挑戰傳統假設，研究揭示細胞有非基因組信息系統

美國莫菲特癌癥中心科學家一項新研究提出，細胞擁有一個此前未知的、獨立于基因組的信息處理系統，使它們能夠對環境變化迅速作出反應。相關論文發表于最近的《交叉科學》（iScience）雜志。

圖片來源：《交叉科學》雜志

幾十年來，科學家們一直將DNA視為細胞信息的唯一來源。這個DNA藍圖指導細胞構建蛋白質并控制其基本功能運作。現在，莫菲特癌癥中心迪佩什·尼若拉團隊發現了一種非基因組信息系統。這一系統能夠與DNA合作，使細胞能從環境中收集信息并對變化迅速作出反應。

這項研究的重點是離子梯度在細胞膜上的作用。離子梯度由專門的泵維持，需要消耗大量能量來產生不同的跨膜電勢。

研究人員認為，這些梯度構成一個巨大的信息庫，使細胞能夠持續監測環境。當細胞膜上某個點接收到信息時，它與離子特異性通道內專門的門相互作用。這些門隨后開啟，使離子沿預先存在的梯度流動，形成通信通道。離子通量觸發膜附近的一連串事件，使細胞能夠分析并快速響應信息。當離子通量增大或延長時，會導致微管和微絲自組裝成細胞支架。

一般而言，細胞支架網絡為細胞提供機械支持，維持細胞形狀或幫助細胞運動。但研究人員指出，細胞支架中的蛋白質也是極好的離子導體，使細胞支架能夠作為一個動態細胞內布線網絡，將基于離子的信息從膜傳遞到線粒體、內質網和細胞核等細胞器中。這個系統可在局部對特定信號作出快速反應，也可對更廣泛環境變化產生反應。

這項研究挑戰了生物學中的隱含假設，即基因組是唯一的信息來源。他們提出了一種全新的信息網絡，可實現細胞生存所需的快速適應和復雜通信。這種信息系統可能深度參與了細胞間信號傳導，從而使多細胞生物得以發揮功能。