突变
tū biàn
突变是生物体DNA序列发生的改变，可能有害、有益或中性，是新遗传变异的来源。
Definition
突变是DNA密码中发生的永久性改变，可能来自复制过程中的错误，也可能来自紫外线、辐射和某些化学物质等诱变剂，它可以是一个或多个碱基的替换、插入或缺失，也可以是影响染色体某一整段区域的更大规模改变；只有发生在配子中的突变才会遗传给后代，而发生在体细胞中的突变只会影响该个体本身。突变相对于生物的"需求"而言是随机的，因此细菌并不是因为需要抵抗某种抗生素才发生突变的，一个具有抗性的突变体只是恰好已经存在，并在抗生素出现时得以存活下来。在分子层面，突变按规模（点突变、插入缺失、拷贝数变异、染色体重排）以及对编码序列的影响（同义、错义、无义、移码）进行分类；人类每个碱基每代的突变率约为$10^{-8}$，这使得每个新生儿平均携带约$50$到$100$个新突变，其中大多数是中性的，少数是有害的，极少数是有益的，为选择和遗传漂变提供了可供筛选的原始变异，而组织中累积的体细胞突变则会导致癌症。
Example
镰状细胞病是由血红蛋白基因中一个单一碱基的改变引起的，从GAG变为GTG，替换了一个氨基酸，使红细胞弯曲成镰刀形状，尽管人类细胞每次分裂复制约$30$亿个碱基对时，只会留下极少数未被纠正的错误。成年人乳糖耐受性的产生，源自LCT基因附近某个调控区域的一个单一碱基改变，并在过去$10{,}000$年间在从事乳制品生产的人群中迅速扩散；而删除一个碱基所导致的移码突变，会使下游所有密码子的读码方式发生改变，通常产生一个截短的蛋白质。
Key Insight
大多数突变都不会产生明显的影响，而在漫长的时间跨度上，那些罕见的有益突变会逐渐积累成新的特征。突变率本身也受到自然选择的作用，因为过高的突变率会使基因组退化，过低的突变率则会阻碍适应，这也是为什么具有校对功能的聚合酶和错配修复机制会把突变率维持在较低水平，但绝不会降到零，从而确保演化永不停止。