“大头儿子”与环状RNA

1953年，克里克和沃森提出中心法则——唯一以法则命名的生物学理论。自问世以来，这条法则经十余年反复验证，被写入初高中生物学教材，其重要性足以与万有引力定律媲美。万有引力解释了宇宙中星辰的神秘运转，而中心法则负责解释地面上生命世界的代代相传。

当中学生们被法则所困扰的时候，科学家们却正在实验室中悄悄地改写它，这缘于法则对RNA的角色定位出现了重大误差。

法则中包含三大巨头：DNA、RNA和蛋白质。 RNA显得十分尴尬，它只是承上启下沟通DNA和蛋白质的世界，难以获得人们的尊重。然而，当“市侩”的分子生物学家们将研究的目光从简单的大肠杆菌那里转向更加复杂的真核生命世界后，RNA开始熠熠生辉。第一个带来诺贝尔奖的RNA，是如今被称为核酶的一类特殊RNA，它拥有曾被认为蛋白质才具有的催化能力，这一发现对研究生命起源十分重要。我们从何处来向何处去，这样的终极问题总是能引来关注的目光，即便这目标过于宏大，生老病死总是难以回避。而RNA角色的新定位，和这两大问题都密切相关。

巨大的头部是人类立足世间的根基，其实也是哺乳类动物的重要特征。如何发育出一个大脑袋来，其中当然涉及到一些关键基因的出现，不过科学家们也发现了一类特殊的RNA，它们和其他RNA相比很短，属于微RNA，却拥有控制相关蛋白质合成数量的功能。这一发现立刻让此类RNA身价倍增，因为蛋白质数量的变化和太多疾病相关联。如果我们能人为干预这个过程，一些不可能治疗的疾病，也就有可能获得一种简单的解决方案。  

这一切和大头儿子以及环状RNA又有何关系？科学家们发现，哺乳类动物大头的发育基础之一，依赖一种被称为微RNA-7的分子，如果没有它在关键时刻抑制某些基因的表达，哺乳类动物就无法得到它们赖以称霸世界的智力。在实验室中把正在发育的大脑皮层中的这类RNA干掉，你就会得到一只小头老鼠。实验结果告诉我们，在演化的历程中，要想获得一个大头，并不是简单地获得一些新的基因就行了。还涉及到抑制某些基因的表达——一些重要的但关键时刻不应该发言的“老古董”基因。

不过，“老古董”能够传承下来，当然也有其存在的价值。即便对人类而言，头也并非越大越好，这不仅仅是美学问题，更关涉生死。过大的头容易引发致死性的难产，而作为“耗能大户”，在食物供应匮乏时更是增加了饿死的风险，除非大脑的消耗小于它能够找到的食物，否则拥有一个太大的头是非常不合算的。

哺乳类动物的身体如何来控制这一过程，以获得大小合适的头颅？谁来控制这些微RNA的功能呢？是其他微RNA吗？让科学家们大吃一惊的是，生命系统使用了另外一类独特的RNA——环状RNA。一般来说，只有原核生物的DNA是环状结构，而RNA无论在真核、原核中都是线状结构。研究发现，它们像海绵吸水一样，可以吸附细胞中出现的微RNA。

环状RNA系统的发现，给我们提供了一个控制微RNA的工具。对RNA世界了解的逐步深入，不仅可以解决一些演化论上的重大难题，也必然会给大多数人的生活带来影响。比如在疾病的治疗和预防上，以及如今争论不休的转基因作物育种技术上。如果不需要转入任何新的基因就能改良作物，阻力就会更小一些吧。

（作者为泸州医学院副教授、科普作家。“三思逍遥”关注生命科学领域的动态和热门话题。）