科學前沿
作者:劉暘
菜葉和果實被牙齒大卸八塊,在腸胃裏粉身碎骨。這個過程釋放出的蛋白質、碳水化合物、脂類進入人體,通過血液循環被發配至身體各處,給人體添磚加瓦。這可能不是故事的全部,南京大學生命科學學院的張辰宇教授及其研究團隊發現,植物中的一些小分子能夠進入人體,並反客為主,調節人體的基因活性,以更主動的方式影響人體生理活動。這些囂張的小分子就是微小核糖核酸(微小RNA,miRNA)。
對於DNA,人們如今已不再陌生,它被稱為生物的“生命天書”,其中存儲了足量的遺傳信息;RNA作為遺傳信息的載體,負責將“生命天書”的內容翻譯出來,合成蛋白質後行使各項生理功能。
微小RNA就是RNA家族的成員。顧名思義,微小RNA個頭很小,隻有19~24個核苷酸,作為非編碼RNA,它不能被翻譯並最終生成蛋白質,而是一種在進化上比較保守的“基因調控者”。微小RNA不僅“個子小”,而且發現得很晚。直到1993年,科學家才在線蟲體內首次發現了微小RNA。2002年,植物的微小RNA才被找到。但不管對於植物還是動物來說,微小RNA對細胞的生長代謝都非常重要。不過,研究人員一直認為,動、植物自產的微小RNA隻供自身使用;從沒想過植物的也可能在人體內存活,甚至履行殺手職責。因為這完全違背了生物學常識。事實到底是怎樣的呢?
那些頑強的微小RNA
為了實驗植物的微小RNA究竟能否出現在人體中,張辰宇研究團隊先後找來幾十個中國籍男女誌願者,抽取其血樣,試圖從裏麵尋找植物微小RNA的蹤影。結果發現,真的有植物微小RNA活了下來!人的血液中至少藏匿著40種植物特有的微小RNA,而且含量還不低。
植物體內原本有上千種微小RNA。一直以來,研究人員普遍認為,食物中的任何核糖核酸,都會在人體的消化係統中被完全降解掉,任何外源性的核糖核酸都不可能完整存在於動物和人的血液及組織器官中,更不可能發揮調控作用。不過,張辰宇他們新發現的這40種微小RNA經過消化道的曆練卻存活了下來,實屬不易,卻也令人驚異。
其中,兩種編號為156a和168a的尤為頑強,它們在人體中的濃度竟和人體內原本存在的微小RNA濃度相當。
這兩種微小RNA可是大有來頭的,它們在大米和大白菜中的含量最為豐富,尤以生米中最多,哪怕在煮熟的米飯中還能剩下近4成。然而,和以前研究者結論不同的是,在張辰宇團隊的實驗檢驗中,168a在小麥中卻不見蹤跡。
科學家既已在人體內發現源自植物的微小RNA,不免疑惑它們究竟來自哪裏?是否確實來自我們的日常飲食?它們在動物和人體內又能起到什麼作用呢?
微小RNA跨越物種行使功能
通過給小鼠喂大米(裏麵富含編號為168a的微小RNA),科學家發現,小鼠血液和肝髒中的168a濃度值確實因飲食中168a的增加而增大了。
課題組於是準備進一步研究動物體內增加的微小RNA,會對其產生怎樣的影響。要預測植物微小RNA的增加對動物可能造成什麼樣的生理影響,我們得先明白微小RNA是如何工作的。在細胞裏,DNA像寫滿遺傳信息的藍圖,在適當的時候被“複印”成信使RNA(MRNA),再由信使RNA去指導蛋白質的合成。微小RNA就像殺手,非常有目標地找到自己要“謀殺”的信使RNA,讓它們沒法繼續變出蛋白質。與人類世界中的殺手不同,微小RNA找目標不靠照片,隻要信使RNA上某些片段恰好能讓它們結合上去,這些信使RNA就被視為該死的目標。那麼,168a在動物體內的“謀殺”目標又是誰呢?