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专家解读2017年诺贝尔生理学或医学奖—新闻—科

发布时间:2017-12-04 阅读:

  专家诠释2017年诺贝尔生理学或医学奖 - 新闻 - 科学网

  10月2日下午,2017年诺贝尔生理学或医学奖正式公布。三位科学家Geoffrey Hall,Michael Rosbach和Michael Young分享了这个奖项。并让他们得到这个荣誉,是关于生物昼夜节律调控的分子机制的研究。

  解密生物钟操作机制

  可以说,这三位学者的工作,让我们对生物钟有了直接的了解。华中科技大学张洛英教授告诉“中国科学报”记者。

  在二十世纪七十年代,两位美国科学家西蒙娜·本泽(Simone Benzer)和他的学生罗纳德·考普卡(Ronald Koopka)发现,果蝇中一个未知基因的突变确实破坏了其昼夜节律。这个基因被称为循环基因。

  十多年后,在美国布兰代斯大学任教的罗斯巴赫和霍尔开始一起研究果蝇的昼夜节律。 1984年,他们成功地克隆了循环基因,在基因附近得到了基因组DNA。同年,美国洛克菲勒大学的杨也获得了这块DNA。在竞争过程中,两组科学家独立确定了前三个循环基因突变体的DNA变化。

  他们经过30多年的研究,专注于黑腹果蝇(Drosophila melanogaster),发现时钟苍蝇是由一小组基因形成的。其中六个基因首先在Michael Young的实验室中发现,任何生物钟基因的突变都可能延长或缩短生理周期和分子生物节律的节奏,或者完全消除这些节律.Michael Young的实验室使用寡核苷酸微阵列研究时钟控制的基因表达程序,它代表所有14,000个果蝇基因。

  果蝇昼夜节律钟的核心部分大约有十个基因,其中绝大多数是由三人组发现的。不仅如此,他们还建立了这些基因的工作循环。 Zhang解释说,基因主要是转录调节因子,通过转录和翻译等生物过程循环,通过负反馈模式自我调节。

  尽管这种模式在果蝇中首次被观察到,但很快发现在其他动物和植物中常见类似的环。苏州大学苏州大学基因组资源中心主任徐迅提到,在17世纪,人们观察到了生物钟的变化。然而,直到20世纪80年代,关键基因才被确认,这要归功于三位科学家的发现。

  基础科学研究的典范

  徐旭似乎对生物钟的研究确实是当之无愧的。所有的生物都有一个生物钟。生物钟调节10%-40%的基因。它也影响各种生理过程,如血压,血糖,睡眠和新陈代谢。这些系统都没有与生物钟基因具有相同的广度。

  许勇告诉“中国科学”记者,阐明生物钟机制的意义。首先,这项研究可谓是基础科学研究的一种模式,时钟的出现,是为了让身体预测环境的变化,保持身体的稳定状态,最终提高生存能力。人体的输入系统将包括昼夜变化等环境信息,输入基因,然后将其整合的节奏,最终输出到每个生理过程。而且,它的准确性,在数学建模和系统控制方面都有优势。

  浙江大学医学院院长段树民说,生物节律是大量有机体(包括植物甚至细菌)的生物适应外部环境的现象和结果的演变。地球24小时轮换周期的日变化对生命活动有重要影响。因此,许多生物已经演化出他们的生活活动的内在节奏。如动物的睡眠,血压,体温,激素分泌,代谢活动都有昼夜节律的变化,而这些节律的控制是以大脑为中心的。

  有趣的是,虽然生物钟是大脑的重要功能,但三位科学家主要是遗传学家而不是神经科学家。他们认为生物钟是由体内一些基因控制的,并通过基因突变筛选成功鉴定了生物钟的关键基因。这也反映了跨学科科学对神经科学发展的重要性。

  诺贝尔奖新闻发布会评论说:这一重大发现发表后,昼夜节律生物学已经发展成为一个广泛而高度活跃的研究领域,对人们的健康和幸福具有重要意义。的基因,不仅阐明了生物钟的调控机制,而且对行为和遗传学领域也有重大影响。

  成就来自爱情

  霍尔荣获2003年美国遗传学会奖,同年当选为国家科学院院士。他曾计划在Elmhurst学院学习医学。然而,在大学期间,他发现他对医学的好奇逐渐被生物学的基础科学所取代。

  霍尔因此转移到了生物学,并在果蝇研究员菲利浦·艾夫斯的指导下开始了相关研究。因此,他对果蝇的研究还在继续。他们说,果蝇的性状很好,因为它们很小,可以大规模地处理;他们足够大的观察;并且足够简单以产生大量的数据,但不是那么简单而乏味。

  当他回忆起自己的职业生涯时,他真诚地称赞了从聋人本科教师到内战学者的所有见过面的人,更不用说谦虚优雅的果蝇。他们是非常复杂的生物,非常微妙和有趣。他描述了这一点。

  张罗英的博士生导师曾有玫瑰巴蜀大学生,据他介绍,玫瑰巴蜀是一个非常严谨细致的学者,从实验室的管理到学生的教育,我们都考虑到了各个方面的细节。与此同时,他的科学投入水平也令人印象深刻,有一次当他在实验室突然发生心脏病发作,医护人员来到医院求救时,他并没有忘记督促队员再等他,他还有一些事情要做。

  在2015年的亚太果蝇研究大会上,张和张一起分享了彼此在生物钟上的工作,作为世界着名的科学家,他没有一个好的框架和良好的沟通。听别人这么形容他。张洛英说。

  在英国国际生物节律大会上分享他们的想法和讨论学术问题的徐英对迈克尔·杨的印象是他们第一个在生物节奏领域吃螃蟹的人,他们的成功是勇气和运气。。。

  目前,钟表的核心分子机制已经清楚的阐明。科学家们将研究重点放在上游和下游问题上:一方面昼夜节律调节我们的各种行为和昼夜节律,另一方面调节昼夜节律的因素是什么?

  据了解,杰弗里·霍尔,迈克尔·罗斯巴赫和迈克尔·扬将分享900万瑞典克朗(110万美元)。去年的奖金是800万瑞典克朗,今年上涨了12.5%。

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