作者:缪炜 来源:科学时报 发布时间:2009-11-5 23:48:27
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四膜虫:被忽视的诺贝尔奖“得主”
 
2009诺奖获得者北京论坛即将举行,公众必将再一次关注诺奖。前不久揭晓的2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了3位美国科学家——伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德、杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。然而,当大众和媒体的视线更多地聚焦在3位科学家的经历和该项研究对人类癌症和衰老重要意义的时候,却忽略了一个小小的生命——只有50微米左右大小的四膜虫。
 
1978年,布莱克本正是在这个单细胞真核生物中发现了染色体的末端——端粒,并于1985年和她的学生格雷德在四膜虫中进一步发现了形成端粒的端粒酶。因此,在某种意义上,四膜虫也是2009年诺贝尔生理学或医学奖的“得主”。事实上,这并非四膜虫的首次“得奖”,1989年切赫教授就因为在四膜虫中发现了核酶而获得当年的化学奖。
 
其实,四膜虫离我们并不遥远,它们广泛分布在世界各地的淡水水体中,只是单细胞的它只有针尖大小,不被我们注意。四膜虫细胞最大的特点是在一个细胞中有两种核:小核和大核。具有众多染色体的四膜虫大核好比一个丰富的资源库,为研究遗传物质DNA代谢所需的分子提供了基础。这也是作为染色体末端的端粒最早在四膜虫中发现的重要原因。
 
在过去50年中,科研人员在以四膜虫为实验对象的基础研究中取得了一系列突破性成果。如上世纪60年代第一个微管动力蛋白的发现、70年代端粒的发现、80年代核酶与端粒酶的发现、90年代组蛋白乙酰化翻译后修饰功能的发现成为当下热点研究表观遗传学的经典文献之一、大核DNA重整中RNAi机制的存在作为共同发现者被评为2002年美国Science杂志十大科学发现之一。
 
2005年底,美国科学家完成了嗜热四膜虫大核基因组的测序计划并建立了相应的预测基因数据库,比较基因组学的研究表明,嗜热四膜虫较酵母等单细胞模式生物和人类具有更多的直系同源基因,其中就包括了58个与人类疾病有关的基因;作为先进的分子遗传学工具,四膜虫中已建立起一系列成熟的基因重组和细胞转染等分子遗传学操作方法和技术,使得在嗜热四膜虫中进行基因敲除/插入、基因表达抑制和基因过表达等十分方便快捷。同时,四膜虫还具有生长快速、培养简单经济、操作精确度高和可控性强等特点,是一种重要的单细胞真核模式生物。
 
然而,一直以来,有关四膜虫的社会认知度和关注度却远不如其他真核模式生物,直接导致了各国四膜虫研究投入的不足和四膜虫研究群体的减少。在我国,上世纪80年代是四膜虫研究的鼎盛时期,北京大学陈阅增先生和华东师范大学张作人先生等在四膜虫的有性生殖等方面取得了重要进展;90年代随着传统四膜虫研究小组陆续关闭或改变研究兴趣,我国四膜虫研究进入低谷。
 
进入21世纪,中科院水生生物研究所和山西大学等单位通过和国际顶尖四膜虫实验室的合作,使我国四膜虫研究重新得到快速发展。其中,和美国罗切斯特大学合作构建了世界上第一个纤毛虫全基因组基因表达芯片分析平台,完成了嗜热四膜虫3种典型生理或发育状态共20个时期的全基因组表达数据的采集和分析,为四膜虫功能基因组学的开展奠定了基础,被同行评价为纤毛虫分子生物学研究中的重要里程碑,以此为基础建立的四膜虫基因表达数据库已成为世界四膜虫研究的重要资源。
 
随着四膜虫后基因组时代的到来,希望2009年的诺贝尔生理学或医学奖能真正引起各国对四膜虫和相关研究的关注和支持,我们共同期待着小小四膜虫在下一个10年对科学研究的又一巨大突破!(作者系中科院水生生物研究所研究员)
 
《科学时报》 (2009-11-6 A1 要闻)
 
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