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细胞也有记忆

2009-02-27
细胞也有记忆
文/祁红屯绿
日前,美国佐治亚理工学院的一些科学家发现了记忆存在的更低端场所:单个的细胞或单分子;当它被刺穿,它会记住自己的遭遇。
  记忆从哪里来?一直以来,我们把记忆归结为一种脑活动。科学家发现,在人类或者动物的大脑中存在一些专门的区域,通过这些区域,大脑收集来自外界的印象和认知,并将其保存起来,这就是记忆。记忆似乎是人类或是动物们的一种高级能力,因为它来自于发育成熟的脑。虽然有时候我们也能感觉到植物有记忆—这听上去多少有点泛神论,但现在理论上已经有可能了。日前,美国佐治亚理工学院的一些科学家发现了记忆存在的更低端场所,单个的细胞或单分子。当它被刺穿,它会记住自己的遭遇。

被忽略掉的细胞记忆

  在美国佐治亚理工学院的实验室里,生物科研人员一直默认着一种叫做“i.i.d.”的规则,也就是说,在科学实验中,大家都默认单个的细胞或者单分子具有一种孤立地和同一地分布着的随机变量。再通俗一点,关于细胞和单分子的实验,科学家认为每一次操作都不会影响到下一次操作的结果,中间产生的细微的误差是随机变量的结果,而不是细胞或单分子本身出现的反应。

  这就好像你去敲打一块石头,敲打一下,再敲打一下,没有人担心这块石头会因此记仇,或者,唯一的反应是,它会碎掉。

  但是现在有了不一样的发现。

  “如果你穿刺一个细胞以获取一些信息,你怎么知道,当你下一次在做同样的穿刺实验的时候,细胞没有通过改变一些信息来回应你的行为?”

  美国的佐治亚理工学院和埃默里大学的生物医学工程学院的研究评议员Cheng Zhu 教授提出这个假设,“当你穿刺了一个细胞用来采样,你能保证在下一次穿刺实验之前,它能够恢复到它的原始结构和状态?”Cheng Zhu 教授说,这个设想之前一直被忽略掉了,大家都默认为穿刺这种物理手段的采样化验,不会改变一个细胞体本来的结构和性质,其实不然,细胞在自己表面记录下它所遭遇的一切,以备下一次遇到同种情况时作出反应。关于细胞记忆力的证明,Cheng Zhu教授和他的实验小组做了整整十年的实验。

  每一次对细胞的研究活动都会影响到下一次细胞活动的反应。而且这些反应具有连贯性。当下的实验总是会影响到接下去的实验,不是增长就是降低细胞在实验中发生反应的可能性。细胞具有记忆力,这种记忆力在连续的细胞实验中实践出细胞表面反应的因果关系。

记忆里无所不在的达尔文主义

  研究细胞记忆是一件很精密的活。Cheng Zhu和他的研究小组利用微型吸液管来保证细胞的频度化验,实验的结果是:某些细胞可以通过具体的配体接收器的反应来“记住”它先前的遭遇,当这个与配体接收器的反应相兼容时,在之后的实验中就会发现反应的可能性被提高了,相反,反应的可能性将自动降低。

  Cheng Zhu和他的小组在整理采样数据时发现这种现象。一组实验的反应频率呈现出连贯的线形,而另一组,关于不兼容配体的反应慢慢地自动消失。这项实验结果在最近的美国《国家科学院院刊》中被发表出来,这意味着对记忆的追根溯源进行到一种更微观的维度,记忆,它可能并不是智慧,而只是无所不在的达尔文主义在细胞表面的信息承载片段里的本能反应。

  当然,对生物医学工作者来说,最实际的意义还在于如何让人的体细胞识别病毒并记住它,下次再相遇的时候,能主动保持敌意,不跟病毒发生关系。
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本栏目主要介绍生物学和生态学方面,包括生物技术、生物工程、生态经济、生态系统、生态环境、细胞也有记忆等。特别关注有关人与文化方面的研究。

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