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诺贝尔生理学或医学奖获得者克雷格·梅洛专题演讲《RNA-介导的遗传》

2016-09-06 10:38 南方网

  诺贝尔生理学或医学奖获得者克雷格·梅洛作学术报告

  《RNA-介导的遗传》

  克雷格·梅洛 (Craig C. Mello)1960年出生于美国。美国马萨诸塞州大学分子医学教授。2006年因发现RNA干扰现象获得诺贝尔生理学或医学奖。

  克雷格·梅洛:我们都知道生命的出现是非常早的,生命的历史差不多有40亿年,宇宙的年龄是137亿年。生命出现的时间已经有将近40亿年了。我们想跟大家谈谈基础科学。这是一个天文图,我们用最先进的望远镜,天空当中有一个小区域,把这个区域放大之后会看到一个非常了不起的,非常有意思的现象。这些都是星系,这个图上每一个亮点都是星系,一个星系里都有无数的星球。在我看来这就是科学的基础和要义,实际上科学并没有减少我们这个世界的复杂性,实际上科学只是让我们这个世界更加地复杂,更加地神秘了,实际上中医也是如此。有了新的技术我们可以发现原来一些并没有发现的星系,我们可以借此来了解更多的古代人的智慧,因此我对未来是充满期待。生命的历史非常悠久,所以我们人类绝对不能够低估生命的复杂程度,生命是非常非常复杂,我们还有很多的知识要学习、了解。每一个生物体都有自己的特殊之处,都可以学习到很多,下面跟大家看一段视频,就是一个蠕虫的例子,大家可以看看这个视频。

  我们在实验室中研制了一个超级的幼虫胚胎,事实上在这个图上大家可以看到,它才是真正的诺贝尔奖获得者。这个小动物让我们了解到很多人类的起源方面的知识。葛洪是中国的中医大师,他实际上是一个科学家,他在当时那个年代他是处在科技的前沿,如果是处在现在这个时代,他可能会用很多基因的技术来做更多的科学研究。

  昨天我在图书馆看到很多关于他的故事,事实上他是以非常谦卑的态度看待整个自然,然而很多科学家都不是这么做的,他们更多的是在研究自然。中国的中医不仅在于未来的成就,而在于中医研究自然的方法,帮助中国的中医发现了很多伟大的事物,取得很多的成就。我们现在有很多的工作要做,我希望每一个重视中医的人都能够考虑一下基本的科学,考虑一下刚才向大家展示的生物体的基本的科学事实。很多像葛洪这样的古代古人他们也用了自己的科学方式来发现新知识,我们也是用这样的方法来了解人类。事实上人类跟这个虫子动物是非常相似的,我们看到的这个细胞可以永久地传递下去,有了这些信息,我们星球上的人类可以永久地传递下去,这是一个卵细胞,受精之后发育成胚胎,事实上这个物质也是人类细胞的组成部分,因为这种现象在很早的时候就已经存在了。远古时代的生命是什么样?我现在告诉大家,其实在地球刚开始的很长一段时间是没有生命的,很长一段时间地球是一个冰,没有陆上的生物,有一个寒武季的大爆炸,这是第一次,之后出现生物占领整个地球。不管是细菌还是植物还是人类都是如此。

  在地球历史上很长一段时间是没有氧气的,之后细胞开始产生氧气,形成光合作用。最后花了很长一段时间之后,地球的气温开始上升,我们可以把地球的历史比作一年的时间,寒武季就相当于是在11月18号,寒武季之前已经出现了一些生物体,他们已经是非常复杂了,因此,我们需要更进一步地来了解这些东西,就像葛洪一样,当年他也是在研究各种各样的植物还有矿物质,我们还需要更多地了解地球上的生物,我们不能够低估生命的复杂程度。

  另外,研究生殖系,我们发现地球的细胞是在不断地发展变化的,基因经历这么长的时间,也是不停地在流动和变化的,此后出现趋同的现象,事实上所有的动物他们都有相似的DNA的信息,当然,也各有不同,但是总的来看,他们都是有相同的生物基因信息的。事实上这些信息是可以来传递和转移。

克雷格·梅洛。

  (这些信息)转移到染色体当中,转移到生殖系当中。研究发现后来出现在地球上的生命,可以帮助产生光合作用。生物体是如何演变的,在生物的氧化过程当中出现了适应环境的过程,很多信息是可以相互转移的。染色体当中有很多信息的片断,我们的机体是能够传递这些信息的,通过净化,经过一代又一代,不断地完善和改进DNA信息。

  还有染色体非常有意思,叫做垃圾DNA,这些基因都是小的基因的信息。这些被人们称为垃圾DNA的。但事实上他们并不是真正的“垃圾”,他们是在消化这些信息。就像你在网络上浏览的时候,你希望能够下载某些信息供以后查看,也许你希望下载的信息并不是这样好,我们先不说是好的还是坏的,使得动物获得新的信息,而且能够静悄悄地保留下来,可以选择这个信息,也可以选择不使用这个信息,接触到这个新信息,从生物机制来讲,你做的第一个事情就是把它存下来,让它保持沉默,这个机制其实是我们大家现在才刚刚开始理解的活的生物体是如何传递信息,又是如何把这些信息通过生殖系和基因传递给下一代。

  在这里我也提醒大家,即使是细菌和病毒,他们也在不断生成信息,尽管他们是这个世界上最最原始的生命的种类。在现代科学当中,生命体的定义不断地受到质疑,人们不断提出新的挑战,无论如何我们可以看到,就像我们最初,是由单细胞生物发展而成多细胞生物,其实每一个生命体都是一群的单细胞,把它构成的,你在应对某一种疾病也好,某一种现象也好的时候,其实不是某一个细胞的问题,它是很多种的生命体,就连我们体内也是有各种各样的生命体不断地互动影响。

  以前人们认为RNA没什么用,只是传递信息,但是人们现在看到RNA才是构成生命的。我特别喜欢这段小视频,因为它让我们认识到生命体是多少美丽的事情,而且生命体也并不是那么复杂,我们有很多是科学家,但是也有很多并不是研究生命体的,我们生命的密码就是由这些看似非常简单的个体构成的。这里大家可以看到,哪怕你不是一个生物学家,你可能通过看这段视频大概地了解到,我们在大自然当中不断发生的RNA的干扰机制,大家对于DNA可能比较了解,DNA非常好看,然后DNA会复制,怎么完成这个复制,图上的绿色部分不断地复制DNA,像拉链一样,RNA其实是携带着这个遗传信息,传递出去,再通过转录的机制,这个转录的速度非常快,RNA可以通过这样的机制非常迅速地转录,每秒钟它的速度可以达到20个字,也就是每秒钟能够以非常快的速度进行这样的转录。

克雷格·梅洛。

  这些表达型的基因看起来非常简单,但是实际上如果我们进一步研究它的细节,就会发现生命是非常神奇和奇妙的。RNA在读取核酸的信息,这是非常神秘美丽奇妙的机制,我们可以看到,这种酶正在利用DNA的信息寻找匹配这个信息。

  2006年我和我的同事非常幸运地获得了诺贝尔生理和医学奖,我们主要的发现就是围绕RNA的干扰机制,这个红色的代表的是S-RNA,而靶标RNA是蓝色表示,在红色和蓝色的RNA之间是有一些反应,这个是非常特异性的化学反应。我们可以从大自然学到很多东西,它就是使用了一个非常小的RNA来做信息的收缩,收集信息然后把它进行调节,而且用了一个RNA向导找到这些信息,形成了DNA。

  这个“搜索引擎”有什么重要性。从根本上来讲,告诉了我们生命的奥秘。我们在DNA和RNA之间有这样的搜索引擎的关系,就好像是Google,我们可以通过它来搜索到不同的信息,然后可以把一些存储下载。我们人体内没有这样的机制,病毒当中有这样的机制。当病毒侵袭细菌的时候,细菌对于病毒有免疫力,这个免疫机制怎么形成的,这些科学家们所发现的,就是病毒首先进入到细胞,把蓝色的DNA传递进去,然后我们可以通过细菌酶把它切成一个个小标签,把这个小标签贴在DNA上面,细菌有了记忆,知道之前有过这样的感染。这其实就是遗传信息的一部分。这就好比黑客编写了代码,攻击这个电脑,在电脑当中会把这些信息加以复制,传给其他的电脑,如果你打开含有病毒的邮件,你的电脑就中毒了。原先的电脑上面感染病毒,它对于病毒的感染是有记忆的,我们在人类还可以出现的时候,大自然当中就已经有了这样的病毒复制这样的机制。在这里有一些病毒的信息,现在细胞用这种搜索机制,有一定的防御体系来摧毁病毒,这就是基因编辑的基本原理。

  所以我们知道我们能克隆这一个基因,不仅仅是人类身体当中存在的,这个线虫身体也是存在的,我们在想,相关的基因到底能做什么,一个线虫看一下基因是怎么回事,我不会跟你说得很详细,这个细胞感染之后有病原体的记忆,然后变得有抵抗力和免疫力,也就是它吸收了外来的信息,线虫主要做的事情让我们觉得非常惊讶。科学是很美的,你看这个蓝色的,红色的,你可以看到在整个的基因序列当中它的位置,这就是我们看到的,基因的记忆在附体当中的表达,然后会转录到精子和卵子当中,这些线虫能够自我记忆,也就是说,不管有一个新的信息,很简单地可以认出它,为什么,因为在它的基因序列上一代当中是看过还是没看过,我觉得这是特别酷的一件事情,而且这个小小的线虫所做的事情就是吸收信息,而且把上一代的信息都记录下来。我想告诉你,这就是一个记忆力,有自我记忆也有非自我记忆,当然,我们也能够看到他们的这些机制,基因自我激励的转录是一个非常美丽的事情,一个是自我,一个是非自我,真的非常有趣。中国人和中国政府应当特别关注这方面的工作,特别基础的调研都能够让我们有最新的知识和研究,我觉得这是特别有意思的。

  再说一个案例:有一个女孩,一岁半就有糖尿病,她要吃巧克力,就要注射胰岛素,胰岛素就是荷尔蒙,因为我们有这些研究,这就是像葛洪这样的医学家和化学家做的事情才能让病人的事情有所改善。在中国我们说到葛洪,在外国我们说胰岛素的发现发明能够帮助我女儿这样的人群,有的人80多岁了取得这样的成就,带来很多的奇迹让我们更多地了解自然。我的孩子现在已经16岁了,她的生活都很好,谢谢大家!

编辑: 许志强
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