dna是什么结构(英国自然杂志上的dna是什么结构)

DNA的结构和功能，它如何影响遗传信息的传递。

DNA是指脱氧核糖核酸，它是生物体内携带遗传信息的分子。DNA的结构主要为双螺旋结构，它是由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧呤、鸟嘌呤和胞嘧呤）组成的。基因是DNA的一个区域，它编码了生物体内蛋白质的合成。

DNA的主要功能是携带遗传信息。在细胞时，DNA会将其遗传信息复制为RNA，再由RNA编码蛋白质。不同的基因编码不同种类的蛋白质，从而决定了生物体的性状。DNA还能通过突变产生新的基因型，促进遗传多样性。

DNA的遗传信息是如何传递的呢？当生物体繁殖时，父母双方各提供了一条DNA链，这两条链合并后形成了新的DNA分子，它们随后复制自身进行细胞，直到生物体成熟。这就是DNA的传递方式。儿子或女儿会获得父母的基因，从而继承了他们的性状。在这个过程中，基因的排列方式决定了生物体的性状，例如眼睛颜色、脸型、身高等。因此，DNA对生物体的遗传信息传递具有重要影响。

瞭望 | 抢抓生物经济发展机遇期

未来生物技术对人类的影响巨大而深远，在这个“鸣枪起跑”的生物经济新赛道上，跑步入场的资本，将加速推动这个巨量市场开花结果

生物经济将推动脑科学、脑机结合、人机混合、生物融合等交叉科学取得重大突破，将生物化、信息化、机械化、电气化高度融合，加速形成新一轮科技革命

文 | 王宏广

今年5月，国家发展改革委印发的《“十四五”生物经济发展规划》提出，到2035年，我国生物经济综合实力稳居国际前列，基本形成技术水平领先、产业实力雄厚、融合应用广泛、资源保障有力、安全风险可控、制度体系完备的发展新局面。

生物经济是以现代生物技术与生物资源为基础，以生物产品与服务的研发、生产、流通、消费、贸易为主的经济，包括大健康产业、生物农业、生物制造、生物能源、生物资源产业等重点产业，生物经济正在成为下一个经济增长风口。

在新疆畜牧科学院，中国农业大学动物科学技术学院教授李孟华（左二）带领团队成员进行细胞免疫荧光实验（2022年8月6日摄） 丁磊摄/本刊

生物经济应运而生

从经济社会发展看，我国对生物经济产生更加迫切的需求。一是保障国家安全需要发展生物技术、生物经济。生物技术事关生物安全、生命安全、粮食安全、生态安全。我国应对传统生物安全（自然界病原物引发）、新型生物安全双重压力，保障生物安全迫切需要生物技术的重大突破；二是保持经济发展需要培育新的经济增长点。2021年，我国数字经济逆势发展，规模高达45万亿元。新冠肺炎疫情使人们更加关心生命安全、生活质量、生态环境，而解决这些问题急需生物经济。

1953年发现生物DNA双螺旋结构，至今快70年了，现代生物技术已有近70年的科学积累。在基因组、蛋白组、代谢组之后，基因编辑、合成生物学、器官再生，以及癌症早期发现、长寿药物等新技术、新产品不断涌现。人类认识生物、改造生物、合成生物的能力不断提高，生命科学的奥秘正在被揭开。人类基因测序成本已由2000年的30亿美元，下降到不足1000美元。发达国家癌症5年存活率已达到65%。许多国家的人均预期寿命在不断提高。全球37个国家和地区的生物技术论文，已经占其自然科学论文的一半。

多国政府与企业纷纷抢滩生物经济。全球60个国家和地区已经出台有关生物经济的规划、政策等文件，有10多位国家和地区的领导人亲自兼任有关生物技术、生物经济机构的领导人。欧盟先后发布了2020、2030生物经济蓝图等文件，日本、韩国、泰国、马来西亚、巴西、新加坡等国家都出台了发展生物经济的政策与措施。新冠肺炎疫情发生以来，生物医药也成为我国风险投资最多的领域之一。

我国生物经济的市场潜力，将会体现在以下几方面：一是生物医药。主要包括药品、医疗器械、医疗服务、健康管理、医疗保健用品、医药保险业等。我国人口已经突破14亿，生物医药潜在市场巨大。二是生物农业。未来生物技术将培育新的农作物、畜禽、蔬菜、水果品种，将大幅度提高种子安全水平。三是生物制造业。生物制造是指运用发酵工程、酶工程技术，以及以生物质为原料的制造业，主要包括发酵工业、生物化工、生物材料、酶工程四类。四是生物资源开发。我国是世界上生物资源最丰富的国家之一，拥有丰富的植物、动物、微生物资源，还有大量的海洋生物资源，潜力不容忽视。五是生物能源。主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物燃气、生物质发电等。六是生物服务业。随着我国制造业、服务业技术水平、产业规模的提升，我国医药研发外包（CRO）、生产外包（CMO）、销售外包（CSO）等生物服务业迅速崛起，已初具规模，并具有一定技术优势。

综上分析，到2030年，我国生物经济总规模有望达到35万亿元，不仅能够为保障生命安全、生物安全、粮食安全、能源安全、生态安全提供重要的支撑，还将成为国民经济的重要支柱。

生物经济正成为新经济增长点

当前，生命科学已成为前沿科学研究活跃领域，生物技术成为促进未来发展的有效力量。

农业科技革命使地球能够养活更多人口，机械化、电气化强化人类的体力，信息化、智能化强化人类的脑力，而未来生物技术新科技革命，不但有望使人类告别饥饿，而且能大幅度提高人民健康水平，延长人类预期寿命。

一是推动医学第四次科技革命。研究表明，生物技术将推动第四次医学科技革命，大幅度提高疾病治愈率、减少病死率。传染和感染性疾病将得到控制甚至被消灭；基因编辑有望控制多种遗传性疾病；癌症5年存活率将进一步提升，糖尿病、高血压、心脑血管疾病将得到有效控制；干细胞技术则可能使衰老、病变的器官再生。生物技术革命将延长人类健康生活、工作的时间。未来人类健康的标准有可能是：60岁健康指标全部正常，80岁前能够正常从事脑力劳动。

二是推动农业第二次绿色革命，人类有望告别饥饿。生物经济将推动农业第二次绿色革命，通过基因编辑等技术培育作物新品种，大幅度提高农产品产量。利用动物胚胎移植、克隆等技术培育超级猪等动物新品种，提高动物产品的数量与质量。与此同时，人类还将利用合成生物技术，直接合成肉类、蛋白、淀粉等新型食物，人类有望告别饥饿。

三是推进工业新科技革命，细胞将成为新工厂，发酵罐的产值可能相当于一个小型开发区。工业技术经历机械化、电气化、自动化之后，正在向绿色化、生物化的方向发展。一是现代生物催化正在逐步取代化学催化，大幅度减少工业废水、废气、废渣的排放，减少资源消耗；二是利用发酵技术研发以生物质为原料的新型材料，如手术线、人工骨骼等高端材料，加速工业材料进入生物时代；三是细胞将成为新车间、新工厂，生产的抗体、疫苗等生物制造产业价值将是单位土地的工业产值的10倍左右。

四是发展生物能源，促进能源安全。全球现有生物质约18000亿吨，折合640亿吨石油。人类在面临石油、天然气储存量下降的同时，生物能源将是取之不竭的再生能源。此外，生物技术对改善生态环境提供了有效途径，不但能够减少资源消耗、防止环境污染、土地沙化、草地退化，还能够吸收污水中的营养物质，大幅度降低水体富营养化。

五是生物技术在保障生物安全、生命安全中具有不可替代的作用。自然界每2～3年总会出现一个新的病原生物，随着基因编辑、合成生物等技术不断进步，发生生物恐怖袭击的风险越来越大。防控传染病、防御生物恐怖，必须依赖生物技术的重大突破与广泛使用。

六是认识、改造、创造生物，推进的新科技革命。生物技术与信息技术、制造业技术、仿生技术等新技术结合，将推动脑科学、脑机结合、人机混合、生物融合等交叉科学取得重大突破，将生物化、信息化、机械化、电气化高度融合，加速形成新一轮科技革命，不仅能够改变自然世界，还将直接影响人类的健康与生活质量。

（作者为全国政协参政议政特聘专家、北京大学中国战略研究中心执行主任、四川大学华西医院中国人民生命安全研究院院长）■

中华民族的四大基因

大约30多年前，历史课本上说“元谋人是中国人的老祖先”。

到了2000年前后，说法全改了。由于基因技术的发展，科学家利用人类基因组的分子分析以及DNA遗传信息来分析人类起源、民族演化、古代社会文化结构等多方面多层次的问题。

今天90%的人都是7万年前走出非洲的古人类后裔

中国那些几十万年以前的古人类化石与现代人没有关系。按这个理论，元谋人、北京人、蓝田人也不是中国人的祖先，他们早已灭绝。

按照分子人类学的观点，人类出非洲，都带有M168的变异点，此后M168发展出三个支系，C—M130、D—YAP、F—M89，它们又有不同的子类型。

中原黄种人是1万年前后这一批古人类后裔

10万年前，第一批棕色人种C和小黑矮人D最先走出非洲，他们到处寻找食物，一点点扩大活动范围。经过万年以上的时间，才来到了印度，继续东进，扩散至亚洲和大洋洲。他们被称为老亚洲人。

7万年前，第二批原始人类走出非洲。首先形成了F基因，遍布中东、印度，直达中国西南。F的一部分进化为K。

5万年前，K基因中K-M9中的L-M20(M11)、P-P27(M45)白人分离出去之后，剩余的人群染色体突变为M214，接着又分为N、O（新亚洲人）。N、O沿着喜马拉雅山南，进入东南亚。

滇印缅交界处是黄种人的老家

4万年前，在东南亚（印滇缅交界，高黎贡）的密林里，N、O演变为黄种人。黄种人逐渐发展壮大了起来，在与C、D人种的对比中，渐渐占据了优势，并最终取代了C、D人种。（C被驱赶到北方，D被赶到青藏高原，O占据中原及东南沿海，N占据西伯利亚）

一、父系基因O

O基因分O1与O2，O1为百越基因，O2为华夏基因。

3万前，黄种人内陆支O2从云南分2路扩散到中东部地区，形成中原各民族。O2分华夏支及苗瑶支，华夏支从云南三江并流地区北上去到黄河上游，沿黄河扩散至山东；苗瑶支从贵州东进湖南、湖北，在长江中下游扩散。

O2高频区中心在中国西南横断山脉、喜马拉雅山脉一带。其中独龙族O2比例几乎100%，印占藏南区、怒族、尼泊尔一支土著O2比例都到90%上下。

沿海支从滇印缅结合部去到广东沿海，在珠江口形成O1，即百越系。分东西两支，东支中心在浙江绍兴，西支中心在云南西双版纳。5000年前的浙江良渚就是O1人群创造的，可惜被水患所灭。百越人早期占据里了东亚海岸线，从东南亚到东北都是。

以前国际上把中国人划入蒙古人种，现在看，蒙古人是老亚洲人C（棕色人种），汉族是新亚洲人O（黄色人种），差异很明显。但同在东亚，经过数千年基因交流，CDNO外表看上去都差不多了。苗族、彝族、藏族这些南方少数民族O的比例都在一半以上，比汉族低一点。彝族、藏族与游牧民族交流多，C与D的比例比汉族高。

复旦大学李辉教授2021版遗传迁徙图上：3万前，黄种人内陆支O2从云南分2路扩散到中东部地区，形成中原各民族。4.5千年前部分彝族先民逃避战争离开中原退回大西南（五帝时期）。

需要注意的是：古人类迁徙是非常缓慢的，只有人口扩张、食物减少或者附近有食物更丰富的地方，他们才会外扩。有网友说，古人类一生人仅迁徙50公里，他们可不是旅游，一天跑很多地方。他们到处觅食，同时也要防范风险，躲避毒蛇猛兽。

古人类迁徙经过的地方，仍然有很多人留下。也就是说，大西南人类直系祖先生活的历史比中原地区至少早2-3万年。而且是一直有人类居住，只是地广人稀，发展比较慢而已。

黄帝一族，一些研究者认为是N系，原因是姬周为N。我认为黄帝一族是O1，因为越王、楚王后裔父系基因都是O1，他们都是颛顼后裔。颛顼为黄帝孙子。《路史》里说黄帝与轩辕不是同一个人。

炎帝一族为O2，这个大家意见一致。

从基因角度看，汉族以O2及O1为主，中原O2多，沿海O1多。也含有周边各少数民族基因。

华夏族是这2位老人家的后裔

中原汉族以O2为主。中国南方苗瑶族群、水族、傈僳族、畲族、土家族、白族、佤族、哈尼族、彝族、藏族、拉祜族等族群O系在40-80%左右。

二、父系基因N

N又称“北极圈黄种人”，N系是华夏O系的同伴，同为黄种人。一起在滇印缅交接区演化成功，一起走入东亚大陆。只不过，N系在今天的汉族里比例不高，在西南彝语支民族里达到了10%左右，在中原汉族里低于10%。目前已知的N系族群：

1）东北红山遗址；

2）创建800年周朝的周武王一族；

3）小说《天龙八部》中出尽风头的契丹人；

4）西南彝族六祖第五支慕克克后裔，贵州乌撒部；

西南夷乌撒N系

5）北欧的芬兰，据说60%都是N系，难怪芬兰人跟中国人还有三分相似。

中国人的远房亲戚芬兰人

三）父系基因C

C系可以称为胡人基因，主要是北方游牧民族。

C系在中华文化的形成过程中也发挥了巨大的作用，汉字与甲骨文有直接的传承关系。甲骨文在商朝被创造出来，商朝的贵族就是C2南支。商朝贵族后裔里出了一位中华文化圣人孔子。

商族后裔C2孔子

魏晋南北朝统治中原400多年的鲜卑人也是C系，鲜卑人对中国古代语言、服饰、建筑、社会制度等方面产生了深远的影响。

中华文化并不等于汉族文化，历史上的鲜卑人对中华文化的形成发挥了重要作用。

中国历史上非常重要的隋唐时代，也深受鲜卑文化的影响。

西魏、北周时期名将，八柱国之一的鲜卑人独孤信，云中郡（今内蒙古自治区和林格尔县）人，仪容俊美，善于骑射。独孤信年少时，喜欢修饰自己，服饰色彩与众不同，军中称为独孤郎。

北周隋唐国民岳父C2独孤信

独孤信乃中国古代“第一国民岳父”，他养育了三件小棉袄，在北周、隋、唐三朝都进入皇室，三代都为外戚，自古以来，从未有过。

长女独孤氏为北周明帝宇文毓王后，谥号明敬皇后。

四女独孤氏为唐高祖李渊之母，追封元贞皇后。

七女独孤伽罗乃隋文帝杨坚之皇后，谥号文献皇后。

隋代，杨坚与独孤皇后共同执政，号为“二圣”，扬勤俭之风，短短的二十几年就开创了隋唐第一个盛世：开皇盛世。李渊的后人李隆基更是开创了中国封建社会的第一盛世：开元盛世。宋代欧阳修说：开元之盛，汉宋莫及。

四）父系基因D

D基因在中国主要是羌藏民族，D的比例超过50%。

日本人中D的比例也很高，但日本人与中国青藏高原上的族群分离得很早。看电视时，感觉藏族说话与日本话一个味，但藏族人出来说，她们藏语与日语完全不一样。

D系历史上没有在中原地区成为过统治者。

白山吐蕃

D系在中国，宗教色彩很浓厚，他们有一个苯教，听说是世界上最早的宗教。但我没有考证过。苯教又称“苯波教”，因教徒头裹黑巾，故俗称“黑教”， 它在佛教传入西藏之前就流行于藏区。

吐蕃在彝语里是白山的意思。

五）中原历代统治者基因

中原地区的底层百姓，自6000多年前的仰韶、4000多年前的龙山时始，父系基因至今都是以O2为主，兼杂周边各民族的血统，形成多民族和谐共处的大家庭。虽然统称为华夏，历史上却是东夷西戎北狄南蛮混居。

东夷西戎北狄南蛮号为四海，孔子说“四海之内皆兄弟”，说的就是东夷西戎北狄南蛮与华夏都是兄弟，相互混杂，互有渊源。虽然中原的部族号为华夏，但中原历代统治者的父系基因却不一定是O2（华夏）。

（上表摘自《洛尼白昆仑丘》）

以上基因信息来自网络。抛砖引玉，希望以后有人整理出更完善的同类资料与大家分享。

根据上表，对中华文明贡献最大的2大基因系统为O2（华夏）及C2（鲜卑）。O2为农耕部族，上溯可达炎帝部落，再往上为仰韶、龙山文化。

C2为游牧部族，与历史上的鲜卑人、商族有关。

按照网上的定义，汉族为O2（华夏）及O1（百越）组成。实际上，汉族中也有不少C2（胡人）、N（北极黄种人）、D（小黑矮人）甚至于欧亚白种人基因。基因是血统问题，民族是文化问题。不同血统的人也可以学习同一种文化。以前人们以为犹太人血统很纯，但经过基因分析，发现犹太人的基因也是五花八门。土耳其人与罗马人是世仇，但今天的基因分析发现，土耳其老百姓中很多人其实是罗马人血统。

六）非非基因F

第二波走出非洲的移民形成了F（非洲几乎没有），多数后裔留在中东，还有很多后裔追随者猎物的迁徙继续前进，途经今天的伊朗地区进入欧亚大陆中部广袤的草原及南亚。广泛分布于世界各地。

F是比黄种人更古老的人种，在中东、印度、斯里兰卡比例较高。而在古代中国，F集中在南中地区，即古云南。古云南疆域是现代云南的三倍，含云南、贵州西部、四川南部（如凉山）、东南亚北部。

黄种人的二叔公F基因

现在有些人说，F是印度三哥翻山越岭过来的。还常常有人拿西南的F取笑。F在4万年前就分布在欧亚大陆，那时候印度达罗毗荼人还没形成。

F基因主要分布在非洲之外，世界上现在的各民族，约90%都是在F基础上进一步演化而来。包含东亚黄种人N与O，也包含欧美及中东的白种人。

在中国，F是古云南最本色的基因，居住在云贵高原超过4万年。F中演化出来的K基因在滇印缅交界的原始森林里进一步演化出N与O黄种人，时间也就2万多年。N与O进入东亚，形成了中日韩及东南亚各民族。

今天，F基因主要保留在云南各民族及云南周边的四川、贵州、广西等区域。西南之外的族群里F基因比例极少。

顺便说一句，F在基因分类里属于白种人基因。所以，咱们黄种人是从白种人基因里演化出来的。黄种人肤色与欧美白种人差异不太大。

大西南的F基因并不值得汉人取笑，因为他是汉人的“二叔公”，远房长辈。云贵高原是黄种人最早的老家。

为什么西南遗存的F基因不进一步演化为N与O？这个要等科学家出来解释了。

生物体中的遗传信息——DNA

DNA（脱氧核糖核酸）是生物体中遗传信息的媒介，它承载了生命的基本信息。本文将为您简要介绍DNA的相关知识。

DNA是由两条互补链组成的双螺旋结构分子。它由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成。通过碱基之间的氢键相互连接，这些碱基的排列顺序形成了基因序列，决定了生物体的遗传特征。

DNA以一种特定的方式储存着生物体的遗传信息，每个碱基对都是特异的即腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)之间形成两个氢键连接，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶c之间形成三个氢键连接。这种互补配对确保了DNA分子能够精确地复制并在细胞时传递遗传信息给下一代。DNA不仅在遗传中起到重要作用，还编码了生物体合成蛋白质所需的信息。

基因是DNA上某一段具有特定功能的序列，通过转录和翻译的过程将基因转化为蛋白质，这些蛋白质是构成生物体的基本组成部分，也承担着各种生物功能的重要角色。DNA不仅存在于细胞核中，还可以在线粒体等其他细胞器内找到它是生物体遗传信息传递的关键媒介，通过DNA复制转录和翻译等过程，确保了遗传信息的传承和表达。

人类对DNA的研究取得了巨大的进展，使我们对遗传学和基因工程有了更深入的理解。通过DNA测序技术，我们能够揭示个体遗传特征疾病风险等同时基因工程技术使得人类能够利用和改造DNA，开展基因治疗和农业生产等领域的研究。

总之DNA作为生物体中的遗传物质具有重要的生物学意义，它承载了生命的基本信息和遗传特征，并通过复制转录和翻译等过程实现了遗传信息的传递和表达，对DNA的研究将为我们深入理解生命的奥秘和开展相关的应用研究提供基础和手段。

基因结构图-分分钟学会

小编今天给大家介绍一款在线绘制基因结构的工具Gene Structure Dispaly Server，简单好用功能还挺强大。运用它能够绘制清晰的基因结构，清晰明了地展示外显子、内含子及UTR的位置。还可以联合其他数据绘制进化树-基因结构图，展现基因结构与系统进化关系。

打开这个工具，它的界面如下：

1.数据输入类型

绘图的输入文件有四种类型的数据可选：

BED :大家可以在基因组GFF文件筛选基因的这些信息，第一列是基因ID，第二列是起始位置，第三列是终止位置，第四列是基因在这个位置是外显子还是UTR，第四列是注释信息，第四列可以不要

GenBank Accession Number or GI：可以从GenBank获得，要注意的是你输入的Accession Number or GI必须包含有mRNA序列

GTF/GFF3：基因注释文件（包含基因的结构信息，具体信息可以自行百度，有详细解释），可以在数据库中下载基因组的GFF文件，筛选出你的基因注释信息

Sequence (FASTA)：第一个框里存放基因的CDS序列，第二个框里存放基因的完整序列，可以在NCBI数据库下载，或者在基因组数据中搜索需要ID的序列

小编这里推荐BED格式数据，数据格式简单，可以在基因组GFF文件筛选基因的这些信息 ，可以看我们以前文章（如何下下载一个基因组）下载基因组GFF文件

2.绘图及图片的修改和保存

选中一个数据类型，点击Example，就会显示一个该类型数据的例子，可以将自己的数据直接复制粘贴到下图框里，或者直接选择存放数据的文件导入数据。

数据输入后点击右下角的Submit就会跳转到结果页面。如果想保存这张图片，右下角有三种图片保存类型。选中你想要保存的图片格式，例如你想保存图片为PNG格式，单击PNG就会弹出一个图片界面。

下图为弹出的图片页面，右键网页另存为就会弹出一个框，输入图片名字点击保存就可以了。

如果你觉得网站的颜色不好看，你可以改变这些位点的颜色，例如想修改代表 CDS的形状的颜色，点击左下方Color后面的黄色的框，就会弹出一个选颜色的界面，在Solid Color界面选取颜色，点击OK就会又回到结果的界面，再点击图片左下方的Redraw,所有代表CDS的形状就会变成你选择的颜色。

下图为修改颜色后的图片：

3.添加其他信息绘图

基础功能就讲完了，说好的功能强大呢！不要慌，下面给大家介绍两个延伸功能。第一是能将进化树跟基因结构结合在一起，第二除了进化树和基因结构还能添加基因的其他结构信息例如motif或者是domain。

首先我们将进化树跟基因结构结合在一起，先导入基因结构数据文件，点击下图绿色数据框所在的位置，就会延伸出一个输入数据界面，输入构建进化树时生成的nwk文件（注意：进化树文件中的ID必须要与基因结构数据里的ID一致），点击Submit就能生成图片，图片的保存与修改参照上面方法。

如果你还想在图片里显示基因的其他信息例如motif或者是domain，点开Other Features，输入数据，第一列是ID,第二三列分别是这个位点的起始、结束，第三列是这个位点的名称，例如motif1或者domain的名称，点击Submit绘图。

大功告成，又是一张好看实用的图片。

如果您有什么心得建议，欢迎来评论区留言讨论！

另附工具地址：http://gsds.cbi.pku.edu/index.php，点开就能使用，再也不用担心画图了！

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