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“权”威的手指和“装”家的脚趾 精选

已有 35469 次阅读 2013-4-29 19:40 |系统分类:观点评述

      在自然科学的多数领域,我国和有些国家一样,目前还不能说已脱离了智力平庸、智趣低下的时代

 

每当看到我国重要官方机构“权”威和一些不懂装懂的“装家上上下下、忙忙碌碌,竞相扳手指、扯脚趾算当年我国、某个领域、某个机构发了多少篇论文的时候,令人忍俊不住。

 

如果 “权”威和“装”家也有空用指趾比划我们邻国日本的科学家,恐怕会发现:有些日本科学家单人就可以超我们某些大型机构、有些日本科学家在不出十五年前曾单人可以超我们全国、今天可能还有单个日本科学家可以超我国同一领域全体中国科学家

 

本周五(2013年5月3日)下午一点,日本高产(但非最高产)生物学家之一、东京大学教授广川信隆(Nobutaka Hirokawa)将在北大生科院给学术报告

 

广川信隆文章很多,他的履历从第3页到第19页都是论文清单,要花很长时间才能读完。据指趾报告,广川在细胞生物学重要杂志(Journal of Cell Biology)上发表过五十多篇论文,超过中国全国细胞生物学界发表的总数。他在Nature、Science、Cell上的论文逾三十,超过全中国细胞生物学界的总数。不久前召开年会的中国细胞生物学会恐怕人的数量不少,而全国细胞生物学界人数比广川实验室可能多几千?

 

广川起初以形态为主,去美国旧金山加州大学(UCSF)跟John Heuser学习了冷冻蚀刻,并跟Heuser到圣路易斯的华盛顿大学

 

广川回日本后研究扩展,特别在细胞骨架和运动蛋白方面有很多研究。他发现好些分子,研究它们的序列、表达、功能。涉及的功能比较广泛,从细胞生物学到神经生物学。他周五报告的题目是:“细胞内转运的机理,从学习记忆和发育到相关疾病”

 

广川信隆不仅文章多,而且在左右轴形成方面有重要而有趣的工作。现代发育生物学研究告诉我们,胚胎发育按笛卡尔坐标系,分成前后(AP)、背腹(DV)和左右(LR)三个轴,其中AP和DV两个轴在1980到1990年代研究很多,而左右轴的研究少很多

 

左右轴的表现如:一般人的肝在右边、脾在左边,心、肺、胃、肠也都是左右不对称的。少数人左右轴正好与一般人相反,还有人左右无规则(肝、脾、心、肺、胃等左右随机,互不相关)不过,并不清楚左右为什么要不对称、不能对称?演化中从线虫、果蝇到人类却都保守了左右轴,那说明左右轴有意义,只是科学家还未阐明。

 

1990年代,先后在美国明尼苏达大学和犹他大学的Joseph Yost,以及哈佛医学院的Cliff Tabin对左右轴的细胞和分子机理有领先的研究。Tabin实验室发现分泌型蛋白质sonic hedgehog影响左右轴形成

 

胚胎早期如何打破左右对称,第一步是什么很不清楚。

1998年,广田实验室以Shigenori Nonaka为第一作者在Cell发表论文,在他们常规和大量研究运动蛋白的过程中,他们发现其中一个运动蛋白KIF3B的基因敲除后,老鼠胚胎的左右对称随机化。他们因此进一步观察,发现KIF3B表达在胚胎早期特定区域(node,结)的纤毛(cilia)中。正常的纤毛有由右往左的运动,导致左向水流,而KIF1B基因敲除的胚胎缺乏纤毛,也就没有左向水流。他们提出可能这种结的水流(nodal flow)导致某些决定发育的分子左右分布不对称

 

2002年,离开广川实验室到大阪大学工作的Nonaka等在Nature发表论文,他们巧妙设计了一个装置,对体外培养的老鼠胚胎造成从左至右的逆向结水流,结果发现胚胎的左右反转。他们还发现,虽然携带inversus viscerum基因突变的老鼠纤毛不运动、左右轴与正常相反,但如果人工导致水流,可以恢复其正常左右轴。他们通过这两套实验证明胚胎的结水流方向对哺乳动物左右轴很重要

 

Shigenori Nonaka和广川于1998年发表的Cell文章、以及Shigenori Nonaka等2002年在Nature发表的文章,奠定了左右轴形成的纤毛学说

 

纤毛学说含两个不同的子模型:运动导致的结水流到底是影响细胞外左右轴决定性分子的分布(化学感受模型),还是水流直接影响胚胎两侧细胞内的钙浓度(机械感受模型),迄今还有不同看法。2005年,广川实验室Yosuke Tanaka等在Nature发表文章,提出结水流导致一些囊泡运动,而这些囊泡含有sonic hedgehog和维甲酸等分子。此前Tabin已知sonic hedgehog影响左右轴,所以广川实验室认为结水流导致的分子不对称分布对左右轴很重要。其他实验室发现,原在研究肾疾病(多发性肾囊肿PKD)过程中发现的一个基因,不仅对肾脏很重要,而且在胚胎早期影响左右轴,而它编码的膜蛋白影响钙内流。有个观点是水流直接影响细胞膜的钙内流,无需通过影响细胞外的分子。对机械感受模型的近期文献可以参考Takao et al. (2013).

 

2005年,广川实验室Yasushi Okada等在Cell发表论文,显示不仅在老鼠,而且在家兔和鱼类,胚胎也有纤毛运动导致的结水流不对称。他们认为很多动物的左右轴可能都是纤毛运动的结果。不过对此的不同意见,可参见Vandenberg和Levin (2013)

 

当然,非种族主义分子的我要补充:低级趣味并非亚洲的专利,今天主持英国Nature杂志的人以“仔卖爷田”的方式把英国智力祖宗积累的信用和荣誉以兜售Nature Index卖钱,也是投我们所好,对我们的低级趣味推波助澜,而且以此获利。不清楚与当年鸦片交易是否有相通之处。长眠地下的英国人如果有机会,可能也会托梦、或鬼魂附体让活人代写博客旁敲侧击?

注:“仔卖爷田”乃引用彭德怀语录。

 

Nonaka S, Tanaka Y, Okada Y, Takeda S, Harada A, Kanai Y, Kido M, Hirokawa H (1998). Randomization of left-right asymmetry due to loss of nodal cilia generating leftward flow of extraembryonic fluid in mice lacking KIF3B motor protein. Cell 95:829–837.

 

Nonaka S, Shiratori H, Saijoh Y, Hamada H (2002). Determination of left-right patterning of the mouse embryo by artificial nodal flow. Nature 418:96-99.

 

Okada Y, Takeda S, Tanaka Y, Izpisúa-Belmonte J-C, Hirokawa N (2005). Mechanism of nodal flow: a conserved symmetry breaking event in left-right axis determination. Cell 121:633-644.

 

Takao D, Nemoto T, Abe T, Kiyonari H, Kajiura-Kobayashi H, Shiratori H, Nonaka S (2013). Asymmetric distribution of dynamic calsium signals in the node of mouse embryo during left-right axis formation. Developmental Biology 376:23-30.

 

Tanaka Y, Okada Y, Hirokawa N (2005). FGF-induced vesicular release of Sonic hedgehog and retinoic acid in leftward nodal flow is critical for left-right determination. Nature 435:172-177.

 

Vandenberg LN, Levin M (2013). A unified model for left-right asymmetry? Comparison and synthesis of molecular models of embryonic laterality. Developmental Biology in press.

 



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