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最新发表的这篇《细胞》论文 颠覆了太多认知……

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发表于 2019-7-29 09:45:23 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
有人说,科学发现就是“不断否定过去”的过程。在最新的理论与工具的助力下,以前一些被写入了教科书的“常识”,也会不断被刷新和颠覆,这反映了人类在理解世界上的进步。

只是在这周最新发表的一篇《细胞》论文里,认知被颠覆的次数有点多……

这项研究来自美国西北大学(Northwestern University)。科学家们发现,动物的基因调控网络,和代谢水平有着很高的同步性。如果代谢水平下降,动物就有更长的时间来“微调”基因的表达。

这个简单的结论,带来了令人惊讶的结果!研究人员们指出,这种微调竟然可以让实验动物“无视”一些有害的基因突变!

在模式生物果蝇中,这支团队选用了一些会出现基因调控异常的突变体。它们的转录因子、微RNA(microRNA)、以及其他调控基因的关键因子无法顺利工作,会造成发育的严重缺陷。

然而通过将它们的代谢率降低50%,原本由于这些基因突变会出现的发育缺陷,居然消失了!这不是一个偶然现象。事实上,他们测试了多个不同的基因突变,观察到了同样的现象。

▲较低的代谢水平(淡紫色)能在很大程度上逆转果蝇的突变表型(图片来源:参考资料[1])

“当果蝇在正常速度下发育时,就会出现问题,”本研究的负责人之一Richard Carthew教授说道:“当我们放慢速度,发育问题就消失了!果蝇生长得很慢,但它们却变得很正常。”

“这颠覆了我们关于发育所知的所有范式,”另一位负责人Luís Amaral教授说道:“我们总是认为,如果‘弄坏’了一些基因,就会导致严重的发育后果。但对于一些基因来说,只要放慢代谢的速度,就不会出现类似的问题。”

在诸多发现中,最令人感到不可思议的,或许就是颠覆微RNA的“不可或缺性”了。作为一种小型的RNA分子,微RNA在所有的动植物中都存在,且通过调节基因表达,在发育、生理、以及行为等方方面面扮演了重要的作用。过去,人们相信它对于生命而言不可或缺,任何生命离开它都活不了。

“20多年的研究表明,微RNA对生命来说是必需的。如果你没有微RNA,你就会死,事情就这么简单,” Carthew教授补充说道:“但在我们的研究里,虽然突变果蝇不会生产任何微RNA。但放慢代谢速率后,它们活了下来,并最终发育成了正常的个体!我们的结论表明这一整类基因调控家族都不是必需的。”

▲本研究的图示(图片来源:参考资料[1])

研究人员们指出,这些发现能够回答很多问题,比如为何快速繁育的肉鸡容易出现发育问题,又比如为何限制卡路里的饮食和长寿有关。

他们给出的答案是“反馈调控”,这是一种在生物学中很常见的现象。要知道,生命是一个非常复杂的系统,因此它的实际“操作系统”具有一定的弹性,并会根据周围环境的变化做出相应的反馈。

▲较慢的代谢速率能让细胞“慢工出细活”(图片来源:参考资料[1])

用几年的时间,西北大学的科学家们通过实验证实了这一点。“如果你仔细看单个细胞内不同的蛋白质与基因如何相互作用,由于所有元件和相互作用过于复杂,(你的大脑)会不堪重负,” Amaral教授解释说道:“如果你保持快速发育,而细胞里出现了些问题,结果就会是灾难性的。因此细胞里有一套很复杂的系统,增加冗余性,防止出现灾难性后果。但如果你发育缓慢,或许就不需要这种复杂系统了。因为你有更多的时间来慢慢调整错误,对此作出反应。”

用通俗一点的话说,因为代谢率下降的关系,细胞的工作也变得悠闲起来。它们就会“慢工出细活”,把生长过程中的小错误给逐渐修补,最终长成应有的健康模样。

研究人员们指出,这个发现有望最终应用于人类身上。比如我们知道,癌细胞里头有很多突变,而它们恰恰又是代谢非常快速的一类细胞。如果能放慢癌细胞的代谢速率,或许我们就可以让它们变回正常,不再发生恶性增长。
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