蝌蚪尾巴消失之謎

2020-12-22 中國科學院

  小蝌蚪,圓圓鼓鼓的身體,搖著一條又扁又長的尾巴,在水中自由自在地遊著。可是生長一段時間,尾巴不見了。蝌蚪的尾巴怎麼不見了?

  科學家發現,機體所有細胞的生存,都是按預先編好的程序進行。但生長發育過程中,數億萬個細胞,總會出現各種各樣的意外情況,於是它們會使出各種策略維護自身的秩序和健康。

  例如,細胞受到損傷,或受到感染,有了病毒,機體必須對它進行處理。如果細胞受傷死亡,細胞會膨脹爆裂,內容物四處噴濺,溶酶體受到破壞,放出摧毀性的酶,使該區域組織發炎,出現紅腫,化膿等看似一團糟的情況。其實,此時機體正在「清理階級隊伍」進行自衛。

  另一種有效處理策略是:啟動細胞的程序化死亡。科學家稱之為「細胞凋亡」。這是一種安全有序式拆卸那些「問題細胞分子裝置」,作為原材料加以利用的有效過程。這時情況就大不一樣了。

  在保護我們機體免遭癌症時,細胞凋亡起著重要作用。那些橫行霸道的不正常的細胞,通常會被強制性死亡,以免它們作亂,便於保護機體的健康。如果此時凋亡程序失效,癌症就有可能出現。

  細胞凋亡,在生物的發育過程中顯得特別重要。例如,在胚胎發育期,人類的腳趾和手指就是在細胞程序化死亡的幫助下形成的。最初腳趾和手指都是一個扁平的蹼狀附屬物,其後,一小撮細胞程序化死亡,就分離出腳趾和手指來了。

  蝌蚪的小尾巴,也是在其發育過程中,出現類似情況,一些細胞程序化死亡,使原有的尾巴也就不見了。

  當然,這一死亡系統必須嚴格調節和管制,只有確保絕對必要時,才能啟動細胞凋亡程序,決不能濫開殺介,亂殺無辜。

  現已知道,細胞凋亡,是由一個蛋白質「法庭」掌控。這個「法庭」集團被一個「蛋白質家族」管理。任何時候它們都在一起權衡細胞死亡的利弊。其中,一些蛋白質被稱為促生成蛋白,另一些則被稱為促死亡蛋白。當細胞處於健康且有用狀態時,促生成蛋白則支持著細胞生存,並抑制導向細胞凋亡的信號,發出「禁殺令」。但當它們察覺到DNA受損,或細胞脫離鄰居不受約束時,促死亡蛋白則「判決」該細胞死亡。

  據悉,一種叫做胱門蛋白質酶的蛋白就是細胞凋亡的「執行者」。它就像機體消化食物一樣,將其粉碎,拆分分子零件,並作為原材料,供循環利用。

  蝌蚪的尾巴就這樣不見了。其中含有生命科學的奧妙。的確,科學能揭示生命世界中隱藏在熟悉事物背後的奇蹟。

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