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一只鸡背后的惊天秘密

科普小知识2022-01-17 18:25:51
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不久前,世界领先的医学杂志《柳叶刀》发表了一项重要研究:在分析了195个国家和地区的数据后,学者们发现人类死亡的头号原因不是感染,不是车祸,而是不良饮食。2017年,不良饮食导致1100万人死亡;具体来说,在中国,大约16%的癌症死亡与饮食有关——或者说,每栋住宅楼里就有一个人死于饮食不当。

一只鸡背后的惊天秘密

2017年,不良饮食导致1100万人死亡,其中心血管疾病最多,约1000万人,其次是癌症,约90万人(照片来源:柳叶刀)

那么,不良饮食是如何导致癌症的呢?

这从一只鸡开始。

佩顿·鲁斯——从一只鸡开始的旅程

人们常说只有死亡是平等的,事实上,癌症是平等的。许多疾病有明显的易感人群,如最近经常提到的念珠菌耳,它主要侵袭长期插管的老年患者。许多疾病都有明确的病因,如通常由细菌引起的感染。正确使用抗生素将很快治愈它们。癌症是唯一的例外。吸烟者、非吸烟者、肉食者、素食者、男人和女人都患有癌症。

甚至有些学者断言,只要你活得足够长,每个人都会遇到它。

为什么?

1909年,学者们终于找到了第一条线索。

一只鸡背后的惊天秘密

患肉瘤的母鸡(照片来源:劳斯肉瘤病毒100年)

那一年,一个农民养了一只母鸡,找到了美国生物学家弗朗西斯·佩顿·劳斯。这只鸡患了癌症。它的胸部有一个肉瘤。这位农民希望鲁思能发现肉瘤是否会传染,如果会,是否有什么方法可以预防它。

佩顿·鲁斯面前有两个问题。

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佩顿·鲁斯(照片来源:劳斯肉瘤病毒100年)

前一个问题很容易回答。所谓的感染是指疾病会从病人传染给健康人。露丝从肉瘤中取出一小块,将其制成溶液,并注射到另一只母鸡体内。结果,母鸡也患上了肉瘤。

后一个问题要复杂得多。如果疾病是由细胞引起的,患病的母鸡可以单独饲养。如果是由细菌引起的,则需要严格隔离,最好将其烧掉或深埋。为了验证疾病是由哪种方式引起的,鲁思设计了一系列过滤网,其中一些比细胞大,一些比细胞小,还有一些比细菌小。因此,即使用最小的滤网过滤肉瘤溶液,其他母鸡仍可能患癌症。

这表明癌症的来源是比细胞和细菌更小的东西——即病毒。

阿瑟·莱文森——懦弱的代价

露丝发现的病毒,后来被称为劳斯肉瘤病毒,给了学术界一线曙光。

如前所述,癌症似乎与所有因素有关。科学家总是想研究它。狗也会遇到刺猬,而且无法说话。有了露丝肉瘤病毒,他们可以深入细胞,研究它对细胞的影响,并试图找出癌症的机制。

亚瑟·莱文森从露丝手中接过接力棒。经过多次实验,莱文森发现病毒中的某个基因似乎、可能或可能影响正常细胞核,导致不受控制的细胞复制。

结论如此不确定的原因是有一个公认的铁律——中心律。例如,核心就像一个物流中心。根据该中心的规定,快递(遗传信息)只能由物流中心发送给快递员(核糖核酸),然后由快递员发送到顾客手中(细胞控制)。这种病毒的遗传物质是核糖核酸。它如何影响细胞核?

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中心规则(图片来源:*)

作为一名新手,莱文森犹豫了,害怕了,退缩了。直到一年后,他才知道自己错过了什么。麻省理工学院的戴维·巴尔的摩和华盛顿大学的霍华德·特敏证实,露丝肉瘤病毒中有一种酶可以逆转遗传信息的传递方向,并将核糖核酸复制到细胞的脱氧核糖核酸中。两人因此获得了诺贝尔奖。

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修改后的*规则(图片来源:*)

物流中心可以配送快递,客户可以自然地从自己家里发送快递!

迈克尔·毕晓普——失落的东角,失落的桑葚

莱文森不是唯一的失败者,约翰·米高·毕晓普也在他的实验室里。

在他的一生中,毕晓普可以承受“起起落落”这个词。他出生在一个非常贫穷的村庄,那里只有一所只有两个教室的学校,但凭借着智慧,他进入了哈佛。进入哈佛后,他对自己应该做什么感到困惑。他花了一整天在书店学习,渐渐地决定他喜欢科学研究。结果,他没有以优异的成绩毕业,并且因为缺课太多而失去了科研资格。结果,他不得不在当医生的同时申请博士学位。最后,他有了自己的实验室。他犹豫了一会儿,错过了诺贝尔奖。

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主教(照片来源:cancer.gov)

几乎与此同时,毕晓普遇到了他一生的朋友——瓦尔缪斯。瓦尔缪斯被送到主教的实验室,因为他冒犯了一个大人物。两个失意的人,在一起,却生出勇气——难道不是露丝肉瘤病毒,随它而死到底!

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主教和沃尔姆斯(照片来源:nih.gov)

那么,露丝肉瘤病毒是如何影响细胞核的呢?

让我们用这个比喻。露丝肉瘤病毒是个坏包裹。读者和朋友一定都知道国家对快递有相关规定。不允许发送易燃、易爆和有毒物质。毕肖普和瓦尔缪斯发现露丝肉瘤病毒只有四个基因,其中三个负责复制身体。第四,SRC基因只是有毒气体,会严重干扰物流中心的运作。

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SRC基因(照片来源:*)

那么,下一个问题来了,毒气是从哪里来的?

因为露丝肉瘤病毒只需要三个基因就能存活,所以SRC基因可能是被病毒从细胞中无意捕获的。换句话说,只要找到了SRC基因的远祖,癌症的罪魁祸首就能被找到。

问题是,核物流中心每时每刻都有成千上万的包裹进出。我们怎样才能找到有问题的那个?

还是有办法的。例如,你可以向警察借一只警犬,嗅每个包裹。如果警犬没有回应,包裹被证明是安全的。如果警犬狂吠,那一定有问题。

在生物学中,这被称为分子探针。复制一些SRC基因并用辐射标记它们。这是生物学家的警犬。对于要探测的细胞,它们的细胞核被一个接一个地水解成小包裹。遗传物质由四个碱基组成。遗传信息的秘密在于碱基的顺序。另一方面,基因物质的片段一旦相遇就会相互结合,这种结合遵循严格的规则,即胞嘧啶只能与鸟嘌呤结合,胸腺嘧啶只能与腺嘌呤结合。

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分子探针(照片来源:libretexts.org)

因此,如果将SRC基因放入水解的细胞核中,它们会相互结合。一段时间后,测量结合物质的放射性。放射性越高,结合程度就越有可能是被发现的基因。

毕肖普和瓦尔木斯原本计划寻找SRC基因的远祖,但惊讶地发现SRC基因存在于每个细胞中。

真相大白

事实证明,每个细胞都有可能变成癌细胞。

几年前,有媒体报道说84消毒剂不应该用于清洁厕所,因为84消毒剂和厕所清洁剂会起反应并产生有毒气体。原癌基因与此相似。原癌基因(84消毒剂和厕所清洁剂)存在于每个细胞中。在正常情况下,他们是诚实的,因为物流中心的管理。然而,在其他因素的作用下,它们会混合并产生有毒气体(致癌基因),这将进一步影响整个物流中心的运作,导致细胞不受控制地复制和进化成癌细胞。

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细胞致癌作用(照片来源:大不列颠)

由于毕肖普和瓦尔缪斯的努力,他们终于有了令人信服的、全面的致癌理论,并最终获得了诺贝尔奖。

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原癌基因理论(图片来源:如何获得诺贝尔奖)

到文章的最后,一些聪明的读者一定已经猜到了不良饮食和癌症之间的关系——身体的运作不能与遗传物质分开,而不良的生活方式将导致遗传物质失去控制并激活原癌基因。好消息是《柳叶刀》的研究表明,鼓励健康的生活方式比改变不健康的饮食更重要。换句话说,与其立即放弃红肉和含糖饮料,还不如增加全谷物、水果和蔬菜的摄入量。

参考

[1]毕晓萍。如何获得诺贝尔奖[·M]。程熊科,翻译。新华出版社,2004。

[2]默顿·梅耶斯。现代医学的偶然发现[。周子平,翻译。生活,阅读,新知识联合出版公司,2011。

[3]所有疾病之王[M]。天蚕土豆,跨州。中信出版社,2013。

[4][·维斯·瑞·阿,沃格特·普·卡·劳斯肉瘤病毒100年[[J]。实验医学杂志,2011,208(12):2352355。

[[5]斯特赫林D,瓦尔穆斯,毕晓普等.与禽肉瘤病毒转化基因相关的脱氧核糖核酸存在于诺曼人脱氧核糖核酸中[[]。《自然》, 1976,260(5547):170–173。

[6]饮食、营养、体育活动和癌症:全球视角[研究中心]。世界癌症研究基金,2018年。