《细胞》重磅：颠覆认知！科学家发现代谢减缓50%竟能抵消特定致死突变的不利影响，代谢与发育的关系远超想象丨科学大发现

摘要：当代谢水平很高，机体想要快速长长长的时候，这些抑制基因就集体出动，尽量保障发育过程走在正规上。要知道，我们一直认为microRNA是发育中不可或缺的，但是这项研究发现，降低代谢竟然能让完全没有microRNA的果蝇正常发育到成虫。

生命是一张由数万个基因共同编织的网络。

打个比方，它就像一个有超多变量调控的方程，面对一般的小bug，它也有自我调整能力，但漏洞一旦超过这个范围，就会导致整个程序的崩塌。

如何避免全盘崩溃？你可能想不到，最简单的答案竟然是，放慢运算速度。

图源 | elife.org

近期《细胞》杂志上发布了一项颠覆认知的新研究[1]。来自美国西北大学的科学家们发现，降低果蝇的代谢水平竟然就可以避免某些突变表型的出现，甚至可以完全绕过致死突变的不利影响。

要知道，我们一直认为microRNA是发育中不可或缺的，但是这项研究发现，降低代谢竟然能让完全没有microRNA的果蝇正常发育到成虫！用通讯作者自己的话说，“这颠覆了我们所知的一切发育范式”。

研究者提出，这是由于基因网络内部的“反馈控制”。当新陈代谢减缓，机体就有了更多的时间去纠正错误。这些基因突变的果蝇在正常速度下发育，就会出现问题；当降低速度，虽然生长变慢了，但是发育完全正常。

研究者利用数学模型模拟了基因网络的多层调控。在降低50%代谢的情况下，数百个致死突变都无法发挥它们应有的“杀手本色”。

这有助于解释，为什么工厂里饲养的“速成鸡”会出现更多的发育问题，而热量限制又为什么与长寿有关。

再想得远一些，基因这种反馈调控，能够让机体适应更广泛的代谢条件。生命得以穿越进化史上环境不同的时期，反馈调控功不可没。

在不同的代谢和突变条件下，调控网络有波动

先来说说生命是如何开始的吧。

机体的发育是一系列复杂的事件，包括细胞分裂、生长、分化、运动、凋亡等等，这些事件在时空尺度上的有序性保证了各种功能的正常运转。说到底，各种不同的细胞都起源于祖细胞，它们的分化是由基因表达的变化驱动的。各种基因调控因子，比如说转录因子，依序被激活和抑制。它们之间的相互作用，够成了庞大恢弘的基因调控网络（GRN）。

总的来说，发育的秩序和速度是一个物种的固有属性，小孩子大多1岁左右开始学会说话走路就是这个道理。但是在某些外部环境条件的影响下，发育速度也会发生变化。比如，很多变温动物的发育都受到温度的影响。又比如，对包括人类在内的许多物种来说，饮食摄入也会影响到机体的生长速度和发育速度。

可见，基因调控网络是有“弹性”的。

只不过这张大网明显弹性有限。人类已经培育出了能够快速生长的肉鸡品种，但它们发育周期缩短的同时，也更常出现肌肉和骨骼的发育异常；部分人类和动物在发育早期因种种原因遭遇延迟，那么它们随后会代偿性地超速发育，这个过程往往与各种发育和生理缺陷相关。