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微小果蝇解答人类生命的大问题时间如何对生

2019-12-04 18:03:59来源:励志吧0次阅读

微小果蝇解答人类生命的大问题:时间如何对生命产生影响

腐烂香蕉上的黑腹果蝇   实验室培养基上的黑腹果蝇,拍摄于奥地利分子病理学研究所VDRC中心(Vienna Drosophila RNAi Center) 黑腹果蝇的眼睛颜色突变,红色为野生型

,白色眼睛的基因与性相关   新浪科技讯 北京时间7月28日消息,据国外媒体报道,我们通常只有在刷水果盘的时候才会注意到这些微不足道的昆虫,而它们或许是现代科学中一些最伟大发现的关键所在。

科学家对黑腹果蝇(学名:Drosophila melanogaster)的研究历史已经超过一百年。当你家里有水果开始腐烂时,它们就会立刻出现,提醒你是时候做些清理了。不过在科学上,果蝇是研究时间对生命如何产生影响的绝好材料,因为它们的生活周期如此之快,使科学家可以用它们来研究多个世代的变化,这在人类身上是不可能的。

黑腹果蝇的培养成本十分低廉,而且繁殖快速。在室温下,一只雌性果蝇一生中能够每天产下30到50枚卵,而且它们的繁殖周期非常短,通常只有8到14天,只需3到4周就能成为祖父母。在个体大小只有3毫米的情况下,实验室可以同时培养数百万只黑腹果蝇。它们以简单的碳水化合物和蛋白质为食,通常是麦片或酵母提取物。

研究者安妮·冯·菲利普斯伯恩博士正在实验室中挑选黑腹果蝇 桃子上的果蝇   1933年,托马斯·亨特·摩尔根(Thomas Hunt Morgan)因为对果蝇遗传突变的研究获得诺贝尔生理学或医学奖。他的研究解释了果蝇如何获得白眼突变而非红眼突变的过程。他的研究引出了一个理论,即由DNA组成的基因位于染色体上,而染色体可以传递给后代。这一发现为基因传递和现代遗传学研究奠定了基础。

自此之后,利用果蝇进行的研究在1946年、1995年和2011年一共造就了5位诺贝尔奖得主。如今,有关人类发育、行为、衰老和演化的研究都建立在果蝇研究的基础上。我们对它们的研究越多,就会发现它们与人类越相似:75%的人类疾病基因在黑腹果蝇身上都有可识别的对应基因。

果蝇有4对染色体,大约14000个基因。相比之下,人类大约有22500个基因,酵母菌约有5800个基因。我们与果蝇之间的相似性要比以往想象的更高。这种遗传上的相对接近意味着,在果蝇身上进行的实验可以为科学家提供有效的参考。我们让果蝇喝醉,以研究酒精上瘾;我们研究它们的睡眠,以及它们如何受到咖啡的影响。我们已经知道,较老的果蝇睡得更少。“时差基因”最早就是在果蝇身上发现的,现在我们知道,人类也有这一基因。

研究者对黑腹果蝇的遗传学进行了深入研究 展现果蝇突变的暗视场显微照片   全世界数以千计的科学家利用果蝇作为模式生物,甚至在地球之外的实验也有它们的身影。果蝇是首批进入太空的动物之一,在国际空间站上甚至有一个永久的果蝇实验室,用于研究宇航员为什么在太空中更容易生病等问题。

那么,如果在基因上如此接近,那我们为什么与果蝇甚至酵母有那么多的不同呢?英国发育遗传学家彼得·劳伦斯(Peter Lawrence)将这一现象形容为“生命的第三个秘密”。他在接受英国广播公司(BBC)的采访时说,生命的第一个秘密是达尔文的演化论,正是演化“推动了所有植物和动物的起源”。“第二个秘密是DNA的发现,因为如果不知道信息是在这一分子内编码和保存,我们就将无法理解生命背后的机制。”

在劳伦斯博士看来,生命的第三个秘密是最伟大的问题,必须由未来的生物学家进行解答。他说:“这个问题太司空见惯了,以至于我们不会去想它:是什么造就了犀牛和河马之间的不同?”

“当你看这些基因时,你会觉得不是很多。那么,是什么造就了形态、大小等特征呢?你的鼻子长度是在哪里说明的?是什么信息在你发育的时候使它固定在特定的长 度?是什么使儿童与他们的父母相似?是什么塑造了脸的形状?我们都不知道。”劳伦斯博士说,“在我看来,这就是生物学中最大的未解问题,我称之为‘生命的第三个秘密’。你每天都会看到这一问题,但它太大了,以至于找不到明显的突破口。”

“你无法在没有方向信息的情况下培育出某种动物,因此我们需要知道,细胞会在哪里出现,由什么组成,以及它会怎么变化。想象一下,如果一位建筑师的计划中没有向北或向南等任何方向,你就无法知道他要怎么摆放这个建筑。”

科学家已经在尝试破解这一课题。他们分离出一些具有较大翅膀的果蝇,研究哪些基因导致了果蝇体积的增加。科学家还比较了演化关系较近的物种,试图了解导致它们形态差异的原因。他们还发现,雌性果蝇更青睐翅膀更“闪亮”的雄性。

不过,劳伦斯博士表示,这些研究虽然很有价值,但距离更大问题的解答还有很长的路要走,我们需要科学界对这一领域有更多的关注。无论如何,最终的答案有很大可能会来自于对果蝇的研究。(任天)

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