细胞之间的“秘密战争”，或许能救你的命

细胞 （英文名：cell）并没有统一的定义，比较普遍的提法是：细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。

一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物，高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为原核细胞、真核细胞两类，但也有人提出应分为三类，即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。

细胞体形极微，在显微镜下始能窥见，形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成，表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁，细胞质中常有质体，体内有叶绿体和液泡，还有线粒体。动物细胞无细胞壁，细胞质中常有中心体，而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。

为了对抗癌症和衰老，生物学家正在研究细胞如何驱逐、杀死或蚕食适应度低的竞争对手。

在过去的二十年中，类似的发现激增，揭示了在细胞层面上正在发生各种级别的战争。这被称为细胞竞争，它的作用有点儿像物种之间的自然选择，因为适应度高的细胞战胜了适应度低的邻近细胞。这种现象可以在生物体的发育过程中进行质量控制，防御癌前细胞，以及成为维持皮肤、肠和心脏等器官的关键部分。

细胞使用多种方法来消灭它们的竞争对手，从将它们从组织中清除出去到诱导细胞自杀，甚至吞噬它们和蚕食其组成成分。这些观察结果表明，组织发育和维持的过程比之前认为的混乱得多。纽约市西奈山伊坎医学院的干细胞生物学家Thomas Zwaka表示：“这表明发育完全不像钟表发条一样，遵循一套预设规则。”

但是，关于单个细胞如何识别其邻近细胞的弱点并采取行动，仍有很多疑问。实验室一直在努力寻找并争论适合度的潜在标志物以及它们如何引发竞争行为。这些机制可以使科学家们抑制或协助进行此过程，从而有可能找到更好的应用再生医学去对抗癌症、疾病和衰老的方法。

去年2月下了一场暴风雪，积雪深达30多厘米，就在这样的天气里，来自十几个学科的生物学家在加利福尼亚太浩湖的一家酒店里召开了第一个专门讨论细胞竞争的重要会议。

联合组织者Zwaka说：“各个学科的科研人员聚在一起。”其中包括研究可以从一个单细胞再生出整个身体的扁虫的生物学家，尝试建立鼠、猴和兔胚胎的种间嵌合体的遗传学家，以及报告了细菌群落发生的可怕战斗和合作行动的主题发言人。

共有约150人参加了这场在暴风雪中召开的会议，他们讨论了细胞如何以及为什么评估它们所面临的竞争，另外也表彰了促使这个领域诞生的发现。

1973年，两名博士生Ginés Morata和Pedro Ripoll正在完善一种追踪果蝇幼虫中最终可能会发育成翅膀的各种细胞群的方法。他们在马德里西班牙国家研究委员会的生物研究中心工作，将一种名为Minute的突变引入幼虫的一些选定的细胞中，但保持其余的细胞不变。

他们知道Minute细胞的生长速度要比其未被改变的邻近细胞慢，因此预期能够在野生型中找到一些比较小的细胞。Morata说：“相反，我们发现细胞消失了。”他现在是西班牙马德里自治大学的一名发育生物学家。

Minute细胞可以自行发育成正常的果蝇——除了身上的体毛又短又细，该突变因此得名。但是，当它们与幼虫中的野生型细胞混合时，这些细胞完全消失了。Morata说：“Minute细胞无法与更有活力、代谢活跃的野生型细胞竞争。”他们将这种活动描述为细胞竞争。Morata说：“这是一个非常令人惊讶和有趣的发现。”但由于缺乏分子生物学工具去更紧密地追踪细胞的命运，他和同事们只能让子弹再飞一会儿。

26年后，博士后Laura Johnston和Peter Gallant观察到了几乎一模一样的现象。他们分别与西雅图福瑞德哈金森癌症研究中心的Bruce Edgar和Robert Eisenman合作，在另一种果蝇基因中研究一种名为Drosophila Myc (dMyc)的突变，该突变也会减缓细胞生长。

细胞竞争不仅仅是简单的消除缺陷；这与适者生存有关，细胞中适应度低的“失败者”死亡，“胜利者”增殖。重要的是，只有当基因不同的细胞混合在一起时才能看到竞争，这被称为镶嵌现象。通过这种方式，细胞竞争像一个质量控制系统一样运行，在发育过程中淘汰掉适应度低的细胞。

细胞（Cells）是由英国科学家罗伯特·胡克（Robert Hooke，1635～1703）于1665年发现的。当时他用自制的光学显微镜观察软木塞的薄切片，放大后发现一格一格的小空间 ，就以英文的cell命名之，而这个英文单字的意义本身就有小房间一格一格的用法，所以并非另创的字汇。而这样观察到的细胞早已死亡，仅能看到残存的植物细胞壁 ，虽然他并非真的看见一个生命的单位（因为无生命迹象），后世的科学家仍认为其功不可没，一般而言还是将他当作发现细胞的第一人。而事实上真正首先发现活细胞的，还是荷兰生物学家列文虎克。

通过人为制造失败者或胜利者，研究人员可以迫使细胞竞争发挥作用。但是，当时还是博士后的Cristina Clavería领导的Torres团队也报告了惊人的发现，即Myc表达在小鼠胚胎干细胞中自然地发生变化。胚胎中蛋白质含量约为其邻近细胞一半的细胞因凋亡而死亡。这是最早强有力地指向自然发生细胞竞争的研究之一。

研究发现，肿瘤细胞会出现不同于正常细胞的代谢变化，同时肿瘤细胞自身可通过糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）之间的转换来适应代谢环境的改变。2019年，Cancer Cell最新刊登了一篇文章，研究人员发现在禁食状态下使用二甲双胍可以显著抑制肿瘤生长，并提出PP2A-GSK3β-MCL-1通路可能是肿瘤治疗的新靶点。

目前尚不清楚肿瘤形成时是什么赋予了癌细胞竞争优势。如果研究人员能够了解如何控制超级竞争者或削弱癌细胞的竞争能力，那么他们也许就能够借此抗击癌症。

相反，如果干细胞要替代老化或患病的组织进行器官更新，则可能需要获得竞争优势。Villa del Campo表示，临床医生已经在考虑如何增强患者自身来源的心脏干细胞，以有效替代因心脏病或其他疾病而受损的细胞。

开始于小小的果蝇幼虫中的不起眼的研究揭示出了原始的细胞战争，这可能会引领基于细胞的医学进入一个新时代。这个过程引起了科学家们的热议，但它仍然是个谜。

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