浙江在线10月31日讯 妈妈的肚皮里,胎儿渐渐分化成男女。奶奶的手背上,色素积累成老年斑。爱人的目光里,温柔中有挑剔。什么,在指挥着我们的生命?
是基因,来自遗传的信息,调控着我们的生老病死。它是生命的密码。一个小小的改变,就是健康与疾病的两重天。一个小小的差异,人类有了不同的肤色甚至性情。
于是,科学家采取模式动物的研究方法,探索基因的秘密。斑马鱼深浅交替的条纹,果蝇红白各异的眼睛,小鼠胖瘦不一的身材,这些都是基因在与我们对话。通过基因,我们了解衰老的机制、致病的原理;通过基因,我们认识了生,也认识了死。
10月29日晚上8点,在省科技馆,由省科协、浙报集团联合主办的“科学+EFT-link”连线英国曼彻斯特科技节,来自同济大学生命科学与技术学院首席科学家,特聘教授、博导薛雷带来一场“从生到死”主题演讲,为英国的科学爱好者讲述不老的传说。
不老的传说
真有不老的传说吗?薛雷说,当然。
关于寿命,你们一定听说过两种奇闻。一种是全球百岁老人越来越多;一种是罕见的早衰病,他们的寿命很少超过10岁。
关键在哪里?找到控制衰老的基因。
美国加州大学的辛西娅肯杨教授用线虫做了一个实验。这是一种寿命只有30天的动物,体内有14000个基因。她收集了1万多条线虫,针对每个基因进行随机突变。30天后,只有一条线虫仍然存活,寿命成功延长到了50天。顺着这个突变体,她发现这个基因叫胰岛素受体。在胰岛素信号通路,通过减缓信号,寿命得到延长。
在果蝇身上,薛雷找到了另外一个信号——“JNK”。这条信号如果下降的话,寿命就会降低,从最长90天变成70天。信号通路上调,寿命就从90天增长到110多天。
你可能会问了,这两条信号通路互相之间有什么关联?它们独立的,还是合在同一个点上?科学家们研究发现,它们最后会师在同一个点上。这两条信号都调控一个叫“FOXO”的基因,并通过其调控寿命。
其次是,清除自由基。当我们体内细胞集中到过氧离子处,细胞里的蛋白质、DNA都会被破坏,时间一长,器官衰竭,人就老了。清除它的办法,就是抗氧化剂。比如,吃维E,也可以延缓衰老。
关于衰老,科学界还有一个端粒假说。每个人的体内有46条染色体,它是每条染色体端部的一个黄色小颗粒,随着岁月的增长,端粒会渐渐磨损,染色体上的基因就会不断丢失,造成衰老。幸好,科学家们找到了它的“克星”——端粒酶。提高端粒酶的活性,保持端粒的长度,我们就可以保持年轻。
当然,良好的生活方式也有助于我们看上去更年轻。科学实验证明,小鼠的饮食如果只是正常情况下的一半,那么它的寿命可以从36个月延长到50多个月。理论上来说,通过控制饮食,不是寿命延长一半,而是衰老慢一半,也就是你80岁的时候看上去像40岁。
果蝇是个好朋友
什么,看起来大?科学家们已经对睫毛膏、美瞳这些眼部化妆品广告充满了厌恶。他们要强调的是——“天生”。或许,我们得找到那些掌管眼睛、鼻子、嘴巴等器官发育的基因才行。
于是,果蝇再次出场。通过模式动物,科学家们对果蝇的基因进行随机突变。他们发现了一个基因,并把它命名为“EYELESS”,意思是没有眼睛。类推到其他动物,也是如此。
这真是一个令人兴奋的发现:第一,一个基因可以管一个器官;第二,就进化而言,基因掌管器官的工作是保守的,所有动物身上的这个基因都管眼睛的发育。
当然,这些不过是科学花絮。生命科学更重要的任务在于攻克那些讨厌的疾病。
来看看科学家对老年痴呆症的研究进展。85岁以上的老人,有1/4会得病,这真是现代社会的沉重压力。今年,美国哈佛大学的科学家有了新的发现,老年痴呆的发生源于神经细胞凋亡。打个比方,神经系统是一个渔网,一个细胞死了,渔网就出现一个洞,当洞越来越多,网就没办法连在一起了。这里面有一个重要的基因,叫“APP”,它诱发了神经细胞的死亡。
“但这个APP到底做什么?”看到这个研究,薛雷提出了疑问。他和学生们把这个基因放到果蝇表达,结果神经细胞一下子死亡了很多。显然,APP引发老年痴呆的原因,就是诱发神经细胞的死亡。
采取疾病模型,是为了进行药物筛选。比如,在果蝇身上长出癌症来,科学家拿这个模型去大量筛选中药,看哪种药物可以让肿瘤变小。
此外,通过动物模式,科学家还在研究一些环境因素对疾病发生的影响,像拥挤、孤独、营养不良是否与疾病有关。通过果蝇,薛雷已经发现随着拥挤度的增加,有一些基因的表达会发生改变,而这些基因就跟肿瘤迁移有关。
千奇百怪的实验
我们再来聊点科学家实验室的八卦吧。
每天都有大量的科学结论以新闻报道的方式出现:比如,人的学习能力、运动能力等都与基因有关。不过,这些结论怎样产生的?
先说学习能力。科学家们把果蝇像一个吊扇一样吊在中间,四周放上不同颜色形状的物体,这个果蝇可以到处看了。如果它看到圆圈物体,OK,没问题;如果看到其他物体,在它屁股上戳一下。周而复始,果蝇明白了:我看哪个地方屁股会被戳,看哪个地方不会被戳。当然,聪明点的,两分钟就知道该盯着哪里看;笨一点的,就得花上5分钟。你看,这就是学习能力。
再来看运动。都说茶叶有一种特殊的氨基酸,具有保健作用。实验者从果蝇一出生就给它喂氨基酸,连喂30天,然后雄果蝇两个小时之内可以和五成雌果蝇交配。随着茶氨酸浓度增加,果蝇的交配能力在不断的增加,从50%一直增长到80%到90%。说到底,它的运动能力增强了。
千万不要小瞧这些科学小实验。见识得越多,生活的惊喜也就越多。
比如如何变得更聪明?科学家说,人一出生,大脑里有大量的神经细胞。但是,在我们的成长过程中,脑神经细胞在慢慢死亡。为什么会死亡?因为你不动脑筋!
记住咯:现在还不晚,怀揣好奇,多开动脑筋,做个聪明的人。
凡注有"浙江在线"或电头为"浙江在线"的稿件,均为浙江在线独家版权所有,未经许可不得转载或镜像;授权转载必须注明来源为"浙江在线",并保留"浙江在线"的电头。