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基因谷
2019-07-29
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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。”

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。

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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