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【科學講堂】細胞親密接觸 絕非各自為政

2021-01-20
● 每個細胞之中也有不同的「單元」負責分擔不同的功能。 網上圖片● 每個細胞之中也有不同的「單元」負責分擔不同的功能。 網上圖片

疫情之中,不少人流物流都受到封城和交通管制而影響,再一次提醒我們各地區之間的聯繫與溝通原來是如此頻繁的。各位可能不知,細胞其實也好像一個世界的縮影:不同部分就如各個城市一般,有茼U種多樣而無比重要的緊密溝通。今天就和大家簡單分享一下這個課題。

以為老死不往來 原來合作製脂肪

就好比身體中的各個器官,每個細胞之中也有不同的「單元」負責分擔各種功能:粒線體專門透過呼吸作用為細胞產生生存所需的能量;內質網則是製成蛋白質、儲存脂肪的地方;比較有名的細胞核、藏有葉綠素以進行光合作用的葉綠體,也是這些單元的一些例子。

在以往,我們認為這些單元是相對靜態的存在,默默地在細胞中完成它們的工作。它們之間應該不會直接溝通;之間的溝通主要是透過細胞中的一些囊泡來將物料往來運送。

誤認是污染 原來很重要

不過,加拿大的細胞生物學家Jean Vance在上世紀九十年代卻面對一個難題:她嘗試從老鼠的肝臟細胞中提取出粒線體,卻總是有一些內質網黏附在一起,揮之不去。原來當時許多的科學家也有相類的經驗,但他們大都認為這只是實驗中不太理想的污染,並沒有太大的重要性。

Vance其後成功顯示,粒線體與內質網真的會「相遇交流」:它們「雙劍合璧」,正好可以製造細胞需要的脂肪。這也解釋了另一個當時不解的問題:粒線體從哪兒得到脂肪?原來來源就是內質網!時至今日,細胞各個單元之間的互相溝通,已經成為一眾生物學家接受的概念了。

正常溝通利健康 確保血糖不過高

現在我們已經知道,這些溝通渠道的正常運作與各種疾病頗有關聯。2017年一個有關老鼠胰臟細胞的研究顯示,負責聯繫內質網跟細胞膜的一種蛋白質,原來也在胰島素分泌中有一定的作用:藉由協調鈣質與脂肪的移動,這種蛋白質也協助胰島素適時地釋放,確保血糖不會過高。如此看來,這種蛋白質可能對治療糖尿病也有幫助。

另一些研究也顯示,健康老鼠肝細胞中的內質網與粒線體,應該有頻繁的溝通:它們會好像在跳舞一般,有節奏地聚在一起然後又適時分開;反過來說,在生病的老鼠肝細胞之中,內質網與粒線體卻會顯得呆滯,聚在一起的時間過於長久。

除了共同合作、交換物料之外,這些「細胞單元」還可以有更「親密」的接觸。憑茞{今的影像技術,科學家們在酵母細胞之中,成功目擊到內質網好像一個夾子一般包圍粒線體,並向某些部位施壓,幫助粒線體進行分裂。

從當初不太被採納的意見,到現在細胞單元之間的相互溝通已成為主流的思想了。這些溝通的渠道千絲萬縷,是不少科學家正在研究的課題,也可能是更多重要發現的溫床。

現今的生物課本,許多還將細胞中的單元描繪成靜態的存在,也許也是時候進一步增潤我們的教材了。■杜子航 教育工作者

早年學習理工科目,一直致力推動科學教育與科普工作,近年開始關注電腦發展對社會的影響。

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