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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,笔者采访了张辰宇。

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,张辰宇的团队先找了一帮人,抽他们的血,在里面寻找植物微小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。

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。

[水稻(Oryza sativa)微小RNA MIR168a 的二级结构。图片来源]

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。

本文为修改版,已发表于果壳网 健康朝九晚五主题站 《大米的逆袭:植物操纵了我们的身体吗?》。感谢网友Boston和[S]Kaelthas对文章的指正。老猫 对此文亦有贡献。

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90 Responses to “大米的逆袭:微小RNA操纵了我们的身体吗?”

  1. 扁平足说道:

    cooooooooooooooool!

  2. Sheldon说道:

    预言:3年内将会有相关保健品出现在市场上

    • lyem说道:

      怎么还要预言呢?

      珍奥核酸激动死了,咸鱼即将翻身了。〔我看了前面几段就立刻想起它了〕

  3. Hannibal说道:

    不错,不过感觉这个怎么像是旧闻。。。和那啥疯牛病不是差不多的个事么?都是逆袭~疯牛病更nb的是蛋白质的逆袭~另外市面上好像的确有这类原理的保健品,效果怎么样不太清楚。

  4. beedenis说道:

    期待准晶。。。。。

  5. 123@21cn.com说道:

    很清新的科文,很好让人接受和理解

  6. jason说道:

    中国的科研都是保健品驱动的。。。这个也只能说明中国人大米只的多,或者说转基因大米真的在转基因,国外非大米为主的人群不见得会是这样吧,结论不普适。

  7. zjqmufeng说道:

    这个转基因影响人可能是真的了???

  8. 寂静之诗说道:

    肝细胞和囊泡融合是一种类似于内吞的机制吗……

  9. coy说道:

    坐等反转基因分子砸场

  10. iamqk说道:

    人类对基因的认识还是停留在初级阶段,所以现阶段的转基因还是不安全的

    • paradox说道:

      人类对量子力学的原理了解也不怎么多,所以一切涉及量子力学的东西都不安全,现在CPU制造和生产已经涉及量子力学了,所以电脑手机之类的东西统统不能用,所以这条评论不会出现在网站上。因为缺乏前提条件,所以我的结论是错的,所以你的评论可以出现在网站上,所以我又有前提条件可以继续以上推论了。

    • paradox说道:

      多推了一步,如果不安全的东西也能用,以上推理统统作废

  11. 哑觉说道:

    小鼠喂过食物以后,到底是用什么做对照来锁定是由miRNA引起肝脏LDL水平变化。给一组小鼠喂米,一组喂拒绝食物,如果是食物中糖引起代谢不同呢?为什么不做一组注射对照?

  12. Fire说道:

    现在好像做植物逆境miR 不是很多吧

  13. 独角大仙说道:

    又来了……

  14. Atry说道:

    干嘛不直接做人体试验呢?一组人吃大米一组人吃面包,喂个几天然后抽血化验即可。

    • 空间端点说道:

      人体研究需要遵守GCP规范,方案要先通过伦理审查,还必须在有资质的临床研究机构进行,南京大学生命科学院肯定是不能做的。

  15. 大型熊类说道:

    动植物生来又不是给人吃的。很正常。

  16. 黑白说道:

    或许中国的第一个诺贝尔生物学奖就此产生

    如果这项研究继续延伸,并有广阔应用的话

    • 拼音佳佳说道:

      如果可以做成口服注射的药剂,用于某种疾病的治疗或者延长寿命什么的,这个发现获得诺贝尔奖貌似实至名归的事啊.

  17. 蝎者说道:

    我在想装基因植物里面会不会有新的微小RNA。转基因作物是不是该验证一下。

    • 这是一个好问题。转基因转进去什么是有控制的。而且微小RNA的形成条件很苛刻,需要形成复杂的前体,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被预测出来,所以防患于未然也很容易做到。

      • K说道:

        有更多的资料可以提供吗?

      • 废无德说道:

        你能控制转入的位点很精确吗?假如在某个有潜在危害的基因起始点前方转基因了,强增强子导致这个潜在的危害基因大量转录表达,结果会如何?

  18. 银河阿库拉说道:

    RNA哪有那么顽强啊……RNase到处都有,一不小心就分解了。

    • LRZ说道:

      不奇怪吧?不是说有些蛋白质能整个通过小肠,甚至都不变性!不过为啥这些微小RNA能活下来,其机制也能算个研究方向吧?

    • 张辰宇他们也论证了,植物的miRNA当然一大部分不会保留下来(所以2000多种只能检出40多种),剩下那些含量也有很大的减损。只是还是会有剩下的……他们推测,这些miRNA能保留下来可能有种种原因,末端甲基化可能是一种。

    • 废无德说道:

      miRNA不是普通RNA那么容易分解。

  19. 计算机毕业设计说道:

    好快长假结束了,明天开始上班了。

  20. zmn0079说道:

    寄生前夜!?

    • 小宣宣说道:

      若干年后的某天黄昏,太阳就要落山,摩天大楼的影子逐渐拉长。空无一人的纽约街道上,威尔史密斯独自一人驾着越野,紧张的摸了摸身边的散弹枪……哦,副驾驶还有他忠实的老活计:猎犬汤姆。。。

  21. 雨之小狐说道:

    很有趣的实验结果啊,值得深入研究,这算是潜在的重大新发现啊

  22. 哑觉说道:

    质疑了下他们的研究方法不必要删啊。科学真理自然是越辩越明。

  23. 这很轻松说道:

    言过其实,所谓自然选择,物竞天择就是体现在这个地方。为什么中国科学家客观性总是被感情主导?

  24. 徐阳说道:

    如果是真的,那么转基因食品更不敢吃了

  25. 不错说道:

    转基因大米 有用武之地了

  26. nsdwn说道:

    这个研究结果是否可以证明转基因食品可能存在尚不了解的安全隐患?

  27. youknow说道:

    那些转基因食品更加可怕了 本来只是担心他们会产生毒物 现在连基因本身都可能有毒

  28. 木有名字说道:

    正好相反,现在转基因技术可是头顶青天了,因为可以宣扬靠技术手段剔除有害基因

  29. huyun说道:

    这个是否是中医药的一个研究方向?

  30. 这件事和转基因没关系,上面已经回答了。
    另外,中药起作用的肯定优先是那些大分子。miRNA在中药作用里占多大分量,这方面研究本文并不涉及,不要过度延伸。而且miRNA经过人的消化,有的有,有的没有,即使有,毕竟是一种容易降解的小分子,“药量”怎么控制?我对此深表怀疑。

    • vx13说道:

      http://www.infzm.com/content/63729
      “他们还发现,中药在经过煎煮之后,药汤里的微小RNA的浓度很高。给小鼠喂药之后24小时,就发现小鼠肺部相应的微小RNA浓度增高。他们认为,这些发现为在传统的中草药中发现一类全新的活性分子提供了依据。”
      《南方周末》的采访中已经出现这个说法了。

    • K说道:

      microRNA在消化道里的半衰期,有这种资料吗?

  31. 阿丹说道:

    这不是什么坏事 是动物适应自然的正常反应 如果动物完全不受外界影响 或许早就挂了。。。好事呀 好事

  32. firstrose说道:

    如果植物的miRNA通过某种奇妙的机制从消化过程幸存下来并影响人的某些生理功能,至少可以推论出它们在某种程度上和人体的某些miRNA/DNA/RNA的残片(?)类似甚至相同。

    这样就引出一个问题,miRNA的起源可以追溯到什么时候?

  33. 唐杨说道:

    建议“抽他们的血”改为“取他们的血样”

  34. 异教徒说道:

    是不是要少吃点大米呢?

  35. LGAO说道:

    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。

    这段没看明白。

    • renard说道:

      同没看明白。张的团队取志愿者血样到底有木有检测到高水平的MIR156a?

  36. zeroieme说道:

    中医早有五谷性味归经功效不同的认知。

  37. 郭康康说道:

    不知道说“转基因对人类无害”的专家对此有何评论?

  38. 真狗熊说道:

    估计这个被某些人一解读,就会变成转基因作物会吃死人的证据了……

    • frnk说道:

      吃死人不至于,但如果这个研究结果属实,转基因食品当然就是对人体有不同的影响了(相对于普通大米)。

      至于影响是好还是坏,就不知道了。

  39. 菜刀说道:

    面食在补充体力上明显强过大米饭

    《印祖文钞》上有说:

    复蔡契诚居士书一
      先后天衰弱,当以善于保养为事。若欲靠食物滋养,食素人宜多吃麦。食麦之力大于米力不止数倍。光吃了面食,则精神健壮,气力充足,音声高大。米则只可饱腹,无此效力。麦比参力尚高数倍。有钱人服参,乃是钱无处用,故作此消耗耳。非真能补人也。又大磨麻油,亦补人。小磨麻油,以炒焦枯了,力道退半。人但知香,实则是焦味耳。莲子,桂圆,红枣,芡实,薏米,皆可滋补。岂必须血肉,方能滋补乎。总之皆不如麦之力大。如不能吃,则兼带著吃。久则自知,亦自好吃矣。

  40. 阳文锋说道:

    如果此研究被证明是确实的,张辰宇必得诺贝尔奖金。

  41. 阳文锋说道:

    如果此研究被证明是确实的,张辰宇必得诺贝尔奖金。

  42. aa说道:

    基因能透过肠道?基因能透过细胞膜?
    总感觉这像是民科

    • 疯和尚说道:

      如果能被多个不同的课题组重复出来,可就不是民科而是炸药奖候选了。。。。

    • 疯和尚说道:

      没有实验,只有胡扯,才是民科,有猜想,然后设计实验进行验证,这是科学的做法;那些以此实验推论转基因必然有害的就是标准民科,因为按照目前国际(包括天朝在理论上)通行的做法对转基因作物也是每种一验,全部实验做过了才能放行,稍有怀疑就叫停,而不是笼统地说转基因有害或无害。

  43. 疯和尚说道:

    今天和一个朋友聊起这个发现来,他还蛮兴奋地说,好啊,这给做转基因水稻提供了新思路,做一个把编码这个miRNA的基因敲出掉的品种,肯定大卖!!

  44. 疯和尚说道:

    突然想到还有几个疑问:1.怎样排除这些miRNA系人体自身产生的可能性??2.以现有结果推论,在以稻米为主粮和以小麦为主粮的人群中,这种miRNA的含量应该是有差距的,这个实验有没有做??3.这个miRNA在水稻中原本的抑制对象是谁??有什么作用??这些都是挺有趣的方向啊!!

  45. William H.Wei说道:

    这个太有划时代意义了,等进一步研究结果。。。。

  46. fmt说道:

    这个研究很有意思,还需要跟深入的研究
    炸药奖有希望了

  47. clone说道:

    是不是意思说人类人为的造出了一种“类病毒”?并且由原来的只对植物产生影响而现在开始对哺乳动物产生影响了?记得以前有人做过类似的试验,已经基本认定已知的类病毒存在人体内

  48. 吼海雕说道:

    最后一段话写的真好。

  49. 小白说道:

    突然联想到云无心的那句:
    ”动植物生来不是给人吃的“

  50. 小白说道:

    这一部分看得有点疑惑:
    ”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。“

    这个MIR156a到底人体内发现了没有啊? 是前人声称发现过,而张辰宇团队没有吗?

  51. 阳泰说道:

    用同位素标记RNA,再跟踪不就成了吗?

  52. 好奇说道:

    那么,先父遗传是存在的!

  53. 松鼠说道:

    刚刚粗略的看了一下原文,有点没太明白,求解答
    1.怎么证明这两种microRNA是植物中特有的,动物中不存在呢?文章开始部分我反复看了一下,好像没提到这个
    2.为什么不做放射标记植物中RNA,然后喂食-检测的实验呢?这不是能直接证明动物中的RNA是来自摄入的食物的吗……(好像是没做吧)
    问题可能有点白痴,大家谅解啊><

    • 混吉说道:

      从张教授等人开始研究血清microRNA的时候就做了深度测序,在他们分析血清microRNA深度测序的结果,惊讶的发现也有植物microRNA存在,而且是完整的序列,及有相当高的拷贝数。由于植物的microRNA与动物的基因组的序列没有100%的一致序列!因此可以认为动物血清中发现的植物microRNA绝对是植物的,而不是动物内源性microRNA或动物内源性RNA碎片。

      http://www.ebiotrade.com/newsf/2011-9/2011921134641159.htm

  54. 欺负大象说道:

    奇怪的是为什么不做同步的实验 检测用烧熟的米饭喂养的老鼠体内 该miRNA的水平呢

  55. 詹蕾说道:

    这样看来,要是被证实的话,中医中的中药倒是很有应用的分子水平的意义哟!原以为仅仅是化学水平在发挥作用,原来有比分子更猛的RNA呀!!

  56. 最低分说道:

    这个实验说服力太小,太多因素都被忽略了。

  57. q962599说道:

    面食都是小麦做的吗?是不是吃面食能好很多

  58. 沈锦虹说道:

    有一个很关键的问题,实验里用的是生食,但人吃的都是经过>100℃高温蒸煮、爆炒或者煎炸过的,这些小RNA或者DNA神马 早已降解为小分子前提物质了,哪里还有完整的microRNA呢?

  59. 周明玮说道:

    原来植物的基因会影响人类的基因,看来转基因食品的发展还是要慎重呀!

  60. 流氓说道:

    新的伪科学!!!!!!!!!!!!

  61. cells说道:

    谢谢!谢谢作者,我非常喜欢!

  62. 君子不语怪力乱神说道:

    一般认为,体外的RNA酶足够使它降解失活。你的手上、消化道里,RNA酶分布是很广的。不过这篇文献给出的提示是,可能存在这样的miRNA,它不能被RNA酶识别和降解,它的生理活动范围也就扩大到了体外,或者说这样的miRNA降解的半衰期远长于其他种类的RNA。文献中并没有提到,这些肠道中存活下来的miRNA在结构上有什么特点,这与常规的miRNA的比较,可能是体外miRNA功能研究的突破口。

  63. [...] 本文引用自科學松鼠會[2011-10-07] [...]

  64. Kingold说道:

    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

    这句话看不懂啊,不是说已经发现了“MIR156a”的踪迹吗?怎么又不见踪迹?是说小麦的MIR156a在人体内不见踪迹吗?那在这里的MIR156a前头加个“小麦”多好。那么,不同植物有不同MIR156a?

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