基因突變的數學問題,回提問。

 

基因突變的數學問題,回提問。

 

 


我用一個簡單的數學模型算了算N個單元的DNA中一個K單元的片段自然突變成轉基因要求的那個組合的概率(見下)。確實這是最簡單的模型。忽略了2單元的置換(1級=最近鄰,2級=次近鄰, 。。。), 3單元的置換, 。。。。

有人問了個問題,你那個算法假定是同時突變的。為什麽不可以一個一個地變。看來問的人不是學理工科的。我這裏最後一次耐心給個解釋。

如果是一個一個地變,這個問題就是DNA進化的動力學問題了。這時候,你得同時算其他單元在任何時刻的分布,然後算最後達到那個N~K分布需要的時間和概率。注意,在任何T時刻, 所有的單元都參與突變。包括K片段中變過來的又重新變掉。

這是生物學當前比較熱門的問題。生物學家(數學家)根據兩個DNA的分布,計算從一個分布進化所到另一個分布需要的時間和概率。如果有誰能寫出這個動力學的通用解析公式,你肯定能拿到第一流的科學刊物上發表。也許,能得個獎。




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基因,癌症,艾滋病毒, 數學

癌症的雞尾酒療法是紐約的華裔醫生發明的。它是用來抵抗艾滋病毒的抗藥突變。一種藥用久了,艾滋病毒會產生基因突變來抗藥,但是艾滋病毒要在多個不同的地 方同時突變的概率會大大降低。學過概率的都知道這是個數學常識。雞尾酒療法就是把不同的抗艾滋病毒藥一起用。因為不同的藥針對艾滋病毒不同的DNA點或片 段。(攻擊同一個DNA地方的藥不能同時用在雞尾酒法裏,不起抗病毒基因突變的作用。)


有人講,生物轉基因隻是人為加快自然界的基因變化。讓我們來算算生物在某個DNA片段自然突變到那個轉基因片段的概率。


基因有AGCT四種單元,為簡單起見,假定某個時間四種單元之間躍遷變異率的概率是一樣的,都是P。也就是從A變到G或C或T的概率是P,(C,T,G也 一樣)。P是一個小於一的數。如果假定那個單元一定會變異,而變到另一個特定單元的概率,其大小在合理的假定下不會大於1/3.
由於DNA一般不會變動得太快, 這個數是應該大大小於1/3的。

假定生物的DNA鏈是有N個單元。玉米的DNA大概有20億這樣的單元。(2 billion)。又假定需要改變的基因片段有K個單元。那麽,玉米的DNA由自然基因一起突變成那個K片段的概率是多少呢?

在某處選一個單元的概率是1/N,選第二個是1/(N-1), 。。。。選K個是

1/N * 1/(N-1) * 1/(N-2) ...*1/(N-K+1)

每個變到你要的那個單元的概率是P, 故整個概率是

連乘(M從0到K) (P/(N-M)) = P/N × P/(N-1) × P/(N-2) 。。。×P/(N-M+1)

如果讓P取最大 1/3, N取20億,K取10,

這個數是  大概是10 的 -94 指.   10^(-94)

幾乎是零

也有人講,人體有用的基因組隻有三萬個。也有人講,人的癌症發病率大概幾百人裏就有一個。你的概率這麽低,算錯了。

問的人忘了考慮其他的因素。

近來發現,有些以前認為沒用的廢基因,其實是有作用的。所以,人類對基因的了解,遠遠還不夠,不全麵。現在怎麽能那麽肯定,轉基因是安全的?
另外,對癌症來講基因的突變隻要有一個單元就可能起作用,而且,還必須考慮乘上時間的因素。這就是為什麽老年人易得癌症。

所有跟帖: 

好拷貝,不知所雲。你看懂了嗎?說你刁民,是因為你問問題心術不正。太抬舉你了。 -lilaozi- 給 lilaozi 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/10/2014 postreply 20:30:02

回複:刁民 -nobles1234- 給 nobles1234 發送悄悄話 nobles1234 的博客首頁 (0 bytes) () 01/10/2014 postreply 15:35:39

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