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什麼是突變?

突變只不過是DNA序列中的一處改變。在擔心疾病或演化之前,先理解這個樸素的概念:細胞複製著一長串字母,而有時副本與原件不同。

字母的改變

你的DNA是用四個字母書寫的序列——A、T、G和C,即四種核苷酸[[gen-mutation|突變]]就是對該序列的任何改變:一個字母被換成另一個、添加一個字母、丟失一個字母,或一段較長的區域被重排。這就是它的全部定義。突變本身並無好壞之分,本身也不是疾病——它只是與原先內容的一處不同。

科學家常把突變後的序列與一個稱為[[wild-type|野生型]]的參照版本相比較——即在自然族群中最常見的形式。當突變在某個基因中產生一個新版本時,這個新版本就是一個新的[[allele|等位基因]]。所以突變正是新等位基因的來源,而等位基因是遺傳變異的基本單元。

為何複製是突變發生之處

大多數突變發生在DNA被複製時。細胞每次分裂都會進行DNA複製,複製大約三十億個字母。這台複製機器精確得驚人,但任何運行數十億次的機器都不可能完美無瑕。偶爾會混入一個錯誤的字母。來自環境的損傷也能改變某個字母,而如果該損傷在被修復前就被複製,這處改變便成為永久的。

Original (template):  5'- A T G  G A G  G A A  T A A -3'
Faithful copy:        5'- A T G  G A G  G A A  T A A -3'   (no change)

Mutated copy:         5'- A T G  G T G  G A A  T A A -3'
                                  ^
                          one letter changed: A -> T

The sequence is now different by exactly one nucleotide.
That single difference IS the mutation.
一處突變可以小到只是數十億個字母中的一個。

尺度:從單個字母到整條染色體

突變有不同的尺度。最小的是[[point-mutation|點突變]]——單個位置上的改變。較大的突變會添加或移除大段DNA,而最大的突變則涉及整條染色體的增加或丟失。在本系列中,我們將沿著這條尺度的階梯逐級而上,但其背後的核心概念始終不變:序列已不再是它原來的樣子。

一處突變是否重要,幾乎完全取決於它落在何處以及改變了什麼。同樣一種字母替換,在一個位置可能毫無影響,在另一個位置卻可能後果嚴重。學會預測這一點——讀懂一處改變並推斷其後果——正是本系列要培養的真正技能。