最近二十几年,自然科学领域有哪些常识或理论得到了修正?

在生物医学领域进行大幅修正、甚至颠覆的例子的确很多。不然怎么说二十一世纪是生物的湿季捏?!

先举几个跟生活比较相关的吧。

1.精准医疗(precision medicine) 很精准

精准医疗的概念是本世纪、特别是最近几年医学领域的创新性概念,是指将个人的基因、具体生理状况(比如年龄、性别等等),甚至环境与生活习惯等变量考虑进去的疾病预防与治疗方法。

其核心基础是应用越来越普遍的基因测序和大数据处理。没有这两条精准医疗就是空谈。

这个概念可以说是颠覆性的,在医学护理的每一个领域都会有影响。先说一个发展最为迅猛、疗效显著的分支:癌症的精准医疗 。

也就是指对癌症的分类、治疗、护理从从以发生的组织器官为依据,变成以基因变异的分子基础为根据。传统上我们都把癌症按照发生的器官分类并加以治疗,比如肺癌、胃癌、肝癌等等。但是随着基因测序的普及,现在发现按照癌细胞的基因变异分类加以治疗才更有效。

比如同样是酪氨酸激酶变异引起的,那么原则上说无论是长在哪儿的癌症都应该用酪氨酸激酶抑制剂作为一线治疗 (注意是原则上!)。而虽然同样是肺癌,不同分子基础的亚型,比如小细胞肺癌亚型和非小细胞亚型的治疗则截然不同。

所以用不了几年,这种新的分类法就会变成基本的医学常识。基因型会做为器官的前缀来定义癌症,比如BRCA1型乳腺癌、BRCA1卵巢癌,三阴型乳腺癌,等等。1和2的相似度远大于1和3.

应惨淡的蛋白酶君 的评论加了参考文献。不过相关文献简直太多了。上一个美国癌症研究所的科普海报吧,直观好记。简单说就是基因变异指导用药方案

2. 心理疾病是真病 (Depression is a real disease)

比如抑郁症、躁狂症、成瘾这种神经系统的疾病越来越被认同为像心脏病、高血压一样的生理疾病,而不是古怪甚至恶意的行为选择。

比如抑郁症。虽然它在历史上很早就有描述 —— 最早甚至可以追溯到古希腊的希波克拉底时代,但是由于找不到可以客观、量化的生理学指标,在医学领域一直处于主观臆想和客观病变的边缘模糊地带。直到最近二十多年,随着脑成像技术的普及以及分子、细胞学的进展,对于这一类传统上属于纯粹心理学范畴的疾病终于有了客观的诊断、治疗标准。

所以抑郁症不仅仅是情绪低落、脾气古怪,成瘾也不是单纯的意志力薄弱。它们就像其他疾病一样需要专业的医疗咨询和治疗,如此而已。

这个海报很不错,(相对)简单明了。其实涉及神经学方面的疾病比身体上的比如高血压、糖尿病等等要复杂多了,从分子、到细胞、到脑区,都有明显的生理水平的变化。(红字翻译部分)

是真病啊!

参考:专业文献有人真看吗?加两个综述吧。不然实在是浩如烟海啊。

Depression as a microglial disease Raz Yirmiya, Neta Rimmerman, Ronen Reshef, Trends in Neuroscience, v28(10), p637-658, 2015

Checks and balances on cholinergic signaling in brain and body function Hermona Soreq, v38(7), p448-458, 2015

3. 基因真的很强大。

很多曾经认为很复杂的现象甚至行为,比如性取向(没错,就是性取向!),以及寿命 (life span),竟然可能只由屈指可数的几个(甚至一个)基因决定。

真是基因决定命运啊!

复杂的求偶行为竟然会由单基因决定,而且是性激素/信息素信号通路之外的基因,这在二十多年前纯粹属于开脑洞的想法。所以1996年关于基因和求偶行为的论文在遗传和神经学领域算是一篇经典论文(1)。它首次证明复杂的交配行为、甚至性向是有着极深的遗传倾向的:敲除了fru 基因的雄性开始搞基 。虽然有着(看似)正常的男儿身,却对雌性不理不睬,而瞄着同性转不开眼 --这是性取向改变的定义。

好吧,这是在果蝇中发现的。不过请不要鄙视人类以外的生物好吗。传宗接代对于人家来说经常是比生存更重要的头等大事。

虽然是在“低等”生物中发现的,但是自从这个验证性结果发现并重复(重要的是重复!)出来以后,一系列的相关发现,即使是在小鼠这样的“高等”哺乳动物中,也没有当初的震撼性效果了。尤其是关于性激素信号通路上的相关基因调控,包括那些并不影响生理性征、却影响相关性行为的基因多样性的发现,现在已经数不胜数了。

举两个比较近的吧:

在一部分神经中去除催产素受体(oxytocin receptor) 的雌性小鼠失去对异性的兴趣。(简单说就是有“女同”倾向)(2)

FucM 基因缺失的小鼠显示出雄性求偶行为。(3)

当然了,这种关于基因决定性倾向的观点推广到人,目前就只能是相关性研究了(4,5)。说到底,总不能像进行动物实验一样随便改变人类的基因,然后放到社会上去观察行为吧?

不过抛去惹争议也惹眼球的性向问题不提,至少目前获得了广泛认同的就是很多行为/心理上的异常(倾向)是有着相当大的基因成分在内的。比如躁狂抑郁症(bipolar disorder)、自闭症(autism),就有很明显的基因易感性(genetic susceptibility)。

因此,总体来说,自从70年代neurogenetics(可以翻译成神经遗传学)这个当时属于开脑洞的概念提出来以后,在过去二十多年里已经获得了长足的进展。尤其是本世纪以来,基因在越来越多的复杂行为模式中似乎扮演了定调的角色,远远超过当初的想象。

不是说环境和后天努力没有作用。 最起码的,我们可以通过后天的努力和改变(生存)环境来修饰自己的基因,造福下一代吗!(请参照同一题目下@李雷的表观遗传,也就是基因的化学修饰作用。)

参考文献:

(1) Control of Male Sexual Behavior and Sexual Orientation in Drosophila by the fruitless Gene Cell, v87(6), p1079-1089 1996

(2) Oxytocin Modulates Female Sociosexual Behavior through a Specific Class of Prefrontal Cortical Interneurons Cell,v159(2),p295-305, 2014.

(3) Park, D., et al . (2010). Male-like sexual behavior of female mouse lacking fucose mutarotase. BMC Genetics 11 (1) DOI: 10.1186/1471-2156-11-62 .

(4) Homoseuxality may be caused by chemical modifications to DNA. Michael Balter, Oct, 08, 2015, Science.

(5) Genome-wide scan demonstrates significant linkage for male sexual orientation Psychological Methods 2015 May; 45(7):1379-88.

(其实在这里我原来还想说的,是基因对寿命的影响。这也属于近二十多年来颠覆性的认知啊!)

4. 细菌才是“另一半”

自从青霉素发现以后,愚蠢的人类就不自量力地对我们身周庞大的微生物王国发起了一场又一场战斗。

而在几十年的屡败屡战、屡战屡败之后,人类终于开始反省自身,然后发现自己的打击面实在是太大了。致病菌在我们身边的微生物族群中的数量和能力大概跟恐怖分子差不多,而许多原来温和有益的微生物却被大量的抗生素和各种围剿弄得“人逼菌反”。

所以对于健康人来说,各种所谓灭菌肥皂之类的东西绝对是有害无益,抗生素更是尽量少碰。消灭是不可能的,这些东西唯一起的作用就是把温和有益的细菌剿灭,逼成顽固有害的“超级细菌”。

于是在体会到了“知己知彼,百战不殆”的医疗实战意义之后,本世纪人类终于决定开始认真地了解自己体内体外的各种微生物。然后就有了测绘人体微生物图谱的雄伟计划:人类微生物组计划 (Human Microbiome Project) 以及全新的概念:人体微生物相(Microbiota)。

它的严格定义为:“实实在在地和我们共用身体空间的共存、共生、以及致病的微生物群的生态圈。”

Microbiota: the ecological community of commensal, symbiotic and pathogenic microorganisms that literally share our body space”

这个五年计划于2008年由美国健康总署(NIH)启动,到2013年第一个阶段完成,共收集了242名健康志愿者身体内外各处的5000份微生物样本,经过确认、编目、测序等等,建立了一个初步的“健康”微生物组的基准值。

单从这个系统性的先导研究中就已经有了无数的没想到。比如:

我们体内以及体表的各种微生物的数量和我们体内的细胞在一个数量级(50万亿)上,大致误差在1-5倍之间;

这些微生物的活动对于某些生理功能的影响要比我们自身基因的影响还要重要(下文会举例子);

我们的自带微生物组会随着生活习惯、环境、以及各种生理病理(比如怀孕、衰老等等)的变化而变化,和我们自身共生、共荣、共衰。

显然,这些初步结果揭开的是一个浩瀚未知世界的序幕,在今后几十年内随着各种跟进研究的深入,对于我们身体内外的这个隐秘王国的了解会不断地带来各种医学上的修正和颠覆。

而目前已经比较确认的微生物组的“神奇”影响,已经可以说无所不包了,从肥胖、心血管疾病等各种代谢类疾病,到抑郁症等神经和大脑的功能。就用这张图代替吧。(重点在右边)

Source: The microbiota–gut–brain axis: neurobehavioral correlates, health and sociality. Front. Integr. Neurosci., October 2013 The microbiota-gut-brain axis: neurobehavioral correlates, health and sociality

各种文献简直太多了。有兴趣的童鞋去看一下2012年《自然》上的这个系列专题报道:Gut microbes and health, V489,No.7415,p219-257.

关于医学应用,目前最成功的就是治疗炎症性肠炎 (Inflammatory Bowel Disease) 这类耗人又难治的痼疾,尤其是对其中一类称作克罗恩氏症的(Crohn’s disease),通过接种健康人肠道内的菌群,竟然首次出现了根治的效果!而且比起其他所有疗法来,几乎没有副作用。

当然,目前这种疗法还处于临床试验阶段,具体操作规则和适应症人群也在探索之中。

Bacterial imbalance in Crohn’s disease. Nature Reviews Microbiology 12, 312-212(2014).

所以细菌才是我们最亲密的另一半啊!!

来源:知乎 http://www.zhihu.com

作者:红尘踽踽

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