囊泡和上帝粒子
作者 :  谢飞

  看文章之前,先给同学们做个小测试:看到本篇文章的标题,你会想到什么呢?   呵呵,难度是不是有点大啊?   如果关注每年诺贝尔奖的人,就会知道,囊泡和上帝粒子,可是今年诺奖的关键。
  如果你还不清楚囊泡和上帝粒子是怎么回事,就跟着一起来了解一下吧。
  在电子商务高度发达的今天,快递员在各地的大街小巷中穿梭,把包裹为人们快递到家。在我们身体内,也有不少“快递员”在忙忙碌碌地输送着各种物质,有的是营养物,有的是垃圾,有的甚至是毒素。其中有一类“快递员”专门帮助细胞运输物质,这个“快递员”的名字叫囊泡。
  说到囊泡,还得从细胞膜说起。细胞膜,就是细胞最外边的那层边界。以前人们一直很困惑,细胞膜是怎么组成的呢?后来经过研究发现,这层膜是由一类叫“磷脂”的特殊的分子构成。磷脂分子的样子很奇妙,它有一个“脑袋”,这个“脑袋”可以溶解在水里;它还有两条“小尾巴”,而“小尾巴”不溶于水。
  于是,这些磷脂分子们,手拉手,分两层:外层的磷脂分子头朝外;内层的磷脂分子头朝内。
  这样,它们不溶于水的尾部就形成了一个隔绝内外液体环境的薄薄“油层”!这层可以流动的薄薄的油膜,就是细胞膜。
  细胞膜就像一个表面布满了油层的水滴。而这个水滴不时会脱落下一个更小的、包裹着油膜的小“水滴”。这个更小的“水滴”就是囊泡。当囊泡遇到了相对应的细胞,就会和它碰撞在一起,合二为一。而在这个过程中,物质被从一个细胞传递到了另一个细胞。
  长期以来,囊泡一直被视为细胞运输系统的关键部分。但囊泡如何把物质在正确的时间传递到正确的地点,一直是个谜。美国和德国的3位科学家对此进行了深入研究,他们因此获得了2013年诺贝尔生理学或医学奖。
  谢克曼发现了囊泡的基因秘密
  早在20世纪70年代,谢克曼就对细胞内的组织运输系统很着迷,他决定用酵母作为模型系统,研究其遗传基础。通过研究,他发现由于某些基因的变化,会导致囊泡堆积在细胞的特定部位,造成类似公交拥堵现象。通过逐步定位这些基因,他发现了3类调节囊泡运输的基因。
  他的研究成果极大促进了现代生物、制药工业的发展。
  罗斯曼发现了囊泡与细胞膜结合的秘密
  罗斯曼发现一种蛋白复合物能使囊泡与目标膜进行对接、融合。在融合过程中,囊泡和目标膜上的蛋白以拉链的方式相结合。
  囊泡融合如何精确被控制,苏德霍夫给出了答案
  20世纪90年代,苏德霍夫对大脑内神经细胞是如何相互沟通的很感兴趣。传递信息的物质被称为神经递质。这种特殊分子正是由囊泡负责运输至神经细胞的细胞膜上,并能在准确的时机获得释放。
  科学家们此前便已经知道钙离子参与了这一过程,后来苏德霍夫在神经细胞中找到对钙离子敏感的蛋白质。他还揭示了这种蛋白质的作用原理:它会对注入的钙离子做出反应,并控制邻近的蛋白质迅速让囊泡与神经细胞的外部细胞膜相结合,然后迅速释放信号物质。
  诺贝尔评奖委员会在声明中写道,3位获奖者的发现,让我们了解到细胞生成的物质如何及时且精确地在细胞内传递。从酵母到人,不同的生物体利用相同的机制进行囊泡运输和融合。就像现实中的快递员会出错一样,囊泡也会因为种种原因出错,有的“罢工”不运输物质,有的运输能力减弱,有的会运错物质。这些紊乱的囊泡会让人们生病。
  囊泡秘密的发现帮助研究人员更好地了解了多种疾病,如帕金森病、脑神经功能障碍和免疫系统紊乱等。3位科学家的研究可让人们准确清楚地认识相关疾病的发病机理,并为寻找治疗靶点提供了理论支持,从而使人类更好地战胜疾病成为可能。
  当你站到电子秤上称体重时,你可能会气恼:最近的体重貌似又增加,看来晚上真的不能吃太多。牛顿是不是也曾为体重烦恼过呢?没人知道。不过他却为质量是什么困惑了很久。
  质量是怎么来的呢?爱因斯坦曾经鼓捣出了“能量=质量×光速2这样的公式,可也没搞清楚质量究竟是如何产生的。
  希格斯等人预言,存在一种玻色子,能够使物质带有质量,这种玻色子就是“希格斯玻色子”。按照他们的推测,137亿年前,宇宙在爆炸中诞生,初成之时,所有的粒子都以光速在空间中运动,包括希格斯玻色子。之后,随着宇宙的冷却,希格斯玻色子冻结形成了均匀的结构。这时候,它们的存在阻碍了一种叫做费米子的粒子的运动,使这些粒子减速,然后具备了质量,而玻色子则不受影响。
  这个说法显然会让很多人如坠云里雾里,更有英国官方征集一个可以让政客们看得懂的比喻,于是有了这样的说法:有一间屋子,政客们均匀的分布在里面,当一个普通人经过时,没人关注他,他没有任何阻力地通过了屋子;可当首相到来时,这些政客们则会因为各种原因围拢过来,聚集在首相的周围,使首相不得不停下来减速……

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