有人說(shuō)，科學(xué)發(fā)現就是“不斷否定過(guò)去”的過(guò)程。在最新的理論與工具的助力下，以前一些被寫(xiě)入了教科書(shū)的“常識”，也會(huì )不斷被刷新和顛覆，這反映了人類(lèi)在理解世界上的進(jìn)步。
只是在這周最新發(fā)表的一篇《細胞》論文里，認知被顛覆的次數有點(diǎn)多……
這項研究來(lái)自美國西北大學(xué)（Northwestern University）?？茖W(xué)家們發(fā)現，動(dòng)物的基因調控網(wǎng)絡(luò )，和代謝水平有著(zhù)很高的同步性。如果代謝水平下降，動(dòng)物就有更長(cháng)的時(shí)間來(lái)“微調”基因的表達。
這個(gè)簡(jiǎn)單的結論，帶來(lái)了令人驚訝的結果！研究人員們指出，這種微調竟然可以讓實(shí)驗動(dòng)物“無(wú)視”一些有害的基因突變！
在模式生物果蠅中，這支團隊選用了一些會(huì )出現基因調控異常的突變體。它們的轉錄因子、微RNA（microRNA）、以及其他調控基因的關(guān)鍵因子無(wú)法順利工作，會(huì )造成發(fā)育的嚴重缺陷。
然而通過(guò)將它們的代謝率降低50%，原本由于這些基因突變會(huì )出現的發(fā)育缺陷，居然消失了！這不是一個(gè)偶然現象。事實(shí)上，他們測試了多個(gè)不同的基因突變，觀(guān)察到了同樣的現象。
“當果蠅在正常速度下發(fā)育時(shí)，就會(huì )出現問(wèn)題，”本研究的負責人之一Richard Carthew教授說(shuō)道：“當我們放慢速度，發(fā)育問(wèn)題就消失了！果蠅生長(cháng)得很慢，但它們卻變得很正常。”
“這顛覆了我們關(guān)于發(fā)育所知的所有范式，”另一位負責人Luís Amaral教授說(shuō)道：“我們總是認為，如果‘弄壞’了一些基因，就會(huì )導致嚴重的發(fā)育后果。但對于一些基因來(lái)說(shuō)，只要放慢代謝的速度，就不會(huì )出現類(lèi)似的問(wèn)題。”
在諸多發(fā)現中，最令人感到不可思議的，或許就是顛覆微RNA的“不可或缺性”了。作為一種小型的RNA分子，微RNA在所有的動(dòng)植物中都存在，且通過(guò)調節基因表達，在發(fā)育、生理、以及行為等方方面面扮演了重要的作用。過(guò)去，人們相信它對于生命而言不可或缺，任何生命離開(kāi)它都活不了。
“20多年的研究表明，微RNA對生命來(lái)說(shuō)是必需的。如果你沒(méi)有微RNA，你就會(huì )死，事情就這么簡(jiǎn)單，” Carthew教授補充說(shuō)道：“但在我們的研究里，雖然突變果蠅不會(huì )生產(chǎn)任何微RNA。但放慢代謝速率后，它們活了下來(lái)，并最終發(fā)育成了正常的個(gè)體！我們的結論表明這一整類(lèi)基因調控家族都不是必需的。”
研究人員們指出，這些發(fā)現能夠回答很多問(wèn)題，比如為何快速繁育的肉雞容易出現發(fā)育問(wèn)題，又比如為何限制卡路里的飲食和長(cháng)壽有關(guān)。
他們給出的答案是“反饋調控”，這是一種在生物學(xué)中很常見(jiàn)的現象。要知道，生命是一個(gè)非常復雜的系統，因此它的實(shí)際“操作系統”具有一定的彈性，并會(huì )根據周?chē)h(huán)境的變化做出相應的反饋。
用幾年的時(shí)間，西北大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗證實(shí)了這一點(diǎn)。“如果你仔細看單個(gè)細胞內不同的蛋白質(zhì)與基因如何相互作用，由于所有元件和相互作用過(guò)于復雜，（你的大腦）會(huì )不堪重負，” Amaral教授解釋說(shuō)道：“如果你保持快速發(fā)育，而細胞里出現了些問(wèn)題，結果就會(huì )是災難性的。因此細胞里有一套很復雜的系統，增加冗余性，防止出現災難性后果。但如果你發(fā)育緩慢，或許就不需要這種復雜系統了。因為你有更多的時(shí)間來(lái)慢慢調整錯誤，對此作出反應。”
用通俗一點(diǎn)的話(huà)說(shuō)，因為代謝率下降的關(guān)系，細胞的工作也變得悠閑起來(lái)。它們就會(huì )“慢工出細活”，把生長(cháng)過(guò)程中的小錯誤給逐漸修補，最終長(cháng)成應有的健康模樣。
研究人員們指出，這個(gè)發(fā)現有望最終應用于人類(lèi)身上。比如我們知道，癌細胞里頭有很多突變，而它們恰恰又是代謝非?？焖俚囊活?lèi)細胞。如果能放慢癌細胞的代謝速率，或許我們就可以讓它們變回正常，不再發(fā)生惡性增長(cháng)。
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