許多印刻在生物醫學教科書上的經典知識又被多次刷新了，那些你以為的常識或許需要即刻進行更新。 今年我們的科學家又帶來了哪些全新認知呢？

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愛吃糖的不是癌細胞

100年前，著名生理學家Otto Warburg醫生與同事們觀察到一個現象：和正常細胞相比，癌細胞要消耗更多的葡萄糖。 這一觀察現象也為如今臨床上檢查惡性腫瘤提供了一種教科書般的理論基礎。

但今年4月，來自美國范德比爾特大學醫學院的研究團隊發現，腫瘤瘋狂消耗葡萄糖，罪魁禍首並非癌細胞。 這一發現改寫了過去100年裡發展並完善起來的癌症代謝模型。

借助正電子發射斷層掃描（PET）腫瘤成像，研究者發現腫瘤內葡萄糖的主要消耗者是一類被稱為巨噬細胞的免疫細胞才是攝取葡萄糖能力最強的，有著強大的葡萄糖代謝活性。 而癌細胞並沒有想像中那麼「愛吃糖」，相反，另一組實驗顯示，癌細胞更偏愛另一種營養物質——它們對谷氨醯胺的攝取能力最強。

這一結果不僅出現在腎癌模型中，也出現在結直腸癌、乳腺癌等其他幾種腫瘤模型中，研究人員由此指出，這些發現很可能是適用於各種癌症類型的普遍現象。

糖RNA是個什麼東西

年僅33歲就斬獲”麥克亞瑟天才獎”的Carolyn Bertozzi教授表示：”如果你相信教科書，RNA和聚糖活在兩個不同的世界中。 ”

今年5月，《細胞》上線了一篇研究論文，Bertozzi教授和同事在這篇文章里向我們描述了一項令人驚訝的發現：各種細胞的表面，分佈著一類過去無人知曉的新型生物分子——糖RNA（glycoRNA）。

糖RNA指的是糖基化的RNA分子，以一小段核糖核酸（RNA）為支架，上面連著聚糖（glycan）。 長期以來的認知中，糖基化修飾基本只會發生在各種脂質和蛋白質分子上，形成糖脂和糖蛋白。

研究人員用化學方法給許多不同的聚糖配備了發光基團，注意到了一種帶標記的聚糖分子不斷出現。 最終他們發現，在細胞表面，有一類保守的非編碼RNA帶有富含唾液酸結構的聚糖。 從人類到小鼠、倉鼠、斑馬魚的不同生物體，所測試的細胞類型中都發現了糖RNA。 這個發現或將改變生物化學許多研究領域的面貌。

線粒體分裂並不總是想增殖

在教科書的描述中，線粒體分裂主要發生在線粒體需要增加數量的情況下。

随着生长和最终分裂，细胞需要更多能量，也就需要更多线粒体来支持。线粒体拥有自己的DNA，因此在细胞内有自己的生命周期，通过DNA复制来自我增殖，并分裂形成两个子线粒体。

但在今年5月，瑞士洛桑联邦理工学院物理研究所（EPFL）的生物物理学家利用超高分辨率的显微镜研究线粒体，揭示了功能截然不同的两种分裂机制：一种分裂方式使线粒体数量增长，另一种则使之“减负”去除损坏部分。

线粒体分裂的位置很有讲究。健康的线粒体从中间断裂，一分为二，分子机制如教科书中所描述的那样。另一种情况下，线粒体则会从末端进行分裂，产生一大一小两段，其中较小的那部分显现出很多不健康的迹象，随后被降解。

这种线粒体分裂行为很可能适用于各种哺乳动物细胞。

鸟类的嗅觉可灵了

长久以来，人们普遍持有的想法是：鸟类拥有敏锐的视觉和听觉，甚至还有神秘的第六感“磁觉”；相比之下，嗅觉并不重要，大多数鸟类的嗅觉都很迟钝。

而这次教科书的改写最初来自一名小学生的细心观察，他注意到欧洲白鹳时常会出现在正割草的田地，在低矮的草地里找到它们爱吃的虫子。他向德国马克斯普朗克动物行为研究所的科学家提出了问题：白鹳怎么知道哪里的田地正在割草？

為了解決小學生的困惑，研究者在近期沒有割過草的田地中噴洒了三種青草味的化學物質。 儘管沒有割草機的聲音，沒有割草的景象，鳥群還是從很遠的地方紛紛飛來。 實驗結果清楚地表明，這些鳥完全是依靠嗅覺做出了覓食決定。

不僅是歐洲白鸛，其他鳥類也可能對植物”受傷”時散發的氣味有所反應。 例如捷克生物學家在去年發表的一篇論文中描述，蘇格蘭松的針葉被松葉蜂幼蟲啃噬后，傷口釋放的揮發性化學物質，會吸引大山雀和藍山雀前來尋找毛毛蟲。

紅細胞可不只能運氧氣

很多人從教科書中學到有關紅細胞的最深印象便是：它們在體內迴圈，負責向全身輸送必不可少的氧氣。 然而，今年10月《科學-轉化醫學》的一項研究發現，紅細胞的工作任務比我們過去以為的更多，它們其實在免疫系統中還扮演著重要角色。

紅細胞除了攜帶氧氣，還會帶上其他細胞的DNA片段——比如來自細菌或寄生蟲的DNA，直接向免疫系統報告。 像膿血症患者有超過40%的紅細胞表面會表達一種叫做TLR9的蛋白。 這種受體蛋白往往與炎症有關，可以啟動免疫反應。

通過表面的TLR9，紅細胞可以結合來自細菌、瘧原蟲的DNA，以及細胞受損后釋放的線粒體DNA。 隨著結合的DNA增多，紅細胞的結構形態會發生顯著改變。 這些面目全非的紅細胞就像哨兵，能引起免疫系統的警覺，導致被稱為巨噬細胞的免疫細胞迅速趕來。

紅細胞上結合的線粒體DNA越多的患者，往往其貧血和疾病嚴重程度也越高。 新發現除了為急性炎症性貧血的患者開發新的療法外，關於紅細胞的這一新發現還可能為診斷提供新思路。

癌細胞不只是會躲藏

我們可能經常看到教科書上描述了癌細胞的隱匿技巧，它們是如何巧妙地逃避免疫細胞的追殺，最終潛伏起來慢慢生長的。 但《自然-納米技術》的一項研究完全顛覆了之前的一些設想，癌細胞不僅會躲藏，更會主動入侵免疫細胞，根本不是我們想像的一樣”慫”，只是這種行為太過隱匿，之前從來沒有被發現而已。

美國布萊根婦女醫院的研究者將小鼠體內獲取的乳腺癌細胞與免疫細胞共同放置在培養皿，16個小時后這些細胞放置在了場發射掃描電鏡下進行觀察，結果發現，平均下來每一個癌細胞都會與T細胞形成一根納米管，每一根納米管的寬度在50-2000納米左右。

通過螢光染色標記他們親眼在顯微鏡下看到，癌細胞會不斷將T細胞的線粒體攝入到自己體內。 除了搶奪線粒體，癌細胞還要瘋狂消耗周圍的氧氣。 與細胞互相隔離分開的情況相比，如果存在納米管，癌細胞氧氣消耗量會翻倍，生長速度也變得很快。

這可能預示著，被偷走的線粒體可能為癌細胞生長不斷提供能量。

參考資料：

[1] L。 K。 METTHEW LAM et al。 ， （2021） DNAbinding to TLR9 expressed by red blood cells promotes innate immune activationand anemia。 SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE• DOI：10.1126/scitranslmed.abj1008

[2] Martin Wikelski et al。 ， （2021） Smell of green leaf volatiles attracts white storks to freshly cut meadows。 ScientificReports https：//doi.org/10.1038/s41598-021-92073-7

[3] Tatjana Kleele et al。 ， （2021） Distinct fission signatures predict mitochondrial degradation or biogenesis。 Nature。 Doi： https：//doi.org/10.1038/s41586-021-03510-6

[4] Ke Xu et al。 ， （2021） Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity。 Science。 DOI： 10.1126/science.abb2683

[5]  Hae Jang， Intercellular nanotubes mediate mitochondrial trafficking between cancer and immune cells， Nature Nanotechnology （2021）。 DOI： 10.1038/s41565-021-01000-4。

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