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请动物学大家们低下高昂的头,学学鼻祖,学点植物学 精选

已有 7786 次阅读 2009-1-20 06:23 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述| 干细胞, 细胞潜在全能性, 细胞分化的阶段性, 动物学家, 植物学家

我发了《一个老植物学家对iPSC研究的忠告》博文后,我也寄给了几位我认识的从事此方面研究的朋友,大部分是不理我,饶毅教授倒是及时给我回了信,而且谈了自己的看法,我非常感谢他的坦率陈述和对我观点的一些批判,而且说如果我同意就将他的回信放到我的博文后,我照办了,因为这是他对我的信任。虽然他们对我都很尊重,也很客气,而且我与饶毅还是不打不相识的朋友,就更不一般。但我从中嗅出了一点味道,总觉得他们对从事植物学研究的人从骨子里透着有点瞧不起(口上却从来没人说过!),总觉得他们的研究水平比植物学家高,只有植物学家学他们的份,他们没必要向植物学家学任何东西,所以今天我拟了这个题目。确实历来动物学方面的研究比植物学方面快,水平也高,如细胞编程死亡(Programmed cell death),我就是听了现在与邓宏魁教授合作研究iPSC的丁明孝教授的有关报告后在国内最早搞起了植物PCD研究的。可是我们分析一下动物学方面的研究之所以快就会发现是有经济背景的,以医为例,植物是为人利用的,它们病否仅是关系到人们的经济利益,得了病后不等研究清楚病理和治疗方法,抗病品种已育出来了,淘汰不抗病的品种即可,所以对植物医的投入就不如对育种投入合算。动物,特别是大型畜类动物的价格是比较昂贵的,病了还舍得化点钱为它医,因为这比另买新的划算,所以兽医的日子就比植物医强。人就比动物更高贵多了,不仅不能换抗病品种,死了也不是再买一个就代替的,所以人医的投入就更高。而且有关研究又不能直接用人做实验,当然替人去做实验的动物也就身价倍增了。现在的iPSC的研究之所以热得烫手就是因为有医学应用前景-医用器官的培养大有成功的希望,吸引众多人的眼球。谁都知道这方面我们的研究水平再高,Cell,Nature和Science上发的论文再多,诺贝尔生理奖也发不到我们中国人的头上,因为原创在日本人那里,但可以吸引国家和企业家的投资,可以有巨大的经济效益。我却要去给人家泼冷水,是令人讨嫌。但作为一个科学家,看到了这是不可能达到目的的空中楼阁,又骨鲠在喉不得不说,因为还怕国家花大量的冤枉钱(其实这与我的退休金毫无关系,惹恼了当头的,说不定自己科研经费出的返聘费也没了。不管那么多了,反正退休金够我吃饭的)。
 
诸位可知,基因(gene)这个词是孟德尔在他的豌豆杂交实验报告中第一次使用的,几十年后当动物学家摩尔根用果蝇重复出他的结果并有新的发现后,还是从故纸堆里找出了孟德尔的报告,可知孟德尔的论文只是在一个喇嘛会上宣读的(因身在国外无法查证,仅凭记忆,不以为据),并没有在什么著名刊物上发表(这是确实的),但老摩没有像现在有些人为了争第一个发表而另起一个名字,而是沿用老孟在植物中用的基因这个名词。植物学家施莱登(Schleiden 1838)提出细胞学说比动物学家施旺(Schwann 1839)早一年,因当时信息不灵,互不知道,但后人说他们共同提出细胞学说,无论他们本人还是后人都无人为他们争谁是第一个而打官司,而且他们用的“细胞”(cell)这个词还是比他们老得多的雷文.胡克研究树皮结构时使用的,也没有自己再造个新词以显第一。60多年后(1902)植物学家Haberlandt提出细胞潜在全能性(cell totipotency)学说时也明确表示是根据细胞学说推论出的,并没有说是自己发明的。再过56年后(1958),三个实验室差不多同时用植物体细胞培养出了完整植株时,都承认是在Haberlandt的理论指导下完成,而且最值得现代大家们学习的是开始时大家只知道Steward等在美国植物学杂志发表的文章,说他是第一个证明了Haberlandt的学说,而没有提及几乎同时Muir等也在美国植物学杂志发表的文章和Reinert在德国一个不知名的杂志上发表的文章。当时后两个实验室也没有出来争第一,而是后人发现后给他们补上了。上世纪90年代欧洲重印100年来影响最大的书时,重印了Haberlandt的《植物生理解剖学》一书(因身在国外,手头没资料,仅凭记忆可能有误,但我有此书在家),可是当又一个39年过去后,动物学家第一次克隆出多利羊时,明明是第一个在动物里证明了Haberlandt的学说,却不再提及这一学说。更有甚者,YamanakaCell上发表的有关iPSC的第一篇论文的前言中述及动物中克隆离不开卵细胞质时还说到ES(胚胎干细胞)含有能赋予体细胞全能性或多能性的因子(ES cells contain factors that can confer totipotency or pluripotency to somatic cells),这里用的就是Haberlandt用的全能性(totipotency),但后边加了个或多能性(pluripotency),不仅没有提及Haberlandt的名字,而且以后就再也不用这个字了,这就完全切断了与潜在全能性学说的关系。人家学说中说的是由于细胞是生物体的基本结构和功能单位,因此所有细胞就应具有发育成完整生物体的能力,无论你用的是生[成]纤维细胞,还是心细胞,还是肝细胞、皮肤细胞……不都是生物体中的细胞吗?最多只能说你们在动物中进一步证明了Haberlandt细胞潜在全能性学说的正确性,换多少个英文字也改变不了这个现实。你们的实验结果只能说转入体细胞内4个或2个转录因子并使其过表达能使体细胞表现出它的潜在全能性,而不能像Cyranoski先生所说的“创造了”(created)干细胞,也不能像饶毅教授说的“制造”干细胞。要知道任何客观自然规律都是不能创造的,只能去发现它,遵循它,决不是“人定胜天”,“人有多大胆,地有多高产”。确实如饶毅教授所说“所谓‘Haberlandt的细胞潜在全能性学说’不是高深莫测或者不可违反的学说。在事实面前,要更改的是学说,而不是用学说去否定事实。科学家制造干细胞成功了,是事实,如果不否定这个事实,而用理论来质疑事实,是本末倒置。何况,您叙述的Haberlandt学说,多半好像并不和干细胞有什么矛盾。而“位置效应”无需是他学说的一部分。而从分子生物学和遗传学的研究,我们早就知道,可以通过特定基因的诱导,打破位置效应。”确实,Haberlandt的理论并不高深莫测,一看就懂,事实很清楚不是我在用他的理论否定用转录因子诱导体细胞脱分化为类胚胎干细胞的事实,是你们为了脱干净与这一理论的关系,而在那里创造新名词,不是你们的实验结果能推翻他的理论,而是进一步证明了他的理论的正确性,是谁本末倒置不就一目了然了嘛。从饶说的位置效应来看,他并不了解这一学说,这不是潜在全能性学说的一部分,而是另一个学说,决不是常人(对不起,我把动物学大家当成常人了)所理解的在头上长出一只手,或在叶子上形成花就打破了位置效应。所以我的标题劝他们学点植物学,不要认为植物学不是高深莫测的理论不学就懂,而且好像比植物学家懂得还多。还是他们的鼻祖摩尔根和施旺两位先人谦虚得多。我所听到的“干细胞”这个名词的来历就可证明我的感觉(这决不是猜疑出来的,而是从一位动物学大家那听来的),动物不像植物,体内没有特定部位始终保持有分生组织(就相当于现在说的干细胞),当发现能分裂分化的细胞后就误以为植物茎的不断生长是由于全部细胞都有分裂能力,因而认为动物中能分裂的细胞像植物茎中的细胞一样,所以就起了个“stem cell”的名字。可是早在1759年植物学家Wolff就凭肉眼观察认为植物的长高是由于茎端保留了一些能分裂的细胞(后来证明是顶端分生组织),与其差不多同时代的另一个植物学家Du Hamel也是仅凭肉眼观察就判断植物茎的长粗是由于树皮和木材之间一层粘液状的细胞分裂所致,并命名为形成层(cambium),后人用显微镜观察到细胞结构时,也没像现代人这样另起名字。可是我们现代的动物学大家们连问问植物学家的勇气(实际只要查一查任何一本普通植物学教材就知道了)都没有,就起了这么个不伦不类的名字,中文翻译者还算聪明,没有译成“茎细胞”,而译成了“干细胞”。可是现在还有那么一些没骨气的植物学家还要借用这一名词,就出来了更加不伦不类的名词“分生组织干细胞”(meristem stem cell),不知故事是真是假,但你去查一查权威的韦氏大字典,“stem”是什么意思就明白了。不过,这个词既然已用了多年,就像电流方向的描述一样,就让它将错就错吧,否则就造成混乱了。
 
植物中的组织培养(相当于现在动物中的克隆)研究热潮出现在上世纪70-80年代,到现在为止几乎植物的任何组成细胞都有培养成胚状体的报道,过去的都是靠调整外部条件(大量元素、微量元素和外源激素等培养基成分,以及光照、温度和湿度等),现在也有用转入某些基因(包括转录因子)诱导体细胞发育成胚状体的,但谁也没有想到发明一个“重编程”(reprogrammed)这么一个新名词,而是老抱着老祖宗Haberlandt的大腿不放,只是沿用“脱分化”“再分化”和“转分化”这些老掉牙的名词,确实比现代动物学大家们笨了不知多少倍,人家怎么能向你们学习呢!就拿我们实验室几代人50余年的研究来说,可以把未成熟的木质部细胞变成韧皮部细胞,也可变成形成层细胞,也可变成愈伤组织,还可变成周皮,还可变成芽和根,也可变成胚状体(恕我在此用了极不严谨的一些词),你说这木质部细胞有多少“能”?真后悔没有发明“诱导的多能干细胞”和“重编程”这两个词,要不然我们的文章可能也早上了三大顶级刊物了。可是作为科学家,我认为我们是守本分的,只是说在Haberlandt潜在全能性学说的基础上提出了细胞分化的阶段性理论,根据我们的实验结果不是所有细胞都有潜在全能性,而是只有没有通过分化临界期的细胞才有。可见我们没有用哈氏学说否定我们的实验结果,更不会去否定别人的实验结果,而是发展了他的学说,提出了限定条件。而且已经初步证明了细胞核膜的破损和除高尔基体外所有细胞器上大量分布酸性磷酸酶可能是过了细胞分化临界期的特点。在我的上一篇博文中并没有用“原来的总结来否定现在的现实”,我百分之百承认诱导成年细胞为干细胞是千真万确的事实(数据造假者除外)。我只对他们由此就认为人工体外培养成人体器官就要成为现实,而且将避免伦理问题的伟大美景提出质疑。劝告他们根据现有的实验证据和理论,这种梦想几乎是不可能实现的,劝他们改变一下研究路径而已。
 
恕我在此不再引用参考文献,大部分文献在上一篇博文中已引过。


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