患者在5歲之前死亡，雖然美國人戴薩克斯症的發病率相當低，但是東歐地區的猶太族群發病率卻相當高，大約每30個人就有1個人罹患戴薩克斯症。
17.
單基因疾病展現出典型的孟德爾遺傳模式。單基因疾病有家族性，可用族系分析診斷。
18.
舉例來說，在美國白人族群中，大約每20人就有1人帶有囊狀纖維化症的「隱性對偶基因」，每2000個白人小孩中有1人罹患囊狀纖維化症，因此，導致囊狀纖維化症的「隱性對偶基因」，成為美國最常見的致病對偶基因。
19.
如果外表看不出囊狀纖維化症，卻帶有一個「隱性對偶基因」的二個人（是異型合子）交配生子，他們的小孩有1/4的機率會罹患囊狀纖維化症。
20.
囊狀纖維化症患者身體的毛病是，負責調控氯離子進出細胞的蛋白質出錯了。
21.
因為氯離子進出細胞，並不是一進一出同時進行，負責調控氯離子進出細胞的蛋白質壞掉，將會攪亂細胞內與細胞外溶液的滲透濃度，造成肺、胰臟和其他分泌器官變厚，分泌較為濃稠的黏液。
22.
這些濃稠的黏液，阻塞分泌器官內的管道，變成微生物繁殖的理想環境，反覆的細菌感染摧毀健康組織，使得罹患囊狀纖維化症的患者英年早逝。
23.
苯丙酮尿症、戴薩克斯症和囊狀纖維化症，都是隱性基因疾病；這類患者從父母雙方各遺傳一個有缺陷的隱性基因。
24.
然而，在各種基因疾病中，有些疾病是導因於顯性的對偶基因，光遺傳到一個有缺陷的基因就族以致病。
25.
為什麼有些基因疾病必須拷貝2份有缺陷的基因才會發病，有些基因疾病卻只要拷貝一份有缺陷的基因就會發病。
26.
研究結果指出，隱性基因疾病導因於編碼酵素的基因發生缺陷，而顯性基因疾病導因於編碼結構蛋白的基因發生缺陷。例如，膠原蛋白collagen就是一種結構蛋白。
27.
因為酵素可重複使用，拷貝一份正常的基因就能夠生產足夠的酵素，確保正常性狀的表現；然而，編寫結構蛋白密碼的基因，只拷貝一份正常基因是不夠的，仍舊會發病。
28.
醫學界至今沒有找出這些單基因疾病的治療方法，許多造成身體嚴重衰弱的疾病是無法治療的，這讓患者承受非常大的痛苦。如果有治療的方法，通常是朝向減輕症狀的方向治療。
29.
舉例來說，苯丙酮尿症患者PKU，控制病情的方式是在患者幼年時期，減少含苯丙酮尿的飲食攝取。
30.
治療囊狀纖維化症的方式是，用特殊的物理治療，消除器官內阻塞的通道，以及用抗生素治療細菌感染的部位，這種治療方式讓50％的囊狀纖維症患者得宜存活到成年。目前，囊狀纖維化患者的平均壽命為40歲。
31.
其他解決基因疾病的方法是，在母親懷孕期間，預先篩檢胎兒是否有基因缺陷，然後進行人工流產，或是提供父母關於基因缺陷胎兒出生後，父母將面對的問題。
32.
未來的基因治療，也許能更換掉有缺陷的基因。基因治療技術正快速進步，特別是囊狀纖維化症的基因療法。基因重組技術，已經辨識出正常蛋白與不正常蛋白的對偶基因密碼。
33.
針對囊狀纖維化症，有2個不同的實驗團隊成功地用病毒，將正常的對偶基因，輸入要治療的細胞中。輸入的對偶基因，確實能修改不正常的基因，使細胞再度生產正常的蛋白質。
34.
將基因輸入培養皿的組織細胞中是一回事，將基因輸入人體內的細胞是另一回事，要將基因輸入人體內的細胞比較困難，有待更進一步的實驗。
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翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》；圖片來源／thebloodbankblog、cosbiology.pbworks.com、standback.pbworks.com
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