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《建造大师》是一本关于干细胞的新书

已有 1255 次阅读 2023-8-4 08:05 |系统分类:观点评述

蛋白质是生物结构和功能的最核心成分,基因序列决定蛋白质序列。因此我们对基因的作用非常认为,今天已经到来基因决定一切的时代。但基因和行为处于不同维度。我们能找到影响发音甚至语言的基因,但是我们无法确定导致人类语言的分子基础。语言这种高级别人类能力可能永远都不能简单归结到分子层面。

The new cell theory | Science

我们生活在一个拥抱以基因为中心的生命观的时代,在这个时代,我们渴望通过分析基因组、突变和基因表达模式来了解细胞、生物体和病理学。这种心态是大量可广泛访问的工具和数据库的产物,用于生成和分析基因组序列、基因表达的细胞图谱以及识别和突变基因的方法。然而,尽管取得了成功,但对许多人来说,基因组时代已经过度承诺和交付不足。例如,将基因或突变与异常行为相关联,通常既不能揭示基因如何决定行为,也不能揭示基因在正常行为中的功能。此外,许多行为和疾病是由于大量基因的贡献而引起的,这给研究人员带来了确定每个基因的作用以及基因如何协同工作以产生特定表型的挑战。

发育生物学家阿方佐·马丁内斯·阿里亚斯(Alfonzo Martinez Arias)的新书《建造大师》The Master Builder)对这种以基因为中心的观点提出了质疑,并提出了另一种以细胞为中心的观点。Martinez Arias的观点是,基因本身并不决定细胞形态、组织或功能。他认为,生物体最好被视为一组细胞,这些细胞使用基因来产生工具,这些工具决定了产生功能生物体的细胞行为。表达基因的库通过确定可用的工具和材料来限制细胞的选择,而不是作为生物体的“蓝图”。支持这一观点的一个令人信服的论据可以在胚胎发育中找到,其中基因组相同的细胞根据它们的位置和环境做不同的事情。

虽然具有挑衅性,但这种从认为一旦我们了解基因,我们就会理解细胞及其所包含的生物体的转变是及时和必要的。这也标志着细胞在19世纪首次出现细胞理论时所享有的首要地位的回归,在自然选择和基因的发现作为其机械驱动力引起科学家注意之前。

这本书的亮点包括许多引人入胜的历史和进化观点,以及马丁内斯·阿里亚斯对关键实验的讨论。例如,他对罗伯特·胡克(Robert Hooke)发现细胞的描述包括引用胡克原始出版物中的段落,使读者在进行观察时感觉自己就在博学者身边。

Master Builder为读者提供了最新的讨论,讨论了从干细胞中创造类器官和人类胚胎的最新进展,以及对围绕这些努力的伦理问题的沉思。马丁内斯·阿里亚斯(Martinez Arias)不怕承担棘手的道德问题,提供见解和清晰度。例如,在第7章中,他考虑了HeLa细胞,这是第一个未经同意从31年从1951岁的Henrietta Lacks身上采集的宫颈癌细胞中获得的永生化人类细胞系。他认为,现代HeLa细胞系的基因组与原始细胞截然不同,例如,包含35到45对染色体(与大多数人的23对染色体相比),这就提出了一个问题,即我们何时应该将这些细胞视为一个独特的个体甚至“人类”的一部分。

以细胞为中心的生物学观点是“正确”的观点吗?这取决于您正在学习的内容和您提出的问题。正如Martinez Arias指出的那样,以细胞为中心的观点在发育生物学中很有用,其中位置信息等概念假定细胞的核心作用。

然而,另一个已被证明富有成效的框架是物理化学观点,它将细胞和生物体视为受物理定律和化学原理约束的动态分子系统。此外,将生物体视为器官系统有时比通过其组成细胞、基因或分子的镜头观察它更有用。这些设想复杂生物体的方法中的每一种都是促进我们对生物学的理解的重要线索,当这些线纺在一起形成纱线时比单独存在时更坚固。

总的来说,我非常喜欢阅读这本书,它通俗易懂地阐明了细胞的秘密,从它们复杂的工作到惊人的相互作用,并提供了关于它们如何进化的见解。唯一的缺点是马丁内斯·阿里亚斯(Martinez Arias)经常提醒以基因为中心的生物学观点的局限性,这有时会分散人们对它们所嵌入的清晰讨论的注意力。这本书将是悉达多·慕克吉(Siddhartha Mukherjee)新书《细胞之歌》(The Song of the Cell)的补充伴侣。




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