大自然太神奇了。就拿人類來說,一個小小的受精卵怎麼就能變成一個活生生的人呢?
現在,我試圖以一個普通人的眼光,根據現有信息來描述這一不可思議的過程。
DNA由ATCG四種鹼基組成。我們可以把它看作字符。ATCG反覆排列組成30億個字符。
一些字符組成詞語或者句子,我們把有特殊意義的句子稱為基因。基因能遺傳DNA信息。
但是絕大部分DNA不參與遺傳,參與遺傳的大約佔3%。人類大概有2萬個基因。以前我們把那些不參與遺傳的DNA稱為垃圾DNA。然而,2019年1月,有2個科研實驗試圖說明垃圾DNA被我們誤解了。垃圾DNA不是可有可無,在細胞有吃有喝時,你可以說垃圾DNA是多餘的。但是,一旦遇到備戰,一旦需要過苦日子,垃圾DNA的作用就顯現出來了。它最會勤儉持家,是一把過日子的好手。
基因的最主要功能是編碼蛋白質的DNA片段。一個基因可以編譯一個蛋白質。細胞的形成過程離不開蛋白質的表達過程。
我們體內所有細胞的基因與受精卵基因都一樣,但是細胞裡的基因表達成蛋白質的不到一半,所以功能上就有了分化。
開始階段,受精卵細胞吸取天地精華由一個分成兩個,這兩個再繼續分裂,成四個……
直到變成八個。這八個完全相同。然而之後,他們走出校門,走上了不同的崗位。有的變成了肌肉細胞,有的變成神經細胞,還有的變成表皮膠原蛋白….直到50萬億個細胞構成一個活生生的人。
太神奇了。
為了理解方便,我們可以人為建立一個模型,把基因分成三部分。工人基因,信號兵基因,還有領導基因。他們之間很難說清楚是雞生蛋還是蛋生雞。
領導基因給出圖紙下達命令,信號兵把命令傳達給工人基因,工人基因負責現場幹活生產蛋白質。圖紙不同,蛋白質也不同。工人基因也不知收到某種信號刺激,可以提出反饋,再通過信號兵(RNA)傳給領導。這樣,我們很難分清究竟是工人命令了領導還是領導命令了工人,這是一個循環反饋的過程。
但是,有一點是明確的,領導基因內部等級森嚴。八十年代,科學家從肌肉細胞找到一個基因,經過幾十年的持續研究,科學家發現他可以被看作一個CEO。他可以簡單粗暴地硬生生讓皮膚細胞變成肌肉細胞。這是科研上的巨大突破。
然而誰是這個CEO的上司呢?有研究說是當初那個受精卵帶來的信號兵基因RNA。
信號兵RNA自己製作蛋白質讀取了遺傳編碼,才開啟生命大門。細胞未分化狀態我們稱呼他幹細胞,走上不同崗位了則被稱為終端細胞。
2006年,日本一個瘋狂的科學家異想天開,試圖造出幹細胞。
最後,再次不可思議,他成功了,起碼,在小老鼠身上獲得了階段性成功。
將四個皮膚基因成功逆轉出幹細胞。
能製造幹細胞簡直是上天賜予了人類一個護身符。
我們知道,帕金森患者的多巴胺神經元不正常死亡,有沒有可能用幹細胞再造多巴胺神經元呢?2018年,京都大學開始臨床實驗,拭目以待。
無數科學家前僕後繼,科學無國界。
但願基因編輯時代,我們能成為受益者。
面對生命科學,太多的未知等待有志青年留學出汗。
順便說一個有趣的研究,有些人不喝酒卻肝硬化了(肝硬化分兩種),酒量還超標。統計表明,他們身體內的某種細菌生產了酒。這遇到查酒駕,上哪說理去?