2019年，生命科學的四個篇章科學頭條網

2019年，生命科學的四個篇章

2019-12-15 20:51:32 原理

“21世紀是生命科學的世紀。”

確實，這似乎是個生命科學研究大爆發的時代。隨意翻開一些頂級學術期刊，總能看到來自生命科學各種領域的突破。

如果把生命科學的定義擴展為一切與生命有關的科學，從微生物到生態環境，從古生物到人類，我們更能看到科學向人類展示的一幅與生命有關的更大圖景。

在此，我們挑選了部分領域中最具代表性的研究，分為創造、希望、歲月、滅亡四個篇章，從“創造”生命到治癒疾病，從古生物發現到物種滅絕，希望能與你一同窺見2019生命科學發現的冰山一角。

1、創造

造物之手：完全人工合成的基因組創造大腸桿菌

○ 圖片來源：NIAID via Flickr under CC BY SA-2.0

人類也成了那個“造物者”。

今年，英國的研究人員通過完全人工合成的基因組，創造出了大腸桿菌。該研究所合成的基因組是迄今為止同類基因組中最大的，重新設計的DNA包含400萬個片段，是之前記錄的4倍。最令人印象深刻的是，這種人工合成的細菌只含有61個密碼子，而自然中幾乎所有生物都含有64個密碼子。儘管存在這種差異，但其功能似乎與正常的大腸桿菌很像，只是它的生長速率更慢，且長度更長。[1]

重新設計的基因組不僅是一項技術成就，而且它告訴我們一些最基本的生物規律，也讓我們看到遺傳密碼的可塑性到底有多強。

起源之謎：在實驗室中培育分離出洛基古菌

○ 圖片來源：Imachi, H. et al. [2]

我們是古菌進化而來的嗎？或者更確切地說，真核生物（也就是所有動物、植物、真菌等等複雜生物）是古菌進化而來的嗎？

這個問題可能需要“阿斯加德”的幫助。阿斯加德超門是古菌界一類古菌的統稱，其中包含洛基、索爾、奧丁與海姆達爾。它們被認為是最接近真核生物的一類古菌，有望幫我們解答有關生命起源的問題。

2015年，洛基古菌的基因組首先在格陵蘭附近海底洛基城堡（Loki's Castle）的海底熱泉口附近找到，遺憾的是，那次採樣並沒有見到洛基古菌的真容。而今年，日本科學家終於在實驗室中培育並分離出了這種神奇生物。

我們離“從何而來”的答案越來越近了嗎？希望如此。

生死之門：在死後數小時恢復大腦部分功能

○ 圖片來源：pixabay.com

2019年4月17日，《自然》期刊刊登了一項新的研究，並且還在期刊新聞首頁報道了此項研究。5天之後，期刊新聞又再次對其進行了報道，進一步有針對性地解答了讀者的許多相關問題。這項研究之所以吸引瞭如此大的關注，是因為它聽起來著實非常令人驚訝，似乎也繞不開倫理和技術的探討。[3]

在豬被屠宰四小時後，科研人員恢復了它的大腦的微循環及分子和細胞功能。儘管涉及恢復大腦活動的研究都會經過倫理審查，但研究仍然引起了廣泛的關注和討論。在這項研究中，科研人員通過技術手段有意防止大腦恢復意識，在過程中也沒有發現任何表明大腦存在意識的證據。但科學家也表示，在未來的研究中，恢復意識並非完全不可能的事情。

或許我們已經站在了生死之門的旁邊，需要開始重新思考生與死的邊界。

2、希望

可治之症：第二例HIV治癒病例，及抗HIV長效藥

○ 圖片來源：NIAID via Flikr under CC BY

11年前，“柏林病人”Timothy Ray Brown成為世界首例被治癒的艾滋病人。今年，“倫敦病人”出現了，他是創造歷史的第二位。“倫敦病人”和“柏林病人”都接受了

骨髓移植。這或許能為治癒艾滋病帶來了一絲希望。[4]

今年關於艾滋病令人欣喜的消息不止這些。以往，感染HIV的病人必須每天服用藥物來控制感染，但一種注射性藥物組合的臨床試驗表明，這種藥物能在注射之後的至少1個月後仍然有效。另外初步試驗表明，一種植入性的抗HIV藥物作為一種預防措施，有效性可能超過1年。這些進展或許能成為終結艾滋病流行的有力工具。[5]

隨著醫學的進步，艾滋病已經變為“可控之症”。除了在醫學上探尋更有效的療法，將它變為“可治之症”以外，我們要做的還有很多。如何普及艾滋病相關知識，如何消除對HIV攜帶者和艾滋病感染者的歧視，這些問題都值得我們去深入思考。

遺傳之痛：囊性纖維化的有效藥物

○ 圖片來源：pixabay.com

3個月——這是美國食品和藥物管理局的審批新紀錄。Trikafta作為一種治療囊性纖維化的新藥組合，以創紀錄的速度獲得了審批。[6]

囊性纖維化是一種遺傳性外分泌腺疾病，主要影響胃腸道和呼吸系統。患者主要表現為呼吸道出現厚厚的粘液，導致呼吸困難和反覆感染。福泰製藥作為囊性纖維化治療領域的巨頭，它最新獲批的Trikafta旨在將囊性纖維化從一種漸進性肺病轉變為可控的慢性疾病。

這個藥物組合能夠抵消90%囊性纖維化患者攜帶的基因突變導致的影響。在編碼關鍵蛋白的基因被確認30年後，藥物終於成功獲批上市。從生物學相關研究發現到醫療領域的應用，再到正式進入臨床，“回報”的週期或許大多漫長，但大多亦十分值得。

兒童之殤：針對腸道菌群緩解兒童營養不良

○ 圖片來源：EU Civil Protection and Humanitarian Aid via Flickr under CC BY-SA

兒童營養不良是許多貧困地區共同面臨的問題。一系列的研究表明，一些嚴重營養不良的兒童即使完全康復，身體恢復也會十分緩慢，因為他們的腸道微生物仍處於不成熟狀態。

今年，研究人員開發出了新型的治療食品，專門用於修復營養不良兒童的腸道微生物群，幫助他們恢復腸道菌群。他們的方法側重於使用可負擔的且在文化上可接受的食物中的成分，選擇性地促進一些關鍵腸道微生物的生長。[7] [8]

貧窮、饑荒、兒童問題……這些總是令人心碎。但慶幸的是，也總能看到有人為了讓這個世界變得更好而在不斷努力。

血疫之戰：埃博拉出血熱的新的有效療法

○ 圖片來源：Corey Parrish/U.S. Army Force

REGN-EB3和mAb114，這是在“血疫”又一次爆發之時，帶給我們希望的兩個名字。它們是兩種試驗性療法，目前已經被證明能夠顯著降低

埃博拉出血熱的死亡率。[9]

距離埃博拉出血熱的首次爆發已超過40年，自那之後，這種可怕的傳染病數次在非洲肆虐。其中最嚴重的是2013年到2016年的西非疫症，超過萬人喪命。

埃博拉病毒會導致人體凝血功能障礙，體內血小板數量降低，最終導致腎臟等多個器官衰竭。但人們始終沒能找到對付這種可怕傳染病的最有效治療手段。今年，世界衛生組織已經把剛果民主共和國的疫情列為全球衛生緊急事件。在一系列未能達到理想效果的治療試驗後，這兩種新型療法或許能帶來新的希望。

3、歲月

祖先之問：南方古猿湖畔種完整頭骨化石

○ 圖片來源：Dale Omori/Courtesy of the Cleveland Museum of Natural History

從零星的頜骨、顱骨、肱骨化石碎片，到一個基本完整的頭骨化石。我們用半個多世紀，才窺探到了這種南方古猿的“真容”。

這個頭骨化石屬於一隻雄性

南方古猿湖畔種（Australopithecus anamensis），他生活在380萬年前的埃塞俄比亞地區。它讓科學家第一次有機會直接觀察這種生物的頭顱構造。[10]

南方古猿是比人屬物種更為原始和古老的一類人科生物，但他們已經能夠直立行走，兼具人和猿兩者的特徵。而湖畔種被認為是地猿始祖種（Ardipithecus ramidus）和南方古猿阿法種（Australopithecus afarensis）的過渡物種。我們至今仍在摸索人科中完整的進化鏈條，以尋找我們智人（Homo sapiens）的直系祖先。

反鳥之孕：中國科學團隊發現世界首例體內保存蛋殼的鳥類化石

○ 圖片來源：Barbara Marrs [11]

嚴格說來，恐龍並沒有滅絕，因為存活至今的現生鳥類就是（一類）恐龍的後代。但是現生鳥類僅僅是鳥類中的一類，還有一類已經滅絕的原始鳥類被稱為反鳥。

今年，來自中國的科學家團隊發現了一種新的反鳥，它被命名為施氏慈母鳥（Avimaia schweitzerae）。這隻鳥被保存在扁平的頁岩內，雖然頭部缺失，但罕見的是，它的體內還有未產出的蛋，第一次為科學家提供了有關反鳥生殖和繁育的信息，也為探知早期鳥類的演化歷程提供了新的證據。

所有反鳥都成了白堊紀-古近紀滅絕事件中的犧牲者，但同一時期與反鳥差別不明顯的現生鳥的祖先卻活了下來。是“運氣”，還是另有原因？

4、滅亡

生命之逝：蘇門答臘犀在馬來西亞滅絕

○ 圖片來源：26Isabella via Wikicommons under CC BY-SA

馬來西亞最後一隻已知的

蘇門答臘犀（Dicerorhinus sumatrensis）於當地時間11月23日因癌症去世，這標誌著蘇門答臘犀在馬來西亞的滅絕。

在五個現存的犀牛物種當中，蘇門答臘犀是體型最小的一種，它被形容為一種“活化石”。蘇門答臘犀曾廣泛分佈於亞洲，但目前野外已不足百頭（甚至有一些估計認為不到30頭）。它們大多位於印度尼西亞蘇門答臘島的保護區內，之前還有一部分在馬來西亞。但隨著最後一頭雄犀和雌犀在今年先後去世，這種犀牛已經在馬來西亞滅絕。

地球上曾經有很多生物都和我們共同生活在地球家園上，但其中有許多已經因為人類活動而走向了滅亡。

生態之災：百萬物種正面臨滅絕的威脅