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了解细胞:生命诞生的基本组成部分

Posted on 2022-11-28

在他的最新著作中,肿瘤学家和著名作家悉达多·穆克吉 (Siddhartha Mukherjee) 将他的叙事显微镜聚焦在细胞上,细胞是复杂系统和生命本身产生的基本组成部分。正是细胞的协调让心脏跳动,细胞的专业化创造了强大的免疫系统,细胞的放电形成了思想。 “我们需要了解细胞才能了解人体,”慕克吉写道。 “我们需要他们了解医学。但最重要的是,我们需要细胞的故事来讲述生命和我们自己的故事。”

他的叙述《细胞之歌》有时读起来像一本巧妙编写的生物学教科书,有时读起来像一本哲学小册子。 Mukherjee 从显微镜的发明和细胞生物学的历史起源开始,并从中深入研究细胞解剖学。他检查了细菌等外来细胞的危险,以及当它们行为不端、被劫持或失败时我们自己的细胞的危险。然后他进入更复杂的细胞系统:血液和免疫系统、器官以及细胞之间的通讯。 “人体作为合作细胞的公民,”他写道。 “这种公民身份的瓦解使我们从健康变成了疾病。”

在每一步中,他都小心翼翼地从发现细胞功能到它们所具有的治疗潜力之间划清界限。 “髋部骨折、心脏骤停、免疫缺陷、阿尔茨海默氏痴呆、艾滋病、肺炎、肺癌、肾衰竭、关节炎——所有这些都可以被重新理解为细胞或细胞系统功能异常的结果,”Mukherjee 写道。 “所有这些都可以被视为细胞疗法的场所。”

例如,了解电流如何影响神经元,导致了使用深部脑刺激治疗情绪障碍的实验。而 T 细胞,这种在人体中穿行并寻找病原体的“挨家挨户的流浪者”, 正在接受抗癌训练,因为医生们更好地了解了这些流浪者如何区分外来细胞和“自身”细胞。

穆克吉因其 2010 年的著作《百病之王》获得普利策奖,是一位引人入胜的作家。他巧妙地挑选出人物角色和特殊的历史细节,这些细节将吸引读者并让他们通过枯燥的技术部分。以他关于玩弄早期显微镜的业余和学术科学家的长篇演讲为例。在对镜头的描述和学术上的小打小闹(有些东西似乎是永恒的)中,穆克吉补充了一个令人愉快的淫秽轶事,在 17 世纪,荷兰商人和显微镜爱好者安东尼范列文虎克将他的望远镜训练在他的自己的精液和感染淋病的人的精液。在这些样本中,列文虎克看到了他所谓的“生殖器动物”和我们现在所说的精子,“像蛇或鳗鱼一样在水中游动”。

正如 Mukherjee 在科学发现和潜在疗法之间建立了清晰的联系一样,他也擅长通过案例研究和他在职业生涯中见过的患者的生动例子来展示这些疗法的高风险。 Sam P. 开玩笑说,当他走到洗手间时,他的快速转移的癌症就会扩散;和 MK,一个被神秘的免疫系统疾病折磨的年轻人,他的父亲冒着雪去波士顿北端买他儿子最喜欢的肉丸,然后把它们送到医院。

还有艾米丽·怀特海德 (Emily Whitehead),她小时候患有白血病,她的细胞储存在一个以《辛普森一家》中的角色小丑克鲁斯蒂命名的冰箱里。一些细胞经过基因改造以识别和抵抗怀特海氏病​​。这种称为CAR-T的疗法的成功预示着癌症治疗的变革,而 Whitehead 成为几个世纪以来科学研究的奇迹般的健康结果。 Mukherjee 写道:“她体现了我们想要进入细胞发光核心、了解其无穷无尽的迷人奥秘的愿望。” “她体现了我们渴望见证一种基于我们对细胞生理学的破译的新型医学——细胞疗法——的诞生。”

似乎涉足肿瘤学、免疫学、病理学、科学史和神经生物学还不够,Mukherjee 还提出了关于细胞疗法的伦理学、残疾的意义、完美主义以及在一个所有事物都被接受的世界中的真正重大问题。身体特征可能会改变——甚至生命本身的本质。 “细胞是生命的单位,”他写道。 “但这引出了一个更深层次的问题:什么是‘生命’?”我”

在某些方面,细胞是沿着这些许多蜿蜒、发散和交叉的路径行进的完美容器。细胞是一些令人难以置信的研究、发现和承诺故事的发源地,慕克吉给自己提供了充足的空间来研究各种生物过程和干预措施。但是,在试图涵盖细胞可以做的和做的一切——无论是隐喻上还是字面上——Mukherjee 最终未能以令人满意的方式充分探索这些深层问题。

他如此依赖隐喻也于事无补。细胞是“解码机”、“分裂机”、“陌生的航天器”。他将细胞比作“乐高积木”、“下士”、“演员、玩家、实干家、工人、建设者、创造者”。单单 T 细胞就被描述为“刑警侦探”和“狂暴的人群散发煽动性小册子”。更不用说 Mukherjee 从其他人那里引用的许多细胞隐喻。创建读者可以理解的图像是任何科学作家剧本中非常宝贵的一部分,但如此多的图像有时也会让人分心。

最后一节探讨了从细胞修补中受益的增强型人类的影响。 Mukherjee 澄清说,这些“新人类”不是电子人或拥有超能力的人。在这本书的开头介绍这个想法时,他写道,“我的意思是用经过改造的细胞重建一个看起来和感觉(大部分)像你和我的人。”但是,通过对干细胞进行工程改造,使糖尿病患者可以产生自己的胰岛素,或将电极植入患有抑郁症的人的大脑中,Mukherjee 认为我们已经从根本上改变了它们。他写道,人类是各部分的总和,但细胞疗法跨越了边界,将人转变为“新部分的新总和”。

这部分呼应了一个关于忒修斯之船的著名哲学思想实验。忒修斯乘坐木船离开了雅典,这艘木船在经过漫长的旅程后不得不进行修理。水手们移除了腐烂的木头并更换了破损的桨。当船返回时,原来的木头已经没有了。几个世纪以来,哲学家们一直在争论这艘船的性质:修理过的船与离开雅典的那艘船是一样的,还是完全是一艘新船?

同样的问题可能会被问及慕克吉的“新人类”。必须改变多少细胞才能让我们焕然一新?某些细胞比其他细胞更重要吗?还是人类拥有某种与生俱来的完整性——良心、灵魂——影响了这些计算?

穆克吉从未完全得出答案,但他的书名可能暗示了一个答案,让人想起沃尔特·惠特曼的《自我之歌》 ,一首对众生相互联系的颂歌。 Mukherjee 敦促科学家们放弃只检查孤立单元(无论是原子、基因还是细胞)的“原子论”,转而采用一种全面的方法来理解整个系统或一个存在。 “多细胞性一次又一次地进化,因为细胞在保留其边界的同时,发现了公民身份的多重好处,”他写道。 “也许我们也应该开始从一转向多。”

本文最初发表于Undark 。阅读原文。

图片来源:加利福尼亚大学旧金山分校的 Torsten Wittmann 来自 Flickr 上的 NIH

原文: https://singularityhub.com/2022/11/27/understanding-the-cell-the-elementary-building-block-from-which-life-emerges/

本站文章系自动翻译,站长会周期检查,如果有不当内容,请点此留言,非常感谢。
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