遗传因素究竟怎样影响身高?
遗传是生物的一个基本特征,它保证了种族能够相对稳定地延续。说到遗传,你可能会想到一大堆既陌生又熟悉的名词,比如染色体、DNA、基因,等等。这些看似复杂的概念背后的基本原理其实并没有那么深奥,经过接下来的梳理和讲解,相信大多数读者都能够更清晰地理解它们的基本概念及其对身高的意义。我们先从人体最基本的单位——细胞说起。
我们每个人的身体都是由不可计数的细胞构成的。具有相同形态和功能的细胞聚集在一起就形成了具备不同功能的组织:比如骨骼肌细胞构成的骨骼肌组织,可以听从神经系统的指挥进行收缩和舒张;而胰脏中有一种β细胞,它们聚在一起形成胰岛组织,其功能就是在机体各方面调控下分泌胰岛素,进一步控制和稳定血液中葡萄糖的水平。虽然细胞的形态和功能各不相同,但是神奇的是——每个人身体中的所有细胞都是由同一个原始细胞分化而来的,这个细胞就是生命最初的起点——受精卵。而一个人体内的所有细胞都具有相同的遗传信息,这些遗传信息就储存在细胞核的染色体中。
染色体是由德国生物学家弗莱明在1879年首先发现的。细胞核内的这些丝状或棒状结构的物质很容易被碱性染料染色,因此被称为染色体。正常情况下,人类的绝大多数细胞有46条染色体。而这46条染色体中存在着“两两相像”的现象,所以也可以称之为“23对”染色体。当然,还存在一些特殊情况,比如我们通常说的红血球即红细胞,也是一种独立的细胞,不过它里面没有细胞核的结构,也就没有染色体。另一个特例是生殖细胞,也就是精子和卵子,经过一种特殊的“减数分裂”以后,它们各自只保留了23对染色体中的一半,即23条染色体。当精子和卵子结合为受精卵后,分别来自父方和母方的染色体组合在一起,细胞内的染色体数又恢复成23对。所以我们每一个人的染色体包含的信息一半来自爸爸,另一半来自妈妈。
除了上述的一些特例外,正常情况下人体细胞的染色体的数量和结构都是稳定的,如果染色体的数量和结构发生变化,就可能会导致“染色体病”。准妈妈在孕期15~18周做产检时都会进行一项检查——“唐氏筛查”,而这项检查的主要目的之一就是判断胎儿是否有罹患唐氏综合征的风险。唐氏综合征就是一种由染色体数量发生改变而引发的疾病。它还有两个不太为人所知的名字,分别是“先天愚型”和“21三体综合征”。从名字不难猜到,正常情况下21号染色体应为两条,但在细胞分裂的过程中异常地变成了三条,这就是唐氏综合征的发病原因。遗憾的是,虽然我们了解了这种疾病的发病原因,但是目前的医疗水平还不能有效治疗它。
发现染色体70多年以后的1953年,科学家才发现染色体的基本结构是具有双螺旋结构的脱氧核糖核酸链(见图1-1),也就是我们经常听到的DNA链。DNA链经过高度的螺旋、折叠和盘绕后被压缩了8000多倍,形成了显微镜下可见的染色体。DNA中的一些特定片段可以为相应的蛋白质进行编码,DNA结构的差异造成了在DNA指导下所合成蛋白质的差异,从而可能造成同一物种中某些特征或者性状的差异。有些差异是外在的、显而易见的,比如我们这里说的身高、皮肤颜色、头发颜色以及虹膜颜色等。还有一些差异就不那么明显了,比如血型。这些决定某一个特定性状的DNA片段就被称为基因。
图1-1 染色体与基因
2001年,人类基因组计划的初步研究结果显示,人体细胞核中的46条染色体中包含3万~3.5万个基因。有时,单一基因就可以控制某一种性状。举例来说,单眼皮和双眼皮就是一种由单一基因决定的性状表现形式。白种人绝大多数都是双眼皮,而黄种人中却存在着大量的单眼皮。在日常生活中我们会发现,如果爸爸或者妈妈一方是双眼皮,那么他们的孩子也通常是双眼皮。在遗传学上这种现象叫作显性遗传。有人说,我在年轻时是单眼皮,到了40岁以后才变成双眼皮,难道是基因发生了变化吗?当然不是这样。在正常情况下一个人的基因会终身保持不变,单眼皮之所以会变成双眼皮,只不过是因为单、双眼皮这种性状具有延迟表达的特点罢了。
不过对人体这样一台“超精密仪器”而言,大部分的性状还是由一系列相关的基因共同进行调控的。比如,决定身高的基因就比决定单、双眼皮的基因要复杂得多。目前医学研究认为,人体有700个以上的基因——也就是DNA片段,与身高存在着直接或间接的关系。