前段时间,高兄写了一篇《物以类聚vs同类相斥》,本来想写点什么,一直拖到现在。同类之间,除了竞争,也会有协作。像是非洲鬣狗,为了捕杀一头大角马,也会互相协作配合。总之,概括起来,应该是“生于忧患,死于安乐!”这也是利益博弈的精髓。在忧患中寻找平衡,在安乐中失去平衡。
初中时,在电影院里看过《狮子王》,狮子父亲对小辛巴说:生命世界的万事万物都在平衡中生存,身为国王,你不但要了解那种平衡,还要尊重所有的生物,包括爬行的蚂蚁和跳跃的羚羊。电影里,精诚团结的非洲鬣狗成了反面角色,他们毫无节度的索取,最终破坏了平衡,引起了内杠。为了在利益的博弈中拔得头筹,生命们会无所不用其极!
不过为了对抗恶劣的环境,同类的生命也会携手相扶读过难过。之前看过一篇Nature的文章,作者发现,面临抗生素胁迫时,耐药菌会释放一种信号——吲哚,帮助其他菌读过难关。当初看到这篇文章觉得很惊讶,不过细想来也是。营养丰富,大家都要争着吃饱吃好。一旦大祸临头,可不要相互扶持。从菌落世界到人类社会也都这样。
不只是在同类的个体之间,对于一个复杂生命体内部的网络平衡也是如此。各条pathway之间既相互竞争也会相互代偿合作。记得钟老师组的一篇PNAS,用系统生物学的方法模拟植物的光合作用。他们发现,在缺水胁迫时,各条pathway之间的协作会增加。不过缺水到一定限度,系统就崩溃了。
动物界也有类似的现象——就是热量限制,也就是限食。限食可以长寿,可以防癌。不过也可以理解为,限食状态时,各系统之间的协作增强了,危机环境反而避免生命的损耗,也避免癌细胞的坐大!
从动物整体回到细胞,想想那个有趣的菌落实验。体外培养的细胞之间也会有交流吗?应该是会有的!那么关于细胞凋亡,可能需要重新考虑。 对于一个引起细胞凋亡的胁迫因素,为什么有的细胞先死,有的后死?我曾问过我身边的朋友,他们多回答,那是因为细胞状态不同。好吧,姑且我也这么认为,那么先死者对后死者有没有什么影响?先死的细胞会释放什么东西吗?类似细菌释放的吲哚?
我们现在对细胞凋亡的研究多是从群体上考虑,这一组凋亡了多少,那一组有没有减少,等等。能不能深入细胞群体内部了解下他们之间的关系。细胞群体里也会有“英雄好汉”吗? 这是现在比较热门的单细胞研究。哈佛的谢晓亮组做了出色的工作。去年他们在Science上发了一篇文章,其中一个发现是:单细胞中某基因在某一时刻的mRNA表达拷贝数与其蛋白表达拷贝数无关,由此可见,单个细胞中的蛋白组分析与转录物分析是没有关联的。
当时他们的解释是:这种关联性缺失的一个原因是mRNA分子和蛋白质分子在细胞内的寿命长短不同。mRNA只存在几分钟,而蛋白质分子可以存在数个小时,大大超过细胞周期。此外,对很多细胞而言,一些蛋白的唯一来源来自于母细胞,而mRNA只是偶尔产生。这就导致了在细胞分裂过程中某些蛋白质分子分配不均衡,这种现象在哺乳动物细胞中同样存在。
对于哺乳动物的细胞,应该也是这样的,不过解释未必一定是噪音所致。我们给予一个诱导物时,未必一定要所有细胞都上调某个基因,因为我们现在的实验方案多是测量一群细胞的表现,而对于细胞群体之间应该是会有相互的交流。比如,当一个细胞高表达一个mRNA时,它会不会发出信号告诉临近的细胞要少表达点? 从资源的获取上,这种情况在物资匮乏时,更是这样。试想想,一个细胞加足马力生产蛋白时,必然会大量消耗附近的资源,比邻的细胞势必就会处于被动竞争的状态。
总之,生命很神奇,但生存总归是第一要务。 “生于忧患,死于安乐!”
后记:
我们现在不清楚细胞间究竟是用什么传递信号的。不过课题外做了个小实验,把培养了3h的细胞上清,换到一份新的细胞中,同时给予过氧化氢刺激,与新鲜的培养基对照比,培养了3h的细胞上清明显有很好的保护作用,而且如果事先给予低浓度的过氧化氢胁迫,保护作用更好。
这说明细胞一定是释放了什么?既然是氧化胁迫,会不会是细胞释放了SOD(分泌型的超氧化物歧化酶)。如果是这样,推而广之,在一群细胞里,势必会有分泌多的和分泌少的,会在各自周围形成一种保护圈(浓度梯度),试想想——在一个强分泌型的细胞周围,必然会顺便得到更大的保护。如果一个细胞崩解了(凋亡或死亡),会不会把内部的抗氧化剂泄漏出来?应该是有可能的。
另外一个现象似乎可以从侧面说明这个问题。对于同等浓度的氧化胁迫,细胞的接种密度越高越耐受,越稀疏,越不耐受。
当然,不仅仅是抗氧化,其他胁迫情况,也会对应其他的保护机制,我想。
