基因与记忆之谜.doc

基因与记忆之谜   基因与记忆之谜(之一)序篇----当我坐在苹果牌计算机前，将“记忆（Memory）” 与“药物（pharmaceutical）”同时键入雅虎有哪些信誉好的足球投注网站引擎，几秒钟后，4.7万多个条目被检索出来。这些条目--有出售计算机辅助程序以加速学习进程，有出售各种药物以帮助提高记忆能力，有提供新的程式服务以改善老年痴呆症患者的记忆等等--清晰地给检索者一个印象：人类似乎正面临着一个严峻的挑战，需要以各种可能的方式刺激和提升脑力，增强记忆。仅1997年，美国就销售出价值2.4亿美元的银杏树叶提取物，据说这种生长在中国境内的树叶提取物能增强记忆。----环顾四周，一方面，信息潮水般涌来，快得多得令人有点不知所措；另一方面，生活的改善导致人类寿命延长，老年性智力衰退及相关疾病成为越来越大的阴影，每三个80岁老人中，就有一位老年痴呆症患者，比如美国前总统里根。这些患者甚至忘掉了怎样系鞋带和怎样用刀叉或筷子吃饭，生活不能自理，给家庭和社会带来极大的焦虑和经济负担。----人类能借助药物和遗传学的方法来使自身变得更聪明吗？人类能战胜衰老带来的记忆退化及相关疾病，以获取更好的生活质量吗？在这个系列内，我将讨论基础研究所得到的必威体育精装版理解，及在这些理解的基础上各大制药公司和新兴起的高科技公司对记忆药物的需求。----在进入专题讨论之前，我想简单地勾勒出当代神经生物学家探索记忆的分子与细胞机制的轨迹，这个过程不仅派生出很有意思的故事，也为讨论作了必要的铺垫。 ----第一次高潮---1962年，密歇根大学教授James McConnell在《神经精神病学》杂志上发表了一篇文章，题目是《通过食肉而达到记忆在扁虫之间的转移》。报告所依据的实验是这样的：先训练一批扁虫学会避光，然后把这些扁虫杀死并切成碎肉，再喂食给一批没有受过训练的扁虫，结果是一些吃过肉的扁虫自动具有了避光性，也就是说经过学习的扁虫通过吞食受训者的肉而获得了受训者的记忆。这个结论对人类的认知方式和能力所具有的潜在意义是革命性的，从而掀起了第一次神经科学的热潮。美国政府一下就资助了上千个研究计划，以扩展对这个现象的理解。三年后，加州的科学家在最有声望的《科学》杂志上报道，将受训后的大鼠脑中的RNA抽提出来后，注射未受训的大鼠，这些大鼠于是获得了经过长期训练才能得到的技能。1972年后，贝勒大学的George Ungar在英国《自然》杂志上发表文章，报告吃食从大鼠脑中提取的一个小蛋白分子能使不同种的小鼠也能获得新的技能。这就意味着所有的记忆是以蛋白分子的形式贮存的，如果想得到某种记忆或新的技能，只需吞食一片相应的含有特定蛋白的药片。----如果这些实验成立的话，我们今天所面临的世界就会大不一样。不过，在Ungar文章发表不久，人们就找出了这些实验不严格之处，及由此而产生错误结论的因素。第二次高潮----在20世纪六七十年代期间，另一批科学家采取了不同的方式探索这个问题，这些工作可以归类为两条不同的路线：其一是主要依据于遗传学的方法，其二是利用细胞学的方法，在90年代，这两类不同的研究汇集在一起，掀起了第二次社会对神经学科的热情，并奠定了我们今天对记忆机制的理解。 ----在第一类遗传学方法中，开拓者是加州理工学院的Semor Benzer教授，他曾对经典分子生物学做出里程碑式的贡献，在60年代末，当经典分子生物学的框架确定后，他便将视野转向行为的分子基础，以果蝇为模型，他的实验室在70年代中第一次分离出学习与记忆的突变体。每一个突变体中都有一个特定的基因被突变，并因此而丧失了功能，从而导致了记忆能力的明显降低。至今已有十几个基因被证实是与学习和记忆有关的。沿此思路发展，在Cold Spring Harbor 实验室工作的Jerry Yin和 Tim Tally在历史上第一次用遗传学的方法通过调节一个叫作CREB的基因的功能而制造出聪明果蝇，这个实验和四年后出现的聪明小鼠一起掀起了记忆研究的第二次高潮。这些基因的发现为开发记忆药物提供了坚实的理论基础。 ----在第二类的以细胞学方法为基础的研究中，哥伦比亚大学的Eric Kandel教授是以无脊椎动物海兔(Aplysia)为模型的开拓者。因为这个研究，他分享了2000年的诺贝尔奖。而Tim Bliss教授则是以脊椎动物大脑中的海马区所发现的一个叫作长时程增强（Long－Term Potentiation）的现象为模型的开拓者。----在过去的30年中，对长时程增强的研究成为神经生物学中的一个热点，吸引了大批优秀的科学家。他们的工作使人们对中枢神经元之间的信息传递和记忆的细胞及化学基础的认知有了长足的进展。根据这些研究所建立的假说，普林斯顿大学的钱卓教授和他的合作者用分子遗传学的方法制造了第一只聪明小鼠，从而为人类用药物和遗传工