Deep Dive
Shownotes Transcript
梅尔文·布拉格和嘉宾们讨论了黏菌,这是一种生长在原木、牛粪和堆肥堆上的基本生物体。科学家们发现很难对黏菌进行分类:1868年,生物学家托马斯·赫胥黎问道:“这是植物,还是动物?它两者都是,还是两者都不是?”科学家们对它仍然有很多不了解。
伦敦大学学院定量细胞生物学教授埃莉诺·汤普森 格林威治大学微生物学和植物科学读者默林·谢尔德雷克 生物学家和作家制作人:伊莱恩·格拉瑟我们的时代是英国广播公司工作室的音频制作</context> <raw_text>0 这个英国广播公司播客由英国以外的广告支持。英国广播公司的声音、音乐、广播、播客。这是来自英国广播公司第四电台的《我们的时代》,这是您可以在英国广播公司的声音和我们的网站上找到的超过一千集中的一个。如果您向下滚动此版本的页面,您会找到一份与之相关的阅读清单。我希望您喜欢这个节目。
您好。如果您曾经在您的花园堆肥堆上,或在当地公园的倒塌的树木上看到过神秘的白色或黄色斑点,那么您就遇到过黏菌。这是一种单细胞生物体,科学家们一直难以对其进行分类。1868年,生物学家托马斯·赫胥黎问道:“这是植物,还是动物?它两者都是,还是两者都不是?”
尽管没有大脑,黏菌却聪明到足以找到穿过迷宫的最短路径,科学家们已经利用它来设计铁路网络,绘制外太空的暗物质地图,以及研究癌症、帕金森氏症和阿尔茨海默氏症的治疗方法。
和我一起讨论黏菌的是格林威治大学微生物学和植物科学读者埃莉诺·汤普森,伦敦大学学院定量细胞生物学教授乔纳森·恰布,以及阿姆斯特丹布赖尔大学和牛津大学的生物学家、作家兼研究员默林·谢尔德雷克。乔纳森·恰布,什么是黏菌?
它实际上是一个相当模糊的术语,包含许多不同的物种。它们表面上看起来非常非常多样化,但有一些共同的特征。通常是一个自由生活的单细胞阶段,四处吃东西,通常是细菌。但这些生物体也有制造孢子的能力,孢子具有抗环境性和休眠性,可以在发芽并再次产生单细胞之前持续数年。
现在种类繁多。有些东西真的只有十分之一毫米大小。其他的可以达到一米宽。这些就是你在腐烂的木头上看到的大东西。有些形式非常美丽。像狼奶这样的东西看起来像德国圣诞饼干。
还有狗的呕吐物,或者更广为人知的炒鸡蛋霉菌,看起来完全像那样。这是一种非常非常成功的物种类型,在进化过程中多次进化,而据我所知,可能只有一个类人猿分支。甚至有些细菌的生命周期也类似于黏菌。细菌的混合物,它们也具有单细胞阶段,可以聚集形成含有孢子的结构。
黏菌与其他生物体如植物、动物和真菌有什么关系?如果我们把生命之树简化为两个分支,我会为此挨打的,但有一个分支更像植物,另一个分支更像动物和真菌。现在,黏菌出现在这两个分支上。有些更像植物,有些更像动物。
例如,棘阿米巴更像植物。它们包括某些人类病原体,如脑阿米巴,而更像动物的则包括变形虫。这包括大量的非细胞黏菌和细胞黏菌。但在这些不同的群体中,例如,像变形虫这样的动物,看起来与像棘阿米巴这样的植物非常非常相似。所以有这个主题。这些特征在进化过程中多次出现。有多少物种?
我想我们可能不知道,至少有超过1000种,许多是非细胞形式的。是的。人们是什么时候发现它们的?据我所知,第一个被命名的物种是17世纪的狼奶。实际上,早在18世纪,就有人意识到这并不是,最初的反应是这是一种真菌。但直到另一个世纪之后,他们才根据形态意识到,它有点不同。它不像蘑菇。是的。
谢谢。默林,默林·舒格雷克,我们能否进一步了解这些黏菌的发现地、我们是否能看到它们以及它们的样子?只是给听众一个视觉地图,说明它们坐在什么上面、看着什么或刮掉什么。因此,你会在潮湿、通常阴暗的地方找到它们,例如在森林中行走时,在草地和原木上或在草地和树叶上。
在不同的阶段,它们看起来像不同的东西。在单细胞阶段,如果你有显微镜,你可能会认为它们是某种形状变化的斑点,有点像我们体内拥有的白细胞。所以是形状变化的单细胞生物。但随后它们聚集在一起,形成粘糊糊的触手状静脉网络,可能是粉红色、黄色或橙色。这些网络是
也在改变形状,但它们作为一个网络探索着它们的环境。它们看起来有点像,有时看起来像狗的呕吐物或炒鸡蛋或木薯布丁。但当它们产生生殖结构时,它们会聚集在一起。你会看到那些非常细的茎,几毫米高,上面
有一个球形的结构平衡在茎的顶部,或者是一个香肠状的结构平衡在茎的顶部。它们看起来真的很了不起。我的意思是,有些看起来像小星球,或像单个鱼卵,或像一种非常不熟悉的植物的种子荚,或像从小型囊中喷发的珊瑚。这真是太了不起了。我们被告知大约有1000种已知的黏菌物种。
它们分为两种主要类型:细胞型和非细胞型。它们是什么?让我们从细胞型开始。细胞型黏菌的大部分生命都以单细胞生物的形式存在,当情况变得艰难,食物变得稀缺时,它们会聚集在一起形成多细胞结构。但单个细胞保留其作为单个细胞的身份。这有点像,想象一下你小时候玩泡泡时,那些泡泡有时会粘在一起,但它们仍然存在,你可以在一堆泡泡中看到不同的泡泡。
现在,非细胞型的,当它们聚集在一起时,因为它们也从单细胞状态聚集到某种融合状态,当它们聚集在一起时,它们会形成一个巨大的细胞。这就像那些泡泡已经结合在一起形成一个带有单个外膜的大泡泡。所以这是一种从单细胞状态离开并进入合并状态的不同方式。
埃莉诺·汤普森,让我们继续谈论这个。挖掘可能是一种更好的说法。关于这种细胞黏菌。试图让听众了解它们是什么。它是由什么组成的?它与我们自己的细胞、它们的细胞非常相似吗?
好的,细胞黏菌是我们特别了解的那些,因为有一个例子,我们正在科学研究中大量使用它。所以在20世纪30年代,一种叫做盘基网柄菌的生物体在粪便中被发现。
它是一种变形虫。它是一种真核细胞。所以它是一种像我们自己一样的复杂细胞类型,这让我们了解了细胞特征在进化过程中是如何保存的,因为这是一个古老进化的生物体分支,其细胞看起来非常像我们自己的细胞。在你的计划中,它们的细胞像人类细胞真的令人惊讶吗?
不,因为我真的很感兴趣的是在进化过程中细胞中保持不变的东西。所以人们总是看到它。所以细菌实际上做了许多更复杂的细胞可以做的事情。我们总是认为细菌非常简单,但它们构成了地球上大部分生命。
然后是我们的真核分支,这些复杂的细胞最终形成了一个微小的多细胞复杂生命的小枝,上面有我们人类和动物。变形虫对我们来说特别之处,并使它们成为实验室中一个很好的模型,是因为它们非常像人类细胞,没有细胞壁,我们可能会在继续的过程中谈论遗传学。它在不同的生命阶段是如何表现的?
好的,正如默林所说,细胞黏菌保持着单细胞的生活习性,但它们能够聚集在一起形成多细胞生物体。因此,它们具有这种令人惊奇、引人入胜的生命周期,它们可以在环境中吃掉它们的猎物微生物。所以它们四处吞噬细菌作为食物来源,并且
但是当它们达到非常高的细胞数量并且开始耗尽食物时......
它们彼此发出化学信号,告诉它们是时候继续前进并制造孢子了。所以单个细胞发出信号,当一个细胞向另一个细胞发出信号时,另一个细胞向其他细胞发出信号,你就会得到这种传播的化学信号波,然后将这些单个细胞的波带到一个土堆中。然后土堆能够向上升起
然后它翻倒,然后变形虫,它们听起来如此迷人,我们称这种翻倒的多细胞生物体为蛞蝓。所以这的每一个方面都让人听起来非常乏味,但显然是这样,因为我们有这些相同的单细胞生物体聚集在一起成为多细胞蛞蝓,然后这个蛞蝓是一个真正的多细胞生物体,能够移动到可以产生下一代孢子的地方。这就是蛞蝓的目的。
但这样做,我们已经分化了。所以这些独立生活的细胞变成了蛞蝓内的不同类型的细胞,然后它们变成了基部、茎和孢子头。而令人惊奇的是,只有部分细胞在孢子中,所以牺牲成为盘基网柄菌生命周期的一部分。它们是什么时候进入你对生命中正在发生的事情的知识领域的?
我得到盘基网柄菌作为离职礼物。当我离开我进行博士后研究的实验室时,我正在研究细胞的特定组件。盘基网柄菌社区中一些非常可爱的同事给了我一些盘基网柄菌细胞,让我在建立自己的新实验室时带走。所以我已经有它们大约10到12年了。在那段时间里,它们的表现如何?
是的,大部分都很好。它们是一个非常可爱的生物体,因为它们太有趣了。它们是一个非常棒的教学工具。当我们有实验室访客不是科学家时,它们是很棒的东西,可以向他们展示。你向他们展示什么?
好吧,盘基网柄菌的单细胞形式肉眼不可见,但你可以在琼脂平板上看到它在哪里,因为如果你将盘基网柄菌细胞放在我们所谓的细菌草坪上,它会吃掉那些细菌并产生非常小的被吃掉的细菌的甜区。所以你可以看到平板上的清除区域。所以这将微观与宏观联系起来。
然后你可以用肉眼看到多细胞阶段。所以你可以看到茎和孢子头。所以即使它是一种微生物,实验室的访客实际上也可以看到这个东西。
乔纳森,让我们谈谈非细胞型。它是由什么组成的,它与细胞型的行为有何不同?我的意思是,它有一个稍微复杂一点的生命周期。它可以生存和进食。你看到的腐烂原木上的大型生物体,以及可以像细胞黏菌一样是变形虫状的,或者是有鞭毛的,这意味着它是一个有尾巴的细胞,想想精子细胞。所以我认为这种生物体生命周期中最显著的阶段是这种叫做原生质的东西,它是......
这些东西肉眼可见。有时它们直径可达一米。这些是你可以在土壤或原木上看到的扁平结构。从某种意义上说,这些是相当不寻常的,因为通常当我们的细胞分裂时,细胞会复制DNA,它们会将DNA分离成两个细胞核,然后整个细胞分裂,每个细胞都有一个细胞核。但是对于这些原生质或非细胞黏菌,你会得到细胞核分裂,你会得到整个生长,但细胞本身并没有分裂。所以你实际上得到的是一个可以重达20公斤的单细胞。
这是一种非常不寻常的策略。我们身体里有一些这样的细胞。例如,肌肉纤维通常是多个细胞的融合,但单个纤维与非细胞黏菌的规模完全不同。所以关于这一点的另一个显著特征是,在一个如此大的细胞中,移动物质实际上相当困难。例如,在我们的身体中,我们有一个循环系统可以移动氧气和营养物质。在一个单细胞中,这成为一个问题,但这些黏菌已经发展出一种我们称之为细胞质流动性的内部循环。
所以如果你想想象它是如何工作的,想象一下挤压香肠的中间。当你挤压香肠的中间时,内容物会移动到另一侧。所以细胞具有这些蛋白质,它们基本上会包裹在管子周围并挤压,就像你在挤压香肠一样。这会导致液体沿着细胞内的各个通道流动。谢谢,默林。
它如何做出决定?我们之前说过它们没有大脑,但它们非常聪明。现在,你能让我们了解一下吗?我认为考虑一下我们试图解释的一些行为会有所帮助。所以非常著名的黏菌,原生质或非细胞黏菌的行为之一是能够导航迷宫或迷宫。
并且有一些非常著名的例子,研究人员重现了东京地铁网络。但其他人用意大利的罗马道路网络或美国的高速公路系统做了同样的事情,如果你放上燕麦块,它们喜欢燕麦。原生质黏菌世界的实验室老鼠喜欢燕麦。所以你可以在一个大盘子上放燕麦,然后黏菌就会找到燕麦之间最有效的路径,探索了盘子之后。
它们还可以找到迷宫中两点之间的最短路径。所以问题是,它们为什么如此擅长搜索空间和导航复杂环境?实际上,它们非常擅长这一点。我有一个朋友是艺术家,他总是迷失在宜家商店里,巨大的宜家商店里。他在家养了一群黏菌。他曾经告诉我,他制作了一个宜家商店平面图的比例模型,其中包含所有可供他作为拥有大脑的人使用的障碍物和路线。
然后他将黏菌释放到黏菌大小的宜家商店中。它们能够比他更快地找到通往出口的最短路径,即使他可以获得店员的帮助来引导他。所以他总是说,看,它们比我聪明。所以问题是,它们怎么能导航?它们怎么能找到最短路径?它们怎么能......
这归结于乔纳森所说的,这些滚动收缩波将细胞内容物沿着这些粘糊糊的静脉状突起或触手移动,有点像触手。所以当这些手臂或静脉之一到达某种食物时,它会在该网络臂上产生更强的收缩。更强的收缩会沿着该臂移动更多的细胞液。路径越短......
将沿着该臂通过的越多。这意味着更强壮的手臂,如果喜欢的话,更成功的手臂,那些接触到食物的手臂,是以牺牲没有接触到食物的手臂为代价而加强的。通过这种方式,黏菌可以重新分配它的身体,定向到新的食物来源,并灵敏地穿过景观。
我有点吃惊。这是你居住的世界。这是对我来说完全陌生的世界。这听起来几乎像一个神奇的世界。埃莉诺再次,还有乔纳森,你们俩,我们能从这些黏菌的社区社会行为中收集到什么?它们如何交流?它们如何互动?从你开始,埃莉诺。好的,如果我们从单细胞生物到多细胞生物的发展来看,
到目前为止,我们还没有提到这两个特定特征。一个是所涉及的牺牲。所以在多细胞盘基网柄菌的情况下,对于这种细胞变形虫来说,20% 将成为死亡的茎细胞。
所以有一个自我牺牲的因素。这几乎是一种科学哲学。你如何决定哪些细胞会变成孢子,哪些细胞会变成茎细胞?所以这是沟通和控制。然后真正让我起鸡皮疙瘩的事情是我在描述这个时社区中猎豹的存在。
所以在最初看起来彼此相同的细胞群中,聚集到多细胞生物体中,可能会发生很多变化,这将确保你成为一个孢子。所以有些细胞会非常确定它们在那个孢子头中。
所以我们可以从盘基网柄菌中学到很多关于细胞之间传递的信息,这些信息会使这些事情发生。你说这个决定是如何做出的?他们决定移动到那里或那里?好吧,这就是了解科学知识使科学听起来更无聊的地方。所以有自我牺牲。所以还有另一个因素,那就是亲缘识别。所以已经发现盘基网柄菌孢子更有可能是彼此的亲属,以便它们能够更好地相互识别。
而这些特征是表面特征。所以有一个绿胡子理论,不是吗?所以你选择一个有绿胡子的人加入你的社区的想法。所以一个识别亲属的盘基网柄菌细胞更有可能与在其细胞表面具有该成分的东西聚集在一起。你想继续这个吗?不是关于绿胡子的,但我认为这些似乎成为孢子而不是牺牲自己的猎豹是
种群所能承受的这种猎豹的数量是有限的。所以它们非常擅长遵循允许它们成为孢子的信号,但是如果你在种群中拥有太多这样的猎豹,你就会得到整体适应性的损失,这限制了它们实际上在社区中渗透的程度。是的。什么是非细胞黏菌?它有什么用?你看起来很吃惊。我只是想委婉一点。笑声
我会给出一个非常个人的答案,可能是一个人的少数意见。但对我来说,我认为它具有智慧的想法是一种非常人性化的观点。我认为,对我来说,它从我们的角度来看,展示了使用非常非常简单的规则的非常非常复杂的行为。我认为这就是我们必须从中汲取的教训。这些规则是什么?然后考虑一下这如何与更人性化的问题相关。例如,我的意思是,
你有一个庞大的网络正在做出关于哪条路走或哪条路径加强的决定。我们是在谈论黏菌还是道路或什么?我说的是黏菌模仿铁路网络的建立等等。实际上,我们永远不会那样建立铁路网络。它们的做法是几乎随机地发送出这种大型侧翼材料。
这就像每隔几米建造一条铁路,并希望其中一条铁路能够真正找到你想要到达的目的地。但是真正到达燕麦片的那个分支是稳定下来的那个,所有其他的分支都被收回。因此,就设计铁路网络而言,我不确定这是否真的有用。但就理解实际上是一种复杂的行为并理解其基本规则而言,我认为它非常有用。我的意思是,
我们的大脑也是一个细胞网络,它们正在交流,它们正在使用类似的基本类型,相同的细胞生物学过程来强调这个网络的结构。只是我们的网络更大、更复杂,并且有更多的子部门。
是的,它们导航空间和寻找这些路线的方式与我们做这件事的方式非常不同,因为我们是中心化的生物体。如果我们被丢弃在沙漠中间,我们必须去寻找水,我们必须选择一个方向,我们会尝试那个方向,我们可能会成功,我们可能不会,我们必须一次只寻找一条路线。但是黏菌,这些非细胞黏菌,有点像真菌,能够同时向所有方向生长。
这意味着它们可以相当有效地搜索空间,但是当它们到达感兴趣的点时,例如我们在沙漠中寻找水,但对于斯坦米尔斯来说是寻找燕麦片,那么它们就可以加强这条线,并收回没有导致任何结果的探测部分
所以这只是导航空间的不同方式。这意味着你可以,当研究人员进行这些实验时,他们已经重建了道路网络,或者有些研究人员使用黏菌来计算建筑物中最快的火灾疏散路线,你所做的是要求黏菌找到通往燕麦片的最近路径,如果你试图找到火灾出口,你将燕麦片放置在出口处。
所以我们可能会以稍微不同的方式进行设计,但这部分是演示,部分是试图理解奥古斯丁必须导航变化多端的世界所采用的这些不同策略。在我看来,在这些情况下令人惊奇的是,它们能够在没有中心化的地方来解决这种问题。你知道,我们习惯于从中心的角度来思考我们的身体。我们有头,我们有心。
我们建立首都。我们有国家元首。你知道,中心化贯穿了我们所有的社会隐喻。但是黏菌没有。你知道,它们的协调有点同时发生在各个地方,有点在任何特定的地方都没有发生。所以我认为它作为一个生活方式的例子很重要,因为它说明了不需要大脑就能解决问题。你的意思是我们都不需要大脑来解决问题?笑声
所以我认为这说明的一件事是,我们习惯于认为大脑对解决问题至关重要,因为我们有大脑,我们为自己的大脑感到自豪,这是理所当然的。但是有很多方法可以解决生活带来的问题。黏菌说明了其中一些其他方法。在我看来,通过让我们想起解决问题的多种方法,它们为我们提供了极大的帮助,至少为现代科学提供了极大的帮助。
我认为有很多例子表明,即使是细胞黏菌所表现出的一些更复杂的涌现行为也发生在我们的身体和发育过程中。主要的例子是细胞在单细胞状态下如何相互交谈。所以
它们用这种叫做环状AMP的化学物质相互交谈。这种化学物质,它就像一个接力赛。所以一个细胞释放环状AMP,下一个细胞看到它,然后说,哦,我会释放环状AMP。然后它沿着这条链传递。所以发生的事情有点像你在足球比赛中看到的那些墨西哥波浪,每个人都只是看到他们的邻居在做什么,然后它绕过整个体育场。所以你会得到这些波浪和波浪,在人群中传播。
所以这种涌现行为发生在我们自身生理学的几个方面。所以如果你有一个伤口,围绕伤口边缘的细胞将具有类似类型的波浪,因为它们协调伤口的闭合。你会看到类似的模式。这些波浪,当然是在二维表面上,它们形成了这些美丽的螺旋图案。
所以你可以看到这些只是记录大脑中的电活动。你会看到非常相似的活动模式。我们心脏内的收缩显示出相同类型的我们所说的可兴奋行为,其中一个细胞向下一个细胞发出信号,依此类推。
好吧,你能详细说明一下吗?我想说的是,如果你想研究很多关于,当然从我的角度来看,发育生物学以及你如何以有组织的方式构建结构的基本问题,生物学家喜欢考虑某种中心控制元素来指导事物或某种蓝图。但是我们越看胚胎是如何发育的,就越有......
关于自组织和对环境的适应,几乎是找到一个结构然后修改它以适应环境并适应相关的结构。你想补充一下吗?是的,我认为这是,在我看来,生物学中一个长期存在的一个中心问题是如何将部分组合在一起形成复杂的整体,以及这些整体如何嵌套在更大的整体中
如果你考虑我们的身体,我们有某些类型的细胞聚集在一起形成组织,组织聚集在一起形成器官,器官聚集在一起形成协调的感觉,狂野的,潮湿的你,你知道,它可以探索世界并坐在这里谈论生命。所以这些是嵌套的组织系统,在很多层面上都是一个谜。你知道,这些细胞如何相互沟通?细胞如何知道要变成什么?什么时候停止变成它们将要变成的东西?它们如何与所有其他细胞协调?所以
从这个意义上说,这是一个生物学中长期存在的大问题,我认为黏菌,特别是细胞黏菌,可以真正帮助我们拥有一个模型系统,在这个系统中,你可以看到从细胞到复杂形态的旅程,它可以分化成不同的细胞类型并作为一个整合的生物体进行调节。科学的很大一部分实际上是在玩耍。我认为它们可以真正为这个持久的问题做出贡献
生物体如何获得形态以及生物体如何发展成复杂的形态。约翰,我们能否谈谈这些黏菌对科学家来说有多有用?如果可以的话,我会谈谈细胞黏菌。没错,是的。所以我认为许多研究黏菌的人研究它们是因为在单细胞阶段,细胞看起来非常像我们免疫系统的细胞。
梅尔文·布拉格和嘉宾们讨论了黏菌,这是一种生长在原木、牛粪和堆肥堆上的基本生物体。科学家们发现很难对黏菌进行分类:1868年,生物学家托马斯·赫胥黎问道:“这是植物,还是动物?它两者都是,还是两者都不是?”科学家们对它仍然有很多不了解。
伦敦大学学院定量细胞生物学教授埃莉诺·汤普森 格林威治大学微生物学和植物科学读者默林·谢尔德雷克 生物学家兼作家制作人:伊莱恩·格拉瑟《我们时代》是英国广播公司工作室音频制作</context> <raw_text>0 像嗜中性粒细胞和巨噬细胞这样的细胞,它们的工作是在体内四处游荡,寻找细菌和其他需要吃的东西,然后到达伤口,阻止感染。研究这些细胞,如嗜中性粒细胞和巨噬细胞,非常困难。你可以把它们从血液中取出,但它们通常在几小时内就会死亡。而你可以
黏菌只是在实验台上生长,但实际上,细胞本身的移动方式,甚至化学、生物化学解释它们为什么移动的方式,都与这些免疫细胞高度相关,特别是免疫细胞的两个重要特征:寻找猎物,识别细菌在哪里,这是一个我们称之为趋化性的过程;然后杀死细菌,吃掉细菌,我们称之为吞噬作用,所以细胞黏菌是这方面的专家
我们能否更详细地讨论一下科学家们如何利用这些细胞黏菌模型来研究癌症、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、癫痫、双相情感障碍等疾病?他们
它们似乎无处不在,而且似乎在各个方面都很有效。你能给我们做一个总结吗?是的,我可以。所以这个问题大概可以分为三个部分。第一个部分可能是最枯燥的部分,但它正是乔纳森提到的内容,那就是我们可以很容易地在实验室里培养细胞黏菌,即阿米巴变形虫,即盘基网柄菌。
我们有可以在烧瓶中培养的盘基网柄菌菌株,在培养箱中摇晃,这意味着我们可以培养大量的细胞,这意味着我们可以比观察神经细胞或我们身体的某个组成部分更容易地观察某物的化学成分。第二个部分使我们能够真正地......
研究像我们这样的复杂疾病,那就是盘基网柄菌在测序时代很早就被测序了。因此,很快人们就发现,由于进化中的一个小小的偶然事件,盘基网柄菌实际上保留了大量的与我们自身基因相对应的基因。
所以盘基网柄菌拥有的细胞设备......你可以随意变蓝。是的。我说这话的原因是,酵母是一种非常好的真核微生物。它们像我们一样拥有复杂的细胞。它们是真菌,你可以在实验室里很容易地培养它们。但它们似乎丢失了更多类似人类的基因。
虽然在生命之树上,我认为即使是盘基网柄菌生物学家也会同意,你会认为真菌会更类似于人类细胞。但事实是,盘基网柄菌拥有数量异常多的与我们自身基因相对应的基因。因此,如果你对某种特定疾病的发病机制(疾病如何发展)感兴趣,你可以在盘基网柄菌中研究它,方法是观察阿米巴变形虫中在人类疾病中出错的基因。
然后是答案的第三部分,即盘基网柄菌的行为方式和生命周期中的许多方面也与人类疾病的某些方面类似。如果你愿意,我可以列举出来。因此,与我们人类疾病非常吻合的一些事情是细胞的迁移、细胞的运动能力。所以
这与癌细胞转移有关。因此,我们可以利用该系统研究阿米巴变形虫盘基网柄菌与表面的粘附性,以及它为什么粘附和为什么不粘附。我们可以利用该系统研究癌细胞如何移动和扩散。细胞迁移也见于伤口愈合。因此,我们可以研究疾病的益处和坏处。
我的意思是,盘基网柄菌的许多方面都反映了疾病,但你提到的神经退行性疾病,如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症,它有一些特别相关的方面。在阿尔茨海默氏症的情况下,盘基网柄菌似乎对蛋白质聚集(阿尔茨海默氏症的特征性斑块形成)具有很强的抵抗力。因此,一些研究试图找出可能用来对抗阿尔茨海默氏症的方面。
然后是帕金森氏症,这是第二大常见的衰老神经退行性疾病,许多人类衰老疾病归结于细胞能量产生的问题。线粒体是产生能量的细胞区室。盘基网柄菌有一个有趣的特征,那就是如果它的能量产生出现缺陷,你通常会看到盘基网柄菌阿米巴细胞不能很好地对光做出反应。
而且它们在生命周期中的发育也不好。当它们发育时,它们通常有短而粗的柄。因此,如果你有具有这些特定外观特征的盘基网柄菌,人们已经发现出错的基因通常也是人类神经退行性疾病中出错的基因。因此,我们可以比在人类细胞中更容易地探索盘基网柄菌中的这些细胞和遗传途径。
这些奇怪的小东西似乎涵盖了大部分领域,不是吗,乔纳森?计算机科学家也在使用它们。他们把它们送上太空。谁来承担这项工作?我可以试试。
我想在太空中进行的实验还没有进行,那就是把一大桶盘基网柄菌孢子或黏菌孢子送入太空,然后释放它们,看看是否有任何活的孢子回来,它们是否真的能在地球上的某个地方看到生命?如果我们可以对它们进行某种标记,我们是否真的可以使孢子穿过大气层?我认为这可能是殖民未来世界的一种有用方法。这有点离谱。但就实际已经完成的工作而言,细胞黏菌和非细胞黏菌都已进入太空。细胞黏菌是
20年前参加了美国宇航局的一次探险,以研究重力对其三维结构形成的影响,以及电离辐射对生物体的影响。实际上,他们发现细胞并不太在意。它们做了它们的事情。最近,非细胞黏菌(多头绒泡菌)也来到了国际空间站,同样是为了研究这些非常大的细胞在低重力环境下的行为。
人们发现它们具有更像三维的结构,而如果你在原木上看到它们,它们往往是相当扁平的。因此,人们了解到了一些东西。我的意思是,我认为最重要的是这些细胞喜欢表面,对吧?
所以我不知道这对于这种生物体的生物学来说是否有启发性,但这很有趣。这是一次与许多小学生的大规模合作,他们进行了多头绒泡菌的陆地测量。黏菌对非常小的微生物有多重要?细胞黏菌可以教会我们很多关于微生物学的知识。
它们是微生物生命复杂性的一个很好的例子。所以我认为,人们普遍认为我们非常复杂,是超级生物,但当我们观察像盘基网柄菌这样的东西时,我们开始了解地球上微生物生命的复杂程度。如果我们观察生命之树,
不像乔纳森一开始那样,而是如果我们真的包括细菌群,并且看到包括盘基网柄菌在内的阿米巴变形虫在生命之树上分支得有多早,
我们看到真菌、藻类和动物都在顶部。我们有这样的图解,即使像盘基网柄菌这样复杂的东西也是一种微生物,它位于微生物分支上。世界是微生物的,盘基网柄菌也让我们研究微观的东西,因为我们可以看到盘基网柄菌的各个阶段,所以我想它也使微生物世界对我们可见。乔纳森,我们对黏菌还有什么不了解?
我认为在过去的40年左右的时间里,分子生物学技术占据主导地位,我们积累了海量的数据,实际上我们被数据淹没了。我认为真正的挑战是试图理解所有这些,试图整合所有这些信息。我的感觉是,这也是黏菌研究的一个问题,但我感觉黏菌研究的复杂程度是可以控制的。
我们可以实际回答大的问题,而不会被信息淹没。所以我认为我看到的挑战,例如,细胞如何真正整合信息?我们知道我们对细胞如何整合来自一个信号的信息有一些很好的答案。
但细胞总是被不同的信号包围着。这就像在高峰时段走尤斯顿路。所有这些景象和声音都在完全冲击着它们。单个细胞是如何处理所有这些信息的?我认为这似乎是最大的挑战。更一般地说,我会说你这里有一个非常非常成功的生存模式。单个细胞可以聚集或产生一个非常大的细胞,产生孢子的想法,
一个很好的例子是你们中的一些人可能看过阿诺德·施瓦辛格主演的《终结者》电影。所以在后几代终结者中,有一些终结者是由液体组成的。所以当他们的手臂被砍掉时,它会在地板上形成一个液池,在接下来的30秒到一分钟内,手臂会再生。所以它给了好人逃跑的时间。
但是,你知道,这种自组织涌现行为的极限是什么?它能构建更复杂的结构吗?这种复杂性是否有限制?这显然是一种非常成功的生命形式。也许它不需要。它非常适应。我的意思是,这将是一个更哲学的问题。这种方法的局限性是什么?我们能否进化出具有更多功能的东西?我想回到我们之前谈到的一些内容。我认为听众会非常感兴趣地了解
黏菌如何改变我们对记忆、智力和个体等大型事物的理解?我们一开始就说它们没有大脑,但它们似乎比人类的智力更令人印象深刻地解决了大脑问题。你能谈谈你的看法吗?我认为它们教会我们关于记忆的几种非常有趣的方法。
非细胞黏菌在其原生质阶段,即这些粘糊糊的脉络状网络,已经面临各种各样的实验。在一个令人难忘的实验中,这些网络有机会穿过盐桥,一个咸的通道,通向一块食物或一些美味的东西。
而且它们不喜欢穿过咸的通道。它是咸的,不舒服,不是它们会选择做的事情。但随着时间的推移,它们会探索,随着时间的推移,那些探索的黏菌到达了咸通道另一边的食物盘。现在有机会再次探索这种类似的障碍路线,那些已经穿过咸通道到达食物的黏菌......
它们更快地再次穿过咸通道。它们不知何故已经学习了,并且有一种持久的记忆,即它们可能会在它们的路上遇到这种东西,某种反应,它们记得咸通道可能是通向食物的东西。
所以有趣的是,首先,它们能够以这种方式学习,我们可能认为它是联想学习,尽管可能有其他方法来思考它。但是当一个已经学习过的黏菌暴露在一个没有暴露于障碍路线的黏菌中时,你可能会说一个幼稚的黏菌,并且它们有机会连接大约一个小时,
然后分开,幼稚的黏菌更快地穿过咸通道到达食物盘。有趣的是,我们通常认为记忆需要一个主体。主体,在我们的例子中是我们,在我的例子中是我,是记忆的所有者,如果你愿意的话,是记忆的所在地。当我拥有记忆时,这与我的过去经历有关
但是在这个例子中,一个自我,黏菌,幼稚的黏菌,它没有经历过这个挑战,确实拥有记忆。记忆不知何故已经从黏菌传递到黏菌,而第二个黏菌,幼稚的黏菌,不需要拥有这种经验。所以我认为这引发了各种各样的问题
关于自我,关于记忆的本质,关于记忆如何在不同的生物体之间传递,当然也动摇了我们可能只关注人类和其他有大脑的动物时对记忆的一些假设。它是否动摇了我们对智力的想法?
你谈论的是一些东西,如果我们不使用“黏菌”这个词,我们会说,这非常聪明,非常聪明,等等。正是这些黏菌,这些类似于史莱姆的东西,阻碍了我接受这一点。我接受它,当然我接受。想象一下,它们是如何在没有大脑的情况下,就像你一直说的那样,做它们所做的事情,这在某些方面听起来似乎和我们所做的事情一样聪明,甚至更聪明。我
我的意思是,“智力”这个词近年来在生物学领域经历了一些讨论。它曾经是一个适用于人类可以做的那种行为的词,因为认知科学自然地将人类置于其探究的中心,因为我们试图了解自己。
但随着时间的推移,对智力的定义已经加深和扩展。现在我赞同这样的观点,即智力不是指某物,它不是一个人拥有或不拥有的属性,而是有一些行为你可能会认为是智能行为,不同类型的智能行为,一个人可能
在更大或更小的程度上拥有。你可能会认为这些是能够在替代行动方案之间做出决定。你可能会认为它们能够适应环境的变化。你可能会认为这是解决某些类型问题的能力。
当你这样想的时候,几乎所有生物都具有一定的智力,因为所有生物都具有一定的智能行为,因为它们都生活在一个不断变化的世界中。我们都生活在一个不断变化的世界中。我们都必须解决不同类型的问题。人类必须解决的问题类型与植物必须解决的问题类型大相径庭。
所以如果我们只使用人类的类别,我们可能会错过植物以解决问题的方式对环境做出敏感反应的方式。所以我非常感兴趣的是这场辩论是如何扩展的,以及它如何引导我们从不同生物体的角度思考生命,并走出我们自身以人为中心的视角。我可以补充一点吗?生物体能够知道它与邻居的关系程度,这是我们可以在这些阿米巴变形虫中看到的,但我们也可以在细菌中看到,对吧?
所以如果你有不同亚种的非常常见的皮肤细菌,称为金黄色葡萄球菌,这些细菌的群落会知道......
还有一种细菌叫做铜绿假单胞菌,当你有囊性纤维化时,它会感染你,但它是一种非常常见的环境生物体。铁通常是环境中的一种限制性营养物质,铜绿假单胞菌会合作并产生一种化学物质,作为群落一起抓住铁。所以同样,仅仅是关于智力和合作的想法,是我们自己的定义有问题。
随着我们对地球上生命的了解越来越多。我们现在就要结束了,但埃莉诺,你认为对黏菌有效性的这项研究对整体有什么影响?它如何改变了你对世界运作方式的看法?好吧,我有两个微生物学学位,所以我花了数十年时间思考地球上生命的复杂性。但我喜欢认为
默林在向世界讲述真菌的复杂性、趣味性和广泛性方面做得非常出色。如果对阿米巴变形虫的探索(听起来可能更不令人兴奋)能够让人们理解我们生活在这个奇妙的微生物世界中,那就太好了。地球上所有的生命实际上都是微生物和真菌。
生命中的复杂性在进化的早期就开始了,我们可以用它来简化我们对自身身体的理解。所以我是微生物学的强烈支持者,我希望在这个层面上,我们对这些系统的理解能够帮助人们更好地欣赏我们所生活的这个世界。乔纳森?从我的角度来看,我认为,我的意思是,我已经与黏菌合作了近30年,并且
在此之前,我非常非常地坚持这种几乎是宗教式的胚胎学和发育生物学的观点,即存在一个蓝图或预先计划来构建胚胎。我认为如果没有接触到完全不同的做事方式,我可能仍然会停留在那里。事实上,大约20年来,大多数研究黏菌的人都相信蓝图模型。我认为......
哺乳动物生物学的革命使我们能够非常放松地相信我们想相信的东西,那就是我认为涌现非常非常重要。最后,你的最后一句话。我研究了很多真菌,它们是形成网络的生物体,能够以我们一直在与黏菌讨论的这种自下而上的方式表现出复杂的行为。对我来说,黏菌使这一点非常清楚。在我看来,它们真的是无脑解决问题的海报生物体。
它们阐明了一些真正基本的东西,因为如此多的生物地球化学过程,如此多在数亿年间真正塑造世界的过程,都是由具有类似行为的形成网络的生物体监督和进行的。所以对我来说,黏菌是通往另一种存在方式、另一种生活方式的途径,这种方式不仅在今天至关重要,而且塑造了我们存在的条件。
好的,非常感谢。感谢默林·谢尔德雷克、艾伦·汤普森和乔纳森·恰布。下周我们将休息一下,1月16日我们将回到1792年的巴尔米战役,这场战役拯救了法国大革命,并将《马赛曲》确立为法国的国歌。感谢收听。现在,《我们时代》播客将通过梅尔文和他的嘉宾提供的几分钟额外材料获得一些额外的时间。你有什么感觉你没有必要说,但你想说?乔纳森?
乔纳森,你呢?如果我们谈谈黏菌的性生活可以吗?我认为我们会对此开绿灯。这可能比吉莉·胡珀小说中的任何东西都更深奥。我会简短一些。你知道你会的。不,真菌是最糟糕的。一次一件事情。乔纳森。所以黏菌通常在黑暗和饥饿的时候进入发情期,但在水下条件下。
所以这鼓励它们做的是,我应该首先说,我研究的黏菌实际上有三种交配类型。这比我们多一种。但这几乎无关紧要你是什么交配类型。但当它们决定要交配时,它们都会聚集在一起,形成一个巨大的细胞。然后在这个过程中,你会得到核融合,这标志着任何正常的交配过程。然后融合的细胞核会自行分离成小的细胞。然后它们开始吃掉周围的所有细胞。
所以这就像第一次婚姻事件吃掉了整个村庄。所以这完全是奇怪的。无论如何,在吃掉整个村庄的所有营养物质后,它们然后形成另一种类型的抗性孢子,称为大孢子,然后在条件好转之前停留几个月。你呢,马农?好吧,我认为黏菌是通往许多奇怪的生存方式的美丽途径。
即使在动物身上,也有许多现象让人想起黏菌可以做的一些事情。例如,对于扁虫,你可以教扁虫一些技巧。可以教它们学习一些东西。如果你砍掉它们的头部,它们会重新长出一个新的头部,一个新的大脑。它们仍然可以记住用新的头部和新的大脑所教的技巧。所以问题是,那么它们的记忆在哪里呢?飞蛾和蝴蝶......
成年后可以学习一种新的食物植物。所以它们会在新的食物植物上产卵。对于飞蛾和蝴蝶来说,毛毛虫可以第一次接触到新的食物植物。然后它们完全液化身体,重新形成长有翅膀的成年蝴蝶或飞蛾。不知何故,它们可以从生命早期的这个阶段记住新的食物植物,尽管它们的身体经历了大规模的液化、重建和重塑。
所以这是一种现象,我认为它让我们对生命的野性怪异性有了更多的了解,也许让我们摆脱了一些自上而下的发育观点,就像乔纳森之前谈到的那种单一蓝图通往结果的方法。生活中有很多方法可以到达需要到达的地方。所以黏菌......
为我打开了这个世界,我认为它们是许多生存方式的有益提醒。还有一个......
关于我们今天讨论的阿米巴变形虫的奇特行为,那就是有多少方面与真菌和藻类交叉。这些是进化中一些非常困难的群体,我们一直很难对它们进行分类。今天,随着我们获得这些不同群体之间的基因相似性,仍然有一些争论正在解决。但我认为,理解阿米巴变形虫、理解真菌、理解藻类以及它们是什么的困难
是一种非常好的方式来说明地球上所有的生命都起源于一个细胞,你知道,一个点。所以地球上的生命是从具有特定属性的细胞进化而来的。即使我们在许多生物体中看到趋同进化,我们也看到了许多生物体的相似性,这并不是基因的进化保存。但我们在阿米巴变形虫和其他群体中看到的这种行为的连续性确实向我们展示了这种相似性。
我想我最后想说的是,因为这些生存模式在进化过程中出现了很多次,所以它们显然做对了什么。那是什么?我们能从中学习什么吗?你认为它们正在走向完美?这有点跳跃。对不起。好吧,我们可以接受这个说法。它们确实做得很好的一些事情。一个显然是分布式思维。我不是领导者。你做这个。
当它们耗尽当地环境时,它们会形成孢子,然后休息几年,等待条件改善。它们可以利用的程度是有限的。在思考真菌以及我们过去对真菌的证据时,这很有趣。你会看到真菌网络,它们看起来与现代真菌网络非常非常相似。所以真菌的形态学悠久历史是始终如一的。就好像它们很早就找到了这种生活方式,而且不需要对它做太多改变。
但是看看动物的化石记录,你会看到形态的巨大变化。在不同的存在方式、不同的牙齿数量、翅膀以及各种奇特而奇妙的存在方式方面,存在着一种完全的洛可可式生物可能性繁荣。所以,是的,我喜欢这样的想法,它们很早就偶然发现了这一点,而且在所有这些数亿年中都不需要做太多改变。
在我们列出的盘基网柄菌在实验室中的效用中,即阿米巴变形虫在生物医学科学中的用途,我们没有谈论药物开发以及了解药物如何影响我们的身体。
因此,在盘基网柄菌的许多有用特征中,拥有如此多的与我们相同的细胞成分意味着,如果你有一种药物,并且你用药物治疗盘基网柄菌,你有时可以找出其作用机制。这已经在双相情感障碍和癫痫中得到了证实。
在观察像丙戊酸钠这样的抗癫痫药物时,我们的一位同事试图使用盘基网柄菌筛选毒性较小的药物。所以这里有一个不用动物进行研究的领域。因此,如果你有针对与丙戊酸钠相同的途径的新药,那么它们很可能与丙戊酸钠一样具有毒性,并且可能像这种药物一样导致出生缺陷。
如果你在盘基网柄菌中发现不针对该途径的抗癫痫药物,那么你就可以节省大量非常非常早期的生物学研究,诚然如此。但这可以是一个非常有用的初步筛选。
遗传学、分子生物学、蛋白质生物学,然后你开始向更高的层次发展。乔纳森,你对此有什么看法吗?我的意思是,我被这样一个事实所吸引,即它对这些你不断阅读的、难以治愈的大型疾病有影响。我们
我们在阿尔茨海默氏症方面取得了一步进展,我们不太清楚我们在这一方面、那方面以及其他方面的情况。我只是想知道他们是怎么做的。我可以举个例子。我们有一种非常严重的疾病,叫做急性呼吸窘迫综合征。
现在,这是由......引起的。这是你的肺部炎症。这是由免疫细胞过度活跃引起的。那么当你......通常情况下,如果你有健康的肺,那么通常这不是问题。但是,如果你的肺部由于吸烟(通常是这种情况)、呕吐或类似的东西而发炎,那么首先到达那里的细胞就是这些被称为嗜中性粒细胞的免疫细胞。现在,它们有点像......
想象一下自杀式袭击者,基本上。它们到达那里,然后杀死,开始行动。如果有细菌存在,它们会吃掉这些细菌。但它们也不太特异性。所以它们会开始对组织造成很大的损害。当然,当你对组织造成更多损害时,你会得到更多的炎症,这意味着更多的免疫细胞。然后整个事情就会失控。
因此,例如,中性粒细胞本身,如果你割伤了,并且有这种小的黄色脓液,那就是它们。这通常不是问题,因为接下来会发生的是,下一代或下一轮称为淋巴细胞的免疫细胞会进来,它们更特异性,因此它们可以清除细菌而不会造成组织损伤。它们还会向中性粒细胞发出信号,说,走开,走开。因此,整个伤口就会变成一个更受控的环境。现在,其中一个信号,它被称为APR,是粘菌使用的某种物质。所以它们的使用能力是......
当它们以一盘美味的细菌为食时,当细胞数量增加得如此之多,而细菌数量减少时,它们就开始释放这种化学物质,它基本上是在说,分散,分散,分散。它是相同的分子,这种分子是在粘菌中发现的,现在正被用于治疗这种可怕的呼吸系统疾病的临床试验中。非常感谢大家。那真是太棒了。非常感谢大家。
在那场令人震惊的讨论之后,你真的需要喝一杯。是的。那么,梅尔文,你想喝茶还是咖啡?我以为你会说威士忌或......一杯杜松子酒和汤力水会很不错。我不知道。然后你想要什么?所以你需要食物。他们需要......我会喝杯茶。《与梅尔文·布拉格一起的时代》由西蒙·蒂洛特森制作,它是BBC工作室的音频作品。
《秘密世界》揭露了不为人知的故事。在这个新的系列中,我们调查了健康产业的黑暗面,讲述了一个加入瑜伽学校的女子,却发现了一个她从未预料到的世界的故事。我觉得我别无选择。我唯一能做的就是谈论这件事。在那里,精神突破的希望使人们容易受到剥削......
你只是逐渐被吸引进去,而且做得如此巧妙,以至于你没有意识到。
2017年,来自伦敦的大学导师米兰达加入了一所瑜伽学校,该学校承诺带来深刻的转变。感觉这是一个非常安全和温馨的空间。瑜伽课后,我感觉很棒。但很快,那种平静、温馨的氛围导致了更黑暗的事情,一段旅程导致了对跨国界的引诱、贩卖和剥削的指控。♪
我没有护照,我没有手机,我没有银行卡,我什么都没有。护照被拿走了,被关在房子里,感觉无法离开。