基因突变率

遗传物质的任何变化都称为突变。基因突变率是指配子或单倍体细胞中某个基因出现突变的数量。通常以100万(10⁶)个配子为单位来计算。
同一物种的不同品系，或不同地区的同一基因的自发突变率往往有所不同。
突变一般是可逆的：从野生型基因变为突变型基因，叫做正向突变，如A→a；从突变型基因变为野生型基因，叫做回复突变，如a →A。正向突变的频率往往高于回复突变，因而可能引起A频率减少，a频率增加，从而影响一个群体的遗传结构。
在正常环境中，人类的基因突变率往往很低。测算每一世代每一座位的突变率有两个方法，即直接法和间接法。
(1) 直接法： 主要用来估算显性基因的突变率。方法的依据是，如双亲没有的显性基因在子女中出现，就认为这是由于新产生的突变。
软骨发育不全侏儒是一种显性遗传病，外显率完全。根据丹麦哥本哈根的一个普查，在总共94,075次生产中，有10个儿童是软骨发育不全侏儒，但其中有2个患儿的双亲一方也是这病的患者，所以除去不计。其余8个患儿的双亲正常，可以认为是新突变的结果。正常双亲出生的94,073个儿童代表188,146个配子，其中8个配子的基因发生了突变，所以可直接求得：

(2) 间接法： 直接法只能用来估计显性突变，而间接法既可用来测算显性基因的突变率，也可用来估计隐性基因的突变率。不过应用间接法时有一个假定，就是因病人生育力低而淘汰的基因由新产生的突变基因来补充，从而保持群体中基因频率的相对稳定。因为突变率是根据淘汰的基因数来估计的，所以是一种间接法。现仍用软骨发育不全这个例子，用间接法来测算显性基因的突变率。病患者的生育力较低，根据产院的记录，108个患者共生育了27个儿童。为了判断这些侏儒的相对生育力，以他们的457个正常同胞为对照，这些正常人共有582个儿童，所以如正常人的生育力为1，则侏儒的相对生育力为：

那就是说，患者的生育力只有正常人的1/5，比正常人低4/5。
群体中侏儒的发病率最好用10/94,075来估计。就我们讨论的这个位点而论，94,075人共有94,075×2个基因，而10个病儿有10×2个基因，其中一半是致病基因，所以，如果因病人的生育力降低而丧失的基因由新产生的突变基因来补充，那末就可求得：

这个突变率与用直接法求得的数值42.52×10-⁶很接近。
根据同样的道理，也可用间接法来推算隐性基因的突变率。但应理解，每一隐性个体的淘汰，丧失的等位基因数不是一个，而是二个，所以在知道了患者的生育率和发病率以后，也可根据同样的道理来估算隐性基因的突变率，唯一不同的地方就是不要除以2。例如囊性纤维变性是一种隐性遗传病，症状是粘液蓄积而使胰细胞萎缩，患者往往在幼年期死亡，所以生育力等于零。已知这病的发病率大约为百万分之四。所以：

那就是说，隐性纯合体致死时，发病率就是突变率。如果生育率大于0，基因突变率自然就要低于发病率。
间接法也可用来估计X连锁基因的突变率。男人是XY，只有一个X染色体，女人是XX，有2个X染色体，所以群体中的X染色体，有1/3在男性中，而2/3位于女性中。如X染色体上的基因是隐性的，而且是致病的，那么只有男性拥有的1/3的X连锁隐性基因受到淘汰的威胁。例如血友病是由X染色体上的隐性基因决定的，患者几乎都是男人。据调查，他们的发病率为0.00008。患者的凝血时间延长，生活力较低，生育力仅及正常人的1/4，所以男人拥有的1/3X连锁基因中，有3/4将因生育降低而被淘汰。根据淘汰的基因由新产生的突变基因来补充的假定，我们可以求得：

人类中某些致病基因的突变率的估计

不过我们求得的突变率，不论是用直接法还是用间接法，其中有些可能偏高（见表）。例如已知与软骨发育不全的位点不止一个，与血友病有关的基因至少有3个，而统计时往往把临床上相似而遗传上不同的病人归并在一起，所以要求得较可靠的基因突变率，正确的鉴别诊断是重要的。