科學十年回望（3）

科學十年回望（3）
知識通訊評論第100期

細胞改寫自身命運

加入幾個額外基因的拷貝，使細胞發育時鐘往回走，生成了誘導多能幹細胞。

加入幾個額外基因的拷貝，使細胞發育時鐘往回走，生成了誘導多能幹細胞。

生物學裡有這樣一個經典的比喻，一個胚胎細胞在山頂上，隨著胚胎發育，細胞順山坡滾下來，進入一系列的分支山谷。例如，一旦細胞進入發育為皮膚細胞的山谷，它就不可能突然改變路線發育成為神經細胞。這是二十世紀五○年代發育生物學家康拉德·沃丁頓（Conrad Waddington）提出的一幅形象的畫面，傳遞的資訊很明確：發育是一個單向過程。

然而在過去的十年裏，科學家們已經找到了方法，把已分化的細胞重新推回山上，也許更令人驚訝的是，從一個山谷直接推到另一個山谷。

通過刺激一個細胞過度表達某些基因，研究人員可以把一個皮膚細胞或血細胞轉化為一個多能細胞，這種多能細胞有潛力發育成體內任何細胞類型。

科學家們已經在用這項技術培養來自患有難以研究疾病的患者的細胞系，他們希望最終能培育出基因匹配的替代細胞和組織、甚至整個器官。

研究人員還在努力瞭解再編程究竟是如何進行的。迄今為止的證據表明，這需要一點運氣：細胞必須在適當時候得到適當劑量的每個遺傳因數。這也許可以解釋為什麼再編程的過程如此低效，因為只有一小部分細胞正好得到合適的劑量。相比之下，核轉移更有效。所以一些研究人員仍在努力搞清楚卵母細胞是如何提高效率的，希望找到提高細胞再編程效率的線索。

 

無論對細胞還是對研究人員來說，再編程已經改變了發育生物學的前景。研究人員希望它在今後幾十年也改變醫學的前景。

——沃格爾（Gretchen Vogel）

中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院院長裴端卿評論

iPS技術首次證明了只要通過簡單的幾個因數，任何成體細胞都可以回到發育的起始狀態——胚胎幹細胞，這種“返老還童”的神奇技術顛覆了細胞生物學的傳統認識；另一方面，iPS技術使得獲得病人個體特異的原始幹細胞成為可能，使用這種細胞進行幹細胞治療時，不僅沒有倫理問題，免疫排斥的幾率也可以降到最低，同時這種病人特異的iPS細胞也可以廣泛應用於疾病模型建立和藥物篩選上，醫學應用前景十分廣闊。通過技術發展，未來iPS技術將有望用於治療糖尿病、老年癡呆症、高位截癱等疾病。

尋找火星水的顛簸之旅

這個旅行真不容易。人們一直在火星上尋找水（以及液態水可能承載的生命）：上個世紀初曾認為火星上有維繫文明的運河，上世紀七○年代“水手九號”觀測到火星上荒蕪的類似月球的地貌，近十年來發現了早期火星上的含鹽淺海，這個探索之旅有起有落。

好在現在有一點已經清楚：在火星歷史的早期，液態水在火星表面或者內部曾存在過一段時間，足以改變了岩石，可能還支撐了生命的起源。火星仍有足夠的水分使那些試圖在火星上尋找活的外星微生物的人備受鼓舞，如果火星上存在微生物，它們也許是解釋地球上生命如何起源的關鍵。

人們一直在火星上尋找水（以及液態水可能承載的生命）

在這十年的前期，行星科學家們開始發現種種跡象，表明有些冰在地質年代不遠的過去可能曾經是液態的。更清晰的影像顯示出隕坑壁上有深溝，看起來好像是被沿坡沖湧而下的水（或許是融化的雪）沖刷而成。

由於這些發現，現在火星上尋找生命不僅僅意味著在土壤裏摸索早已腐朽的分子殘餘。不少科學家第一次認為，他們也許真地會發現實際存在的微生物，可能是活的也可能是近期才死亡的。對生物學家來說，這種可能的前景令人激動不已。如果真能找到這樣的火星微生物，他們是不是另有起源，有自己獨特的生物化學性質和遺傳密碼？還是它們與地球生命有聯繫——也許它們是假設中地球的“RNA世界”的先驅，被太空碎屑從一個行星帶到了另一個行星？

 

這些都有可能，地球上曾發現過被小行星撞擊從火星表面的敲擊出來的隕石。有時那些石頭有可能迅速地落到地球上，使搭其便車的細菌在穿越太空時活了下來。如果火星上曾有生命存在，那麼地球上的生命也可能是從那裡起源的。

——克爾（Richard A. Kerr）

中國科學院地質與地球物理研究所研究員儲雪蕾評論

近十年的探測已經清楚表明，火星表面曾在較長時間裏存在過足夠的液態水，不遠的過去還有含水土壤的痕跡。因此，火星成為科學家矚目尋找地外活的微生物的突破口。無疑火星生命的研究也是解開地球上生命起源之謎的關鍵，南極圈及各大陸發現的火星隕石可以攜帶細菌落入我們所居住的星球。曾較長時期濕潤的火星如果有生命存在，它們與地球上的生命是什麼關係，這不僅對天體生物學研究意義重大，也是揭開地球生命起源的鑰匙。

(本文原刊《科學新聞》雙周刊）