有人說(shuō)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)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(shí)”，也會(huì)不斷被刷新和顛覆，這反映了人類在理解世界上的進(jìn)步。
只是在這周最新發(fā)表的一篇《細(xì)胞》論文里，認(rèn)知被顛覆的次數(shù)有點(diǎn)多……
這項(xiàng)研究來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)（Northwestern University）?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，和代謝水平有著很高的同步性。如果代謝水平下降，動(dòng)物就有更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)“微調(diào)”基因的表達(dá)。
這個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論，帶來(lái)了令人驚訝的結(jié)果！研究人員們指出，這種微調(diào)竟然可以讓實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)選用了一些會(huì)出現(xiàn)基因調(diào)控異常的突變體。它們的轉(zhuǎn)錄因子、微RNA（microRNA）、以及其他調(diào)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(yán)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(xiàn)的發(fā)育缺陷，居然消失了！這不是一個(gè)偶然現(xiàn)象。事實(shí)上，他們測(cè)試了多個(gè)不同的基因突變，觀察到了同樣的現(xiàn)象。
“當(dāng)果蠅在正常速度下發(fā)育時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，”本研究的負(fù)責(zé)人之一Richard Carthew教授說(shuō)道：“當(dāng)我們放慢速度，發(fā)育問(wèn)題就消失了！果蠅生長(zhǎng)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(fù)責(zé)人Luís Amaral教授說(shuō)道：“我們總是認(rèn)為，如果‘弄壞’了一些基因，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)育后果。但對(duì)于一些基因來(lái)說(shuō)，只要放慢代謝的速度，就不會(huì)出現(xiàn)類似的問(wèn)題。”
在諸多發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)基因表達(dá)，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(duì)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(duì)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(bǔ)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(jié)論表明這一整類基因調(diào)控家族都不是必需的。”
研究人員們指出，這些發(fā)現(xiàn)能夠回答很多問(wèn)題，比如為何快速繁育的肉雞容易出現(xiàn)發(fā)育問(wèn)題，又比如為何限制卡路里的飲食和長(zhǎng)壽有關(guān)。
他們給出的答案是“反饋調(diào)控”，這是一種在生物學(xué)中很常見(jiàn)的現(xiàn)象。要知道，生命是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，因此它的實(shí)際“操作系統(tǒng)”具有一定的彈性，并會(huì)根據(jù)周?chē)h(huán)境的變化做出相應(yīng)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(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。“如果你仔細(xì)看單個(gè)細(xì)胞內(nèi)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(fù)雜，（你的大腦）會(huì)不堪重負(fù)，” Amaral教授解釋說(shuō)道：“如果你保持快速發(fā)育，而細(xì)胞里出現(xiàn)了些問(wèn)題，結(jié)果就會(huì)是災(zāi)難性的。因此細(xì)胞里有一套很復(fù)雜的系統(tǒng)，增加冗余性，防止出現(xiàn)災(zāi)難性后果。但如果你發(fā)育緩慢，或許就不需要這種復(fù)雜系統(tǒng)了。因?yàn)槟阌懈嗟臅r(shí)間來(lái)慢慢調(diào)整錯(cuò)誤，對(duì)此作出反應(yīng)。”
用通俗一點(diǎn)的話說(shuō)，因?yàn)榇x率下降的關(guān)系，細(xì)胞的工作也變得悠閑起來(lái)。它們就會(huì)“慢工出細(xì)活”，把生長(zhǎng)過(guò)程中的小錯(cuò)誤給逐漸修補(bǔ)，最終長(zhǎng)成應(yīng)有的健康模樣。
研究人員們指出，這個(gè)發(fā)現(xiàn)有望最終應(yīng)用于人類身上。比如我們知道，癌細(xì)胞里頭有很多突變，而它們恰恰又是代謝非?？焖俚囊活惣?xì)胞。如果能放慢癌細(xì)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(zhǎng)。
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