科研随想几则

贾伟

      有次出差，跟我们大学音乐系的一个高材生 Antonio Truyols坐在一起，旅途中我们开始闲聊起音乐来， Antonio说起他的一个感受 － 在非洲和中国的音乐中五声音阶（Pentatonic Scale，一种五度的顺序排列的音阶 － 如1 2 3 5 6）使用很多，不知什么原因。我这个外行听了有点不信，便一连哼了几首中国民族音乐，他说都是属于pentatonic scale，其中一首广东音乐《彩云追月》尤为经典。我无语，脑子里开始胡思乱想，音乐其实是人类社会文化的最基本承载形式之一，二者的发源和发展应该是同步的，我们今天有不少搞人类或人口遗传学（Human / Population Genetics）的实验室，估计会用全基因组测序和数学建模方式做研究，如果用一些数学建模方式寻找地域音乐的相似度作为一种辅助手段不知能否更快捷地抽提出带有遗传共性的族群特征来。不论这个music-based profiling的方法管不管用，想像一下遗传学的实验室里会不断响起《信天游》的调调和非洲某个部落的歌舞声，那一定是cool极了！

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      几个月前我在北卡夏洛特市出席了一个关于肿瘤研究讨论的午餐会，会上本来有个搞生物信息学的，结果来的人是个冒牌的，是搞社会/社区网络研究的，不过歪打正着，我觉得他的一席发言是最有意思的。我在想肿瘤研究也许非常需要（事实上有些地方已经开始）让一些搞社会和城市网络的人来参与。也就是说我们可以把社会学、行为学、网络工程学的理论及概念应用到肿瘤细胞、分子之间作用的研究上。对于肿瘤生物学中的“微环境”，尤其是恶性肿瘤转移（这个目前我们知之甚少）的生物学基础的研究，我们或许可以从人类社会的“宏观环境”（如村落和社区的建立、发展、迁徙等）中得到一些认识上的启蒙。

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      最近一期（6月7日）的Science 和 Science – Translational Medicine 推出了关于肠道菌群的专辑。我和欧洲的几个同行应邀为这两本杂志各写了一篇综述，(Science: Host-Gut Microbiota Metabolic Interactions; Science Translational Medicine: Therapeutic Modulation of Microbiota-Host Metabolic Interactions）。记得早在3－4月份我们讨论这两篇文章写什么新颖性的观点时，一个同行出了个很“生猛”的主意，说我们人类肠道菌群结构和功能上的偏差与我们的个性上的差异（譬如sanguine 乐观型, choleric 易怒的，phlegmatic 冷淡型, 以及melancholic忧郁型）相关。我第一个对这个想法泼了冷水，理由是没有足够的研究结果来支撑。但是，我内心还是很喜欢这个想法的，其实我个人更加偏向于认为中医的八纲辨证、尤其是虚、实、寒、热等主要证型的生物学基础与肠道菌群（生态）的差异是有关系的。因为肠道菌群参与了我们人体内的能量代谢、免疫调节、甚至体温调控，所以所谓的怕冷怕热这些因人而异的生理表型应该是基因－环境互作后在表观基因层面以及共生菌和宿主的共同代谢轴上进行调控和平衡的一个结果。可惜我们的中医现代化研究成果实在太少，我也无法在文章里提供出个把动听的中医科学故事来。以前我曾计划开这方面的题目进行系统的研究，2007年在国内工作时曾经写过一个（当时我认为是中医研究比较前沿性的提议的）本子，结果被北京的“有关部门”无限期地搁置了。有点扯远了，回到这两篇review articles，我们在撰写的时候还是读到了一篇来自于瑞士伯尔尼大学和英国帝国理工的极有启发性的文献，作者对长期以来认为的人体内芳香酸（如苯甲酸、苯乙酸等）结合氨基酸后排出体内这一“解毒”过程进行了质疑，并在列举了详实的（前人）研究结果基础上提出了一个全新的理论。传统的认识是我们人体会在代谢过程中将一些小分子氨基酸（如甘氨酸、谷氨酸、牛磺酸等）与芳香酸内物质结合形成更容易消除的conjugates，如甘氨酸结合苯甲酸形成马尿酸，后者通过尿路排出体内，从而有效降低体内苯甲酸水平。这篇文章的中心思想是反过来理解，人体内的肠道菌在食物代谢中产生的芳香酸类物质其实是被用来结合那些（具有神经递质功能）的小分子氨基酸来将它们排出体外的， 我们在神经调控过程中会产生过量的兴奋性的或抑制性的神经递质，人体通过日常食物（的代谢产物）与这些神经递质结合并及时清除出这些物质，从而调节体内多种神经递质的平衡。这篇文章让人眼睛一亮，从这一观点引伸出去，通过对体内多余的兴奋类或抑制类的神经递质物质的清除，我们的食物（和代谢这些食物的肠道菌群）对我们自身的精神运动甚至情绪具有十分重要的调节作用。我想，这也许是为什么我们很多人酷爱美食，许多科学网博主（也称之为“吃货”们）经常大晒其美食带来的无可言喻的精神愉悦的一个科学原因吧。