生物

大米的逆袭:植物操纵了我们的身体吗?

转基因大米能吃吗?转基因大米会入侵人类的身体,改变人类的基因吗?

桔子帮小帮主 发表于  2011-09-30 15:10

编者按:

前不久一篇论文让人眼前一亮,南京大学生命科学学院的张辰宇教授发现,植物中的一些微小RNA会进入人体,反客为主,控制人体的基因活性,以更主动的方式影响人体。果壳网对此进行了报道。随后,网友 Boston[S]Kaelthas 指出了其中的错误,经确认是我们对论文的理解有误,于是撤稿修改。下面是果壳网对张辰宇进行采访后,重新撰写的文章。

感谢网友Boston和[S]Kaelthas对文章的指正。

--------------------------我是编者按结束的分割线-------------------------------------------

 

吃饭时,菜叶和果实被我们的牙齿大卸八块,在肠胃里粉身碎骨。这个过程释放出的蛋白质、碳水化合物、脂类进入人体,顺着血液发配各处,给身体添砖加瓦。但这可能不是故事的全部——南京大学生命科学学院的张辰宇教授发现,植物中还有一些小分子也会进入人体,可能反客为主,控制人体的基因活性,以更主动的方式影响身体。这些嚣张的小分子就是微小核糖核酸(微小RNA,miRNA)。这项研究发表在《细胞研究》(Cell Research)。为了深入了解这项颠覆常识的研究,果壳网采访了张辰宇。

顾名思义,微小RNA个头很小,只有19-24个核苷酸;它不是植物的专利,动物也有。不管植物还是动物,它们对细胞生长代谢非常重要。但学界一直认为,自产的微小RNA只供自己使用;从没想过植物的也可能在人体内存活,甚至履行杀手职责。张辰宇寻思,为什么不行?

那些顽强的微小RNA

为了试探一下猜想,张辰宇的团队先在人的血液里面寻找植物微小RNA的踪影。结果发现,人的血液中竟然藏匿了至少40种植物特有的微小RNA!植物中本有上千种微小RNA,按照前人的认识,这些微小RNA应该经受不了消化道的历练,但现在张辰宇的实验证明,确有极少数能存活下来,这是一个惊人的发现!

为什么这些少数微小RNA能存活下来,张辰宇说他也不知道。不过他发现,在存活下来的40多种微小RNA当中,两种编号为MIR156a和MIR168a的尤为顽强,浓度竟和人体内本身的微小RNA浓度在同一量级。再一查,这两种微小RNA可是有头有脸,它们在大米和大白菜中最为丰富(生米中最多,米饭煮熟大约还能剩下近4成)。除了稻米,在小麦中MIR156a也含量不菲,而和前人的研究结果不同的是,MIR156a在张辰宇团队的检测中却不见踪迹。(编者按:原先笔误写成“MIR168a在张辰宇团队的检测中却不见踪迹”,应该是MIR156a。谢谢网友指正。)

好,既已在人体内发现源自植物的微小RNA,那它们是否确实来自饮食?在动物体内又能起到什么效果呢?张辰宇团队拿大米里含量很多的MIR168a开刀分析。

老鼠爱大米……实验就拿小鼠做。

微小RNA跨物种“谋杀”

通过给小鼠喂食生大米,科学家发现它们的血液和肝脏中,MIR168a的浓度确实因为饮食中MIR168a的增加而增加了。增加后会产生什么其他的影响呢?

要预测植物微小RNA的增加能造成什么样的生理结果,得先明白微小RNA是如何工作的。在细胞里,DNA像写满遗传信息的蓝图,在适当的时候被“复印”成信使RNA(mRNA),再去指导蛋白质的合成。而微小RNA就像杀手,非常有目标地找到自己要谋杀的信使RNA,让它们没法继续变出蛋白质。当然,微小RNA找目标不看照片,而是看信使RNA和它的匹配度,要是信使RNA上某些片段它们恰好能结合上去,这些信使RNA就被视为该死的目标。那么来自植物的MIR168a在动物体内的谋杀目标是谁呢?

经过序列比对,科学家们推测,它在动物体内确实有一个信使RNA目标,这个信使RNA指导合成“绑架”低密度脂蛋白的蛋白,这个绑架者主要分布在肝脏。也就是说,MIR168a这个微小RNA专门对付绑架者,MIR168a若是升高了,肝脏里绑架者就少了,低密度脂蛋白不受绑架,在血液里的浓度就会慢慢积累变高。

果然,他们发现,吃了大米以后,小鼠体内MIR168a很快升高,3天后,血液中低密度脂蛋白胆固醇也变多了。这一切都验证了张辰宇的猜想,同时让科学界难以置信:来自植物的微小RNA竟然是一个超级杀手,可以跨物种执行谋杀任务!

一方水土养一方人

可是,如果植物这么厉害,吃下去还能调节我们的基因,那我们是不是该对它们敬而远之?张辰宇认为这种担心毫无必要:“不用怕,这种现象要在人体内成立,还需进一步证明。而且,即使这种调节途径是存在的,我们在亿万年演化中也一直被调节着,身体早就达到了平衡。”

不过,他指出,他的这项研究或许为中国老话“一方水土养一方人”找到了科学注脚,因为,如果小鼠实验里得到的结果真的能推演到人类,或许就能解释为什么东方人和西方人相比,虽然不那么胖,也会得糖尿病——因为东方人以大米为主食,西方人的饮食则以面包为主,“因此吃米和吃面可能是不一样的”,张辰宇说。当然,饮食能影响人体的因素很多,微小RNA的调节只是一种猜测。(关于东方人和西方人的差异,大家可以各抒己见。)

归根结底,目前生物体的实验还处在小鼠的阶段,将小鼠的结论直接推广到人还有些大胆。而且最重要的是,微小RNA的跨“界”调节到底是通过什么机制发生的呢?只有明确发生机制,才能更好地解释现象,更好地指导未来的应用。这是摆在张辰宇面前的一道难题。

机制研究尚待更精彩实验

根据以前的研究,张辰宇知道血液中的小囊泡可以把微小RNA装载起来,运送到身体其他部分,于是他猜测,小肠绒毛也可能把游离在附近的来自植物的微小RNA吞进来,包裹进小囊泡,再吐到血管里。随后,囊泡顺流而下,若是行至肝脏,这些囊泡可能被肝细胞吸收,微小RNA被释放,于是结合它的目标信使RNA,让低密度脂蛋白的绑架者减少,造成血液里的坏胆固醇升高。 这个过程听起来像破案故事一样激动人心!然而要想证明却非易事——想想,怎么才可能亲眼看到这个过程呢?到现在,科学家们也还没能在完整的生物体里证实这个猜想,只能说向这个方向做出了努力。

张辰宇团队使用人体细胞模拟了上述场景。他们首先把大量合成的MIR168a微小RNA“喂”给体外培养的(也就是在平皿里培养的)人上皮细胞(小肠绒毛就是一种上皮细胞)。接着收集这些上皮细胞分泌的小囊泡。再转移给在另一个平皿里培养的肝脏细胞。然后他们发现, MIR168a所要谋杀的绑架者在肝脏细胞里的量果然减少了。

这样的细胞实验确实证明了张辰宇的猜想的机制是可行的,然而它毕竟是在相互分隔的两种培养细胞之间做的,而不是在生物体的层面,所以这套机制只是被初步验证,远非确凿。想要确凿地说清植物微小RNA对人体的作用机制,还有待更精彩的实验。 由于张辰宇的研究颠覆常识,而且在几十种存活于人体的植物微小RNA中,只发现MIR168a这一种会对动物产生作用,因此有人认为他的结果或许是巧合。来自捷克科学院分子遗传学研究所(Institute of Molecular Genetics in the Czech Republic )的Petr Svoboda认为,在张辰宇的实验中,植物的微小RNA在人体内检测到的量很少,这个浓度的微小RNA是否真的能对人体产生影响值得怀疑。

张辰宇对此进行反驳,他认为“含量少是要看和什么对比”,MIR168a的浓度虽然占人体微小RNA的总量少,但它和人体自身的一些微小RNA浓度相当,足以发挥功能。

不管怎么说,植物里能对动物起作用的因素有很多。这项研究仅仅说明,植物或许还存在这样一种途径,来对动物的身体进行调节。可以相信的是,在演化的尺度上,虽然动物同植物共同走过的岁月短得无足挂齿,在分类学上,虽然它们确实被归纳在遥远的两端,但动物和植物一直在用各种方式共同影响、彼此渗透,甚至传递信息。我们正绞尽脑汁,试图参透这段距离间千丝万缕的联系。

 

老猫 对此文亦有贡献。

热门评论

  • 2011-09-30 15:44 桔子帮小帮主 细胞生物学博士,果壳网研究员

    值得一提的是,对于张辰宇的研究,许多人由“植物的微小RNA能调控人体”联想到“这是否证明了转基因作物不安全”?我们在采访中也专门就此询问了张辰宇本人,他明确表示“不评论”,因此我们不在文章中讨论此事。

    不过,针对这个问题,我和老猫认为:目前转基因农作物转进去的片段只会表达成信使RNA,并不会产生微小RNA。而且微小RNA的形成条件颇为苛刻,需要形成一系列复杂的前体,这些前体的个头都不小,在设计转基因植物的时候很容易被发现。因为它对转基因作物没有什么帮助,所以不会有人愿意保留这个结构。虽然转基因作物的最新技术中有一类就是转微小RNA的,但是因为它在动物中的靶标可以通过计算的方法被预测出来,所以防患于未然也是很容易做到的。

    简单说:这项研究和转基因完全完全是不相关的两码事!

    [8] 评论

显示所有评论

全部评论(75)
  • 1楼
    2011-09-30 15:12 鱼在在藻 临床医学学士,法律硕士

    [0] 评论
  • 2楼
    2011-09-30 15:40 Greenhu

    这个成果如果真实将会震惊世界。发表在什么科学期刊上了吗?

    [0] 评论
  • 3楼
    2011-09-30 15:41 科幻的佳爷 机械设计学士,科幻控

    这下知道转基因有多可怕了!,热爱子孙,拒绝转基因

    [0] 评论
  • 4楼
    2011-09-30 15:41 nasdaq 软件工程师,小众软件爱好者

    原来重发了,支持!

    [0] 评论
  • 5楼
    2011-09-30 15:43 nasdaq 软件工程师,小众软件爱好者
    引用科幻的佳爷的回应:这下知道转基因有多可怕了!,热爱子孙,拒绝转基因

    再怎么着也比辐射育种神马的安全多了啊....

    [1] 评论
  • 6楼
    2011-09-30 15:44 桔子帮小帮主 细胞生物学博士,果壳网研究员

    值得一提的是,对于张辰宇的研究,许多人由“植物的微小RNA能调控人体”联想到“这是否证明了转基因作物不安全”?我们在采访中也专门就此询问了张辰宇本人,他明确表示“不评论”,因此我们不在文章中讨论此事。

    不过,针对这个问题,我和老猫认为:目前转基因农作物转进去的片段只会表达成信使RNA,并不会产生微小RNA。而且微小RNA的形成条件颇为苛刻,需要形成一系列复杂的前体,这些前体的个头都不小,在设计转基因植物的时候很容易被发现。因为它对转基因作物没有什么帮助,所以不会有人愿意保留这个结构。虽然转基因作物的最新技术中有一类就是转微小RNA的,但是因为它在动物中的靶标可以通过计算的方法被预测出来,所以防患于未然也是很容易做到的。

    简单说:这项研究和转基因完全完全是不相关的两码事!

    [8] 评论
  • 7楼
    2011-09-30 15:46 蘑菇兔 心理学控,人类性行为研究爱好者

    啊呀呀呀,作者訪談有種甜膩的感覺呀

    [0] 评论
  • 8楼
    2011-09-30 15:53 桔子帮小帮主 细胞生物学博士,果壳网研究员
    引用Greenhu的回应:这个成果如果真实将会震惊世界。发表在什么科学期刊上了吗?

    哦对,他发表在《Cell Research》上,国内顶尖的学术期刊,影响因子很不错。

    [0] 评论
  • 9楼
    2011-09-30 16:01 桔子帮小帮主 细胞生物学博士,果壳网研究员
    引用Greenhu的回应:这个成果如果真实将会震惊世界。发表在什么科学期刊上了吗?

    感谢提醒,我补充在文章里了。

    [0] 评论
  • 10楼
    2011-09-30 16:01 moogee 果壳网主编,科学松鼠会成员
    引用桔子帮小帮主的回应:
    哦对,他发表在《Cell Research》上,国内顶尖的学术期刊,影响因子很不错。


    有多少啊?

    [0] 评论
  • 11楼
    2011-09-30 16:16 Cielo

    看到这个然后回想起来了“吃什么就变成什么”的谣言……

    [0] 评论
  • 12楼
    2011-09-30 16:24 万恶的星期二 果壳问答运营经理,科技传播硕士

    张辰宇说,当初《Cell Research》的执行主编李党生帮他给《Cell》写推荐信的时候,介绍这个研究说它证明了You are what you eat.
    这个话翻译成“吃什么补什么”其实不那么准确,“吃什么就是什么”呢,好像也不那么准确,植物的miRNA在植物体内执行的功能,和在小鼠体内是不一样的。。。感觉它换了个地方,还换了个工作。

    [0] 评论
  • 13楼
    2011-09-30 16:24 S-Kaelthas 植物学博士生
    引用moogee的回应:

    有多少啊?

    2010年9.4
    参考PNAS(美国科学院院报)9.7
    NCS三人组依旧30+
    下图红色部分是IF………

    另外,张院长投Cell research据说是支持国货,所以他投了很多Cell research……

    [0] 评论
  • 14楼
    2011-09-30 16:52 Gingierbread_man

    做microRNA的

    [0] 评论
  • 15楼
    2011-09-30 17:46 yunxiang987

    不过他发现,在存活下来的40多种微小RNA当中,两种编号为MIR156a和MIR168a的尤为顽强,浓度竟和人体内本身的微小RNA浓度在同一量级。再一查,这两种微小RNA可是有头有脸,它们在大米和大白菜中最为丰富(生米中最多,米饭煮熟大约还能剩下近4成)。除了稻米,在小麦中MIR156a也含量不菲,而和前人的研究结果不同的是,MIR168a在张辰宇团队的检测中却不见踪迹。

    这句逻辑不通,
    另外,谋杀这个词太感情色彩了

    [0] 评论
  • 16楼
    2011-09-30 17:59 万恶的星期二 果壳问答运营经理,科技传播硕士
    引用yunxiang987的回应:不过他发现,在存活下来的40多种微小RNA当中,两种编号为MIR156a和MIR168a的尤为顽强,浓度竟和人体内本身的微小RNA浓度在同一量级。再一查,这两种微小RNA可是有头有脸,它们在大米和大白菜中最为丰富(生米中最多,米饭煮熟大约还能剩下近4成)。除了稻米,在小麦中MIR156a也含量不菲,而和前人的研究结果不同的是,MIR168a在张辰宇团队的检测中却不见踪迹。

    这句逻辑不通,
    另外,谋杀这个词太感情色彩了

    嗯,应该说与前人的实验不同,张辰宇团队检测小麦当中不存在MIR168a。

    [0] 评论
  • 17楼
    2011-09-30 18:14 Shadyon

    张辰宇……张振宇…… 检查下,挑挑错~~

    [0] 评论
  • 18楼
    2011-09-30 18:22 boston

    挑挑错:根据以前的研究,张辰宇知道血液中的小囊泡可以把微小RNA装载起来,运送到身体其他部分,"血液中的小囊泡"?,"血液中的小囊泡"是什么物质?看原论文了吗?

    [0] 评论
  • 19楼
    2011-09-30 18:25 boston

    “张辰宇团队检测小麦当中不存在MIR168a”,论文可显示的是小麦当中存在与大米相比低浓度的MIR168a。是张辰宇和您说的“检测小麦当中不存在MIR168a”吗?

    [0] 评论
  • 20楼
    2011-09-30 18:30 boston

    而且在几十种存活于人体的植物微小RNA中,只发现MIR168a这一种会对动物产生作用,
    不是“只发现MIR168a这一种会对动物产生作用”吧?而他们现在只是用MIR168a作为一种研究对象,证明植物微小RNA有跨界调控的现象吧?MIR168a只是第一个被发现的吧?“只发现”和“发现的第一个'意思相差太远了吧?

    [0] 评论
  • 21楼
    2011-09-30 18:44 boston

    这句话怎么看都不像一个学生物的人写的:)“这个过程听起来像破案故事一样激动人心!然而要想证明却非易事——想想,怎么才可能亲眼看到这个过程呢?到现在,科学家们也还没能在完整的生物体里证实这个猜想,”“完整的生物体里证实”不知是指?

    [0] 评论
  • 22楼
    2011-09-30 18:46 boston

    不过,针对这个问题,我和老猫认为:目前转基因农作物转进去的片段只会表达成信使RNA,并不会产生微小RNA。而且微小RNA的形成条件颇为苛刻,需要形成一系列复杂的前体,这些前体的个头都不小,在设计转基因植物的时候很容易被发现。因为它对转基因作物没有什么帮助,所以不会有人愿意保留这个结构。虽然转基因作物的最新技术中有一类就是转微小RNA的,但是因为它在动物中的靶标可以通过计算的方法被预测出来,所以防患于未然也是很容易做到的。

    简单说:这项研究和转基因完全完全是不相关的两码事!

    确定吗?

    [0] 评论
  • 23楼
    2011-09-30 18:47 秋雪焚玉

    因为东方人以大米为主食,西方人的饮食则以面包为主
    这话让我等情何以堪

    [0] 评论
  • 24楼
    2011-09-30 20:10 大仑丁 临床医学硕士
    引用科幻的佳爷的回应:这下知道转基因有多可怕了!,热爱子孙,拒绝转基因


    我真想说,转基因和基因游走到异体有着本质区别。

    [0] 评论
  • 25楼
    2011-09-30 20:22 鹰之舞 生态学硕士

    文中名字几次错误:张“振”宇

    [0] 评论
  • 26楼
    2011-09-30 20:28 Seraphla

    直接进行反转录?
    还是充当某种活性物质(酶)干掉信使RNA?亦或是干掉mRNA的3,5-磷酸二酯键?

    [0] 评论
  • 27楼
    2011-09-30 20:28 鹰之舞 生态学硕士

    看样子,不喜欢吃大米偏爱面食,还有这潜在的好处。。。不过,他们研究过面粉么?

    [0] 评论
  • 28楼
    2011-09-30 20:29 鹰之舞 生态学硕士

    反转录不是一般片段能干得起的吧……

    引用Seraphla的回应:直接进行反转录?
    还是充当某种活性物质(酶)干掉信使RNA?亦或是干掉mRNA的3,5-磷酸二酯键?
    [0] 评论
  • 29楼
    2011-09-30 20:50 悟能

    一种新发现 一种新观念 导致一种新的生活方式

    [0] 评论
  • 30楼
    2011-09-30 21:01 馒头老妖 有机化学博士,法学学士

    生科院的,不了解。
    我是化学化工学院的。

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

桔子帮小帮主
桔子帮小帮主 细胞生物学博士,果壳网研究员

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 家长监控 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区