Science：護衛細胞合作的基因網絡
日期：2013-09-16 13:01:00
我們常將人類細胞視作是執行指定任務的微型計算機，疾病便是其功能失常所導致的結果。在最新一期（9月20日）的《科學》（Science）雜志上，Icahn醫學院的研究人員提出了一個全新觀點，他們認為健康更像是細胞間的一種合作狀態，而疾病則是細胞為了爭奪統治權相互發動戰爭的結果。
他們獲得的試驗證據支持了這一獨特的觀點。研究人員證實在細胞中，包括強有力的腫瘤抑制因子p53在內的一個基因網絡，就像蜂巢中的蜂王一樣，在細胞內強制造成了這種合作狀態。當這些強制執行基因發生突變時，細胞之間隨之發生競爭，便引發了疾病。
資深研究員、Icahn醫學院黑人家庭干細胞研究所教授Thomas P. Zwaka說：“競爭和合作共同推動了進化，我們大家聯系到一起進行合作全部都歸因于我們的基因。”
Zwaka博士說，如果能得到進一步的研究支持，這些研究結果將為我們提供一條新的途徑應對疾病。了解細胞合作和競爭行為的遺傳基礎可以解釋癌癥和免疫系統功能障礙形成的基礎。“如果細胞喪失一個促進細胞間溝通的基因，它有可能會通過忽視停止增殖信號來控制其他的細胞。而免疫系統檢測和攻擊不合作的細胞，同樣也具有意義。合作失敗有可能也是出生缺陷發生的基礎。”
他補充說，或許可以通過治療來重新啟動合作，或是操控干細胞樣細胞生成替代細胞用于再生醫學。
“細胞的運作不像小機器，它們的行為不端是不可預知的。我們的研究表明合作是我們進化的核心，使得我們獲得了一些遺傳機制保護自身對抗欺騙和獨裁行為。”
具有古老功能的一個基因網絡
該研究小組從長遠的視角來思考了這種細胞行為。他們想知道數億年以來作為單個元件生存在地球上的細胞是如何有效地將自身捆綁在一起執行特異任務的。“細胞以某種方式開始形成聯盟及進行合作，很顯然這種多細胞性具有某些優勢。”
他們也提出了疑問：生活在群體中的單個細胞“欺騙”行為到底發生了什么——競爭行為使得細胞無需與群體公平共享而獲得一種生殖優勢。
研究人員在干細胞中進行遺傳篩查，尋找了使得細胞出現行為不端，導致其變得略有些反群體，做些通常不會做的事情的突變。這一篩查找到了大約100個基因，它們似乎聚集到一起形成了一個網絡。
研究小組將側重點放在了三個基因上：p53，長期以來被稱作是基因組的衛士；Topoisomerase 1 (Top1)，控制了基因組的穩定性；以及與氣味感知相關的嗅覺受體。
他說：“我們能夠理解p53有可能促進了合作，因為p53功能是喪失是許多癌癥形成的一個步驟。但是發現top1和嗅覺受體具有相同的功能，讓我們感到驚訝。我們認為這些基因具有一種遠古的功能，通過幫助細胞協調它們的活動護衛了多細胞生物體。”
隨后科學家們在發育小鼠胚胎中檢測了抑制這些基因的影響。讓他們吃驚的是，p53和Top1抑制的胚胎發育正常，這有可能是因為未受損的社會強制執行基因接替了它們。
Zwaka博士說：“這向我們表明突變細胞只會是在正常細胞周圍時才表現行為不端。它們變得具有競爭力，這或許促進了進化發展。當所有的細胞都相同，即它們都是突變細胞或正常細胞時，它們會相互合作。”
“這項研究表明，在早期原始階段細胞中的合作、利他行為、欺騙和其他所謂的社會行為都是通過基因組聯系到一起。或許阿米巴、昆蟲、動物、人類文化和社會普遍遵循固有的合作規則并非巧合。達爾文將進化解釋為是生存競爭，但也必須要承認合作在復雜進化中的重要性。
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