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科學家:再丑的生物,都有自己的出路

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最近,一隻紅毛猩猩Chantek去世了,這隻從小被人類撫養長大的紅毛猩猩學會了人類的語言,能夠與人類溝通,甚至能夠使用金錢去冰淇凌店買冰淇凌,最後因為意外攻擊人類被送回了動物園,鬱鬱而終。

事實上,被人類納入研究的動物非常多,正是因為這些獻身的小動物,我們才有機會活得更好。

水熊蟲:殺不死的基因神偷

醜陋指數:✰✰✰✰✰

水熊蟲是微生物世界的大明星。這種八足無脊椎動物只有0.1到1毫米長,但卻是世界上最堅強的生物。不吃不喝,它能活30年;151度的高溫,它也能撐幾分鐘;高壓深海和太空冰冷的真空,它依然活蹦亂跳(不過某些狀態下它是休眠的)。

2015年,科學家們對水熊蟲進行了完整的基因組測序。結果發現,它的基因就像它的存在一樣奇葩,有六分之一的基因是從其他物種那兒偷來的,而絕大多數生物的基因只有不足1%來自外源基因。

研究員提出,正是因為水熊蟲的基因極為豐富,它才擁有了在極端環境下生存的能力。

去年9月份,英國《自然·通訊》雜誌發表了一篇水熊蟲的最新研究成果,他們發現水熊蟲的體內有一種基因,其蛋白質能夠抵抗人類培養細胞內的脫氧核糖核酸(DNA)損傷。這表明緩步動物特有的蛋白質將有助於細胞抵抗DNA損傷,或許某一天人類可以利用它來保護自己不受輻射的傷害。

豬:解決器官移植難題

醜陋指數:✰✰✰✰

器官移植供體短缺是全世界共同面臨的問題:是全球器官捐獻率最低的國家之一,而在美國,每天都有約 22人在等待合適的器官中死去。有一種方法被認為能有效解決這一問題,那就是異種器官移植:將動物器官移植到人體內。

其中一個被看好的器官來源就是豬。雖然「全身都是寶」,但豬的基因組中卻有一個備受關注的潛在威脅——豬內源性逆轉錄病毒,人類細胞具有被這種病毒感染的風險。

不過,最新的好消息是,豬器官的人類移植變得更加安全了,因為科學家們已經從根本上成功「團滅」PERV!

哈佛大學遺傳學著名學者 George Church 和楊璐菡(Luhan Yang)創建的eGenesis 公司帶來了這個令人欣喜的成果:運用CRISPR基因編輯技術,他們成功地使豬基因組中25個病毒基因拷貝全部失活,並培育出幾十頭非常健康的豬,它們體內不具有任何PERV活性。

大象:透露不得癌的秘密

醜陋指數:✰✰✰

近幾年,研究人員意識到,研究不同物種的癌症或許能有所收穫,這也開闢了一個名為比較腫瘤學的新領域。比如,一篇2015年的綜述中提到,狗患癌症的概率比人類高十倍,而裸鼴鼠、大象和弓頭鯨則「似乎能避免患癌症」。

進化生物學家 Vincent Lynch 認為,理解流行病學家 Richard Peto 於1977年提出的「佩托悖論」是解決問題的關鍵。因為癌症是由有害的基因突變導致的,所以細胞越多,基因突變的幾率越高。

由此推論,比起小白鼠等壽命短的小型多細胞動物,大象等壽命長的大型多細胞動物患癌的風險應該較高,然而事實卻正好相反。舉例來說,大象的細胞數量是人類的一百多倍,其癌症發病率卻僅為5%,相比之下,人類的癌症發病率卻高達20%~25%(不包括因吸煙等原因而患癌風險上升的人)。

在2016年發表於 eLife 的研究中,Lynch 和同事發現,大象雖然體型龐大,但卻額外進化出了19個被稱為「抑癌大師」的 TP53 基因,這或許是大象能破解佩托悖論的部分原因。研究者認為,這對預防癌症至關重要,因為 TP53 基因能殺死特定細胞,來應對 DNA 損傷等多種刺激。體型比大象小得多的蹄兔只有一個TP53 基因(人類也只有一個)。

Lynch 推測,這些額外的 TP53 基因也許能縮短細胞修復各種 DNA 損傷的時間,讓細胞在程序性死亡之前重獲新生,從而降低基因突變的可能性。

將大象的抗癌機制應用於人體似乎已曙光初現。研究人員已經開始把來自大象的更多 TP53 注入人體細胞內。Lisa Abegglen 是猶他大學的基因學家、進化醫學的支持者,在近期研究中,她和同事已經成功合成了許多 TP53 基因,並將其注入人類細胞。人類細胞接納了人工合成的 TP53 基因,且在研究人員觸發 DNA 損傷后,人類的細胞死亡量有所增加,這能防止癌細胞擴散。

當然,將這些研究成果大規模運用還需要數年時間,更別說預防癌症了。但研究者樂觀地認為,由動物理解疾病是最有效的借鑒方法,如果這些有超能力的動物基因能在人類細胞中正常工作,那我們離「長生不老」,可能就不遠了。

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參考來源:

1.科普,科技聞道:動物水熊蟲的蛋白質有助於細胞抵抗DNA損傷|科技創新

2.DeepTech深科技80后女科學家解決豬器官移植人體的關鍵難題

3.環球科學ScientificAmerican,不得癌症的大象,告訴人類神奇的抗癌方式

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