在一項(xiàng)新研究中，研究人員將突變果蠅的代謝率降低了50%，并且許多突變的預(yù)期有害影響從未表現(xiàn)出來(lái)。在通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試果蠅的許多不同基因突變后，研究人員每次都發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果。在西北大學(xué)的一項(xiàng)新研究中，研究人員將突變果蠅的代謝率降低了50%，并且許多突變的預(yù)期不利影響從未表現(xiàn)出來(lái)。在通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試果蠅的許多不同基因突變后，研究人員每次都發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果。

“當(dāng)蒼蠅以正常速度發(fā)育時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)育問(wèn)題，”負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)研究的西北大學(xué)的理查德·卡特說(shuō)。“當(dāng)我們放慢速度時(shí)，發(fā)育問(wèn)題就會(huì)消失。它們發(fā)展得更慢，增長(zhǎng)更慢，但是，它們是正常動(dòng)物。”

“這推動(dòng)了我們所知道的關(guān)于發(fā)展的一切模式，”西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算研究的LuísAmaral補(bǔ)充道。“我們一直認(rèn)為，如果你'打破'一些基因，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)育后果。事實(shí)證明，對(duì)于某些基因來(lái)說(shuō)，這是不正確的 - 只要你也減緩了生長(zhǎng)中有機(jī)體的新陳代謝。”

這項(xiàng)研究可以解釋許多因素，例如為什么工廠養(yǎng)殖的雞為過(guò)度生長(zhǎng)而產(chǎn)生更多的發(fā)育問(wèn)題，或者為什么熱量限制與長(zhǎng)壽有關(guān)。

該研究將于7月25日在Cell雜志上發(fā)表。Carthew是西北大學(xué)Weinberg藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的分子生物科學(xué)教授，以及Feinberg醫(yī)學(xué)院的生物化學(xué)和分子遺傳學(xué)教授。Amaral是西北麥考密克工程學(xué)院的Erastus O. Haven化學(xué)與生物工程教授。

也許這項(xiàng)研究最引人注目的發(fā)現(xiàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，果蠅 - 代謝率降低 - 可以在沒(méi)有任何microRNA的情況下生存，這在以前被認(rèn)為是不可能的。microRNA在所有植物和動(dòng)物物種中發(fā)現(xiàn)，在調(diào)節(jié)基因表達(dá)中起著關(guān)鍵作用。簡(jiǎn)而言之：microRNA控制著發(fā)育，生理和行為。

“我們從20年的研究中了解到，microRNA對(duì)生命至關(guān)重要。如果你沒(méi)有任何microRNA，你就會(huì)死了。就像那樣簡(jiǎn)單，”Carthew說(shuō)。“在我們的研究中，我們減緩了沒(méi)有制造任何microRNA的果蠅的新陳代謝。它們存活下來(lái)，它們長(zhǎng)大了，它們變成了正常的成年人。

“我們的研究結(jié)果表明，整個(gè)基因調(diào)控家族并不重要，”他補(bǔ)充道。“你所需要做的就是將新陳代謝減慢約50%。”

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者托馬斯亨特摩根于1915年首次注意到飲食和基因突變之間的聯(lián)系。當(dāng)他在有限數(shù)量的貧窮食物上飼養(yǎng)突變果蠅時(shí)，摩根注意到一些突變從未表達(dá)過(guò)。

“他認(rèn)為這很有趣，但他沒(méi)有任何解釋，”Carthew說(shuō)。

Carthew和Amaral現(xiàn)在認(rèn)為答案是反饋控制。在生物學(xué)，工程學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)和許多其他領(lǐng)域中，反饋控制使復(fù)雜系統(tǒng)能夠調(diào)整性能以滿足期望的響應(yīng)。經(jīng)過(guò)幾年的數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，西北二人組認(rèn)為，新陳代謝較慢，動(dòng)物系統(tǒng)有時(shí)間糾正錯(cuò)誤。

“當(dāng)你看到細(xì)胞內(nèi)相互作用的所有不同蛋白質(zhì)和基因時(shí)，你可能會(huì)被所有成分和它們之間的相互作用所淹沒(méi)，”Amaral說(shuō)。“如果你發(fā)展迅速并出現(xiàn)問(wèn)題，那可能是災(zāi)難性的。你需要這些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗鼈儠?huì)增加冗余以防止災(zāi)難。

“但如果你的增長(zhǎng)緩慢，你可能不需要這么復(fù)雜的系統(tǒng)，”他說(shuō)。“你有更多時(shí)間適應(yīng)錯(cuò)誤并對(duì)變化做出反應(yīng)。”

換句話說(shuō)，如果你給系統(tǒng)更多的時(shí)間，它最終會(huì)到達(dá)它需要的地方。Carthew也是西北大學(xué)Robert H. Lurie綜合癌癥中心的成員，他說(shuō)這一發(fā)現(xiàn)最終可能適用于癌癥。

“腫瘤極其代謝活躍，”他說(shuō)。“腫瘤吸收了大量的能量，這就是為什么癌癥患者經(jīng)常疲憊的原因。我們可能會(huì)考慮如何針對(duì)癌細(xì)胞的新陳代謝?？赡芡ㄟ^(guò)減慢代謝率，我們可以阻止腫瘤細(xì)胞的致癌突變表達(dá)他們的癌癥表型。“