今天《Nature》正刊有一項最新出爐的研究,本來乍一看里面幾乎半數篇幅充斥著方法學內容,讓派派差點劃走,但多看一眼后發現,除了方法創新,這篇論文本身也有一個相當有意思的發現,值得與大家分享[1]。
我們都知道,每個人身上數十萬億個細胞,最開始都是由單一一個受精卵分裂、分化出來的,這種簡單的「1分2,2分4,4分8,8分16」的指數邏輯想必大家都了解。
那么在這個基礎上,我們來講一下,我們的血細胞都是怎么來的,相信看完后,你一定會對自己體內的「血液」如何隨年齡變化有全新的認識,也能對老年人傷口愈合變慢、感染后恢復困難等現象有更深層的理解。
首先,想象我們每個人體內有一個「血細胞池」,這是一個派派抽象出來的概念,不只是血管,包括骨髓在內,我們體內任何承載了血細胞的組織器官,其總和就是這里說的「血細胞池」。
在最初的血細胞池里,只有10個造血干細胞(實際遠不止10個,此處為了理解而簡化),它們就是未來10大血細胞家族的老祖宗,分別姓李、張、王、胡、楊、吳、徐、陳、黃、和X。
最初的10個老祖宗,孕育出了數之不盡的后代,形成了10個大家族,而且每一個大家族,其內部成員可以從事各行各業的崗位,并不是像「王家專門從政、李家專門從商,張家專門務農」這樣通過10大家族分工來實現彼此互補。
理論上說,每個家族內,從事各個行業的家族成員比例可以是一樣的,比如李家可能有10%的人干農活兒、20%的人進城打工,5%的人創業……這一比例可能在其他家族也成立。
圖注:本該百花齊放的「家族子弟」
換句話說,一個血細胞最后具體從事哪個崗位(分化成哪種具體的細胞,比如紅細胞、白細胞、血小板等),其實跟它最開始來自哪個家族沒有絕對的關系。
那么10大家族的格局,相比于互補合作,更接近于競爭。
當然,這只是理論情況,如果說每一個家族,都能向社會持續輸送各種類型的人才,那自然是皆大歡喜。
但是呢,有些家族,它偏不。
如果說一個健康家族的形態,是90%以上的家族成員從事各行各業,還有不到10%的家族成員,專注于家族本身人口的維持,那這類家族成員,我們一般稱之為種馬(劃掉)「造血干/祖細胞」。
在健康的家族里,造血干細胞生產的子細胞,會被培養成其他類型的成熟人才,但是在不健康的家族里,假設是X家,X家的造血干細胞產生的子細胞,最終還是造血干細胞……
最后就導致什么情況呢?X家族里95%的細胞,大都是只知道生產的繁殖工具,而很少去從事具體的工作。
但好在,至少在身體沒有造血需求的時候,X家族也會停下其不斷產崽的行為,這一點讓X家族和腫瘤多少劃清了界限。
而論文的發現表明,在我們年輕的時候,我們血細胞池里的10大家族,還能夠保持分庭抗禮、百花齊放。
可隨著我們年齡的增長,那些保持著健康比例(90%行使各類具體功能,不到10%只從事繁殖)的家族會逐漸式微,而只會復制自身的X家族卻日益壯大:
X家族的壯大也會擠占其他健康家族的生存空間,導致我們血細胞池的細胞多樣性水平整體下滑。
假設我們血細胞池中,每個細胞家族對應一種顏色,那么年輕時,我們的血液就是一副色彩斑斕的馬賽克,而年老時,圖中的色塊明顯減少,其中會有一兩種顏色變得格外顯眼,因為它們占據了大片版圖,而剩下的顏色只能零星散落在角落里。
平時我們一聽到造血干細胞,會很容易認為這是個抗衰利器,多多益善。那現在好了,X家族里全是造血干細胞,要是把它們移植到合適的環境,想必能抗衰吧~?
答案是并不,根據研究發現,我們可以理解為,那些體量小、未擴張的家族,雖然造血干細胞數量少,但其再生能力更強,而體量最大的X家族,雖然它包含了大量造血干細胞,但它們整體的再生能力反而更弱,可謂干啥啥不行,吃飯第一名。
現在我們就能以更新的角度理解,為什么老年人傷口愈合變慢,病毒感染后也更難痊愈了。年輕時,成千上萬的健康細胞家族可以迅速調動中性粒細胞、巨噬細胞、血小板等抵達傷口前線。年老時,X家族成為寡頭,雖然干細胞數量充沛,卻只會囤兵后方,不給前線輸送彈藥……
進一步的研究發現,血液衰老的圖景,其實跟我們下意識里想象的完全不一樣。
在我們直觀的想象中,可能會以為,隨著年齡增長,這10大家族會一起發生功能的退化,這種「整體衰退觀」現在基本可以被推翻了。
新的發現告訴我們,那些健康的家族,比如李家、張家、胡家、王家……它們只是生存空間被X家擠占了,但這些家族內部,本身仍舊是健康的,它們仍舊保持著「90%以上的家族成員從事各行各業,不到10%的成員維持造血」的年輕態。
也就是說,老年個體血細胞池中的健康家族,狀態其實跟年輕個體中的健康家族差不多。衰老帶來的最大變化,更多是X家族(或者類似狀態的家族)逐漸成為了血細胞池中的寡頭,這才是主要矛盾。
在演化理論中有一個觀點——生物多樣性是韌性的基石,物種越豐富,面對環境沖擊時可供選擇的應對策略就越多,生態系統存續下去的機會就越大。
同理,我們體內造血干細胞家族的多樣性,同樣是確保我們血液系統穩定的基礎,一旦某種外來刺激(比如J病、毒素)損傷了特定類型的細胞家族,其他細胞家族還可以頂上。
而若是多樣性缺失,由單一家族一枝獨大,便相當于森林里只剩下一種樹,那么,一場針對這種樹的蟲災,即可讓整片森林枯萎。或許,這就是衰老讓我們變得脆弱的本質。
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