院士1课堂 | 小细胞也有大学问
小小的细胞可以构成复杂生命个体,细胞学说也是现代生物学的重要基石。10月31日,中国科学院生物物理研究所张宏院士来到南京一中,带来第38期“院士1课堂”讲座“细胞——搭建生命体的积木”。
以积木类比细胞,张宏院士从小小的积木引入话题,积木可以拼出各式建筑模型,生动形象地说明了简单的细胞也能构建出复杂的生命体系。张院士带领大家回顾细胞学说的发展过程,从1543年比利时科学家维萨里的人体构造研究,到1665年罗伯特·虎克首次观察到细胞,再到1838-1839年间施莱登和施旺分别提出植物和动物 均由细胞构成的观点,最终形成了现代生物学的三大基石之一——细胞学说。张院士通过诺贝尔奖得主的事迹,进一步阐述了细胞生物学领域的各项重要突破。如1974年的诺贝尔生理学或医学奖授予了阿尔伯特·克劳德等三人,以表彰他们在细胞结构及功能方面的研究。此外,他还提到了细胞示踪术、超分辨率荧光显微技术等方面的研究,这些成就极大地推动了人们对细胞内部结构和功能的认识。
酵母、果蝇、小鼠……这些人们熟悉的实验动物,是怎么被细胞实验选中的呢?为了更好地理解复杂的生物系统,科学家们通常会选择一些结构简单、生命周期短、易于操作的生物作为研究对象,即模式生物。他列举了几种常用的模式生物,并详细介绍了每一种生物的特点及其在生命科学研究中的应用价值。张院士特别讲述了自己多年从事秀丽隐杆线虫研究的经历。他提到线虫的结构十分简单,成虫通体透明,3天一代繁殖周期,959个细胞拥有清晰完整的细胞族谱,是研究细胞凋亡、基因功能等生命科学问题的理想选择。虽然“人虫有别”,但是线虫研究中 所发现的一些生物学机制,在人类身上也被证实存在。
对线虫局部细节进行深入探究,与之相关的研究多次获得诺贝尔奖。天下大事,必作于细。张宏院士也由此告诉学生们:科学研究要从简单处着手,机遇偏爱有准备的头脑。正如生物体感受到饥饿时会通过进食来补充营养增加能量一样,当细胞处于饥饿状态或其它应激条件时,会通过吞噬掉自己一部分的策略来应对各种胁迫。这种自己吃自己的过程称作细胞自噬。
自噬还起到细胞清道夫的作用,可以清除细胞里累积的有害蛋白聚集体和受损细胞器,以维持细胞的稳态平衡。但同时,自噬异常则会引起多种疾病,如老年痴呆等神经退行性疾病的发生发展都与自噬异常密切相关。日常生活中人们可以有效利用自噬。2019年新英格兰杂志发表了一份研究,发现轻断食会诱导自噬,12小时后身体开始分解脂肪并降低细胞代谢率,由此进行身材管理和延缓衰老。这也是诺贝尔奖认证的长寿抗衰自然疗法。
精彩的讲座不仅普及生命科学知识,更让同学们认识到了科学研究的严谨性和一丝不苟的科学家精神,激发了大家对生命科学的兴趣与热情。互动环节,同学们踊跃发言,张宏院士连连夸赞一中学生 思维敏捷,善于拓展思考。讲座结束,张宏院士为同学们签字寄语。“怀揣梦想,砥砺前行”,这八个字来鼓励崇文学子乘风破浪,保持好奇心与热爱,在科学的道路上勇敢前进。一场精彩的讲座,张宏院士为同学们展示了小细胞里的大学问,生命科学是无穷无尽的,细胞学说更与我们的身体健康紧密相连。未来,更多生命的奥秘等待同学们去探索,去发现!
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