浅度解析诺贝尔生理学奖或医学奖

一年一度的诺贝尔生理学奖或医学奖于2019年10月7日公布，今年的诺奖由三位科学家分享，名字也不太好记，就不说了。获奖原因是他们共同研究的主题——细胞如何感知环境中的氧气浓度的变化。

作为好氧生物，氧气是我们获取足够能量的保障。而能量是我们能正常工作、生活的保障。所以，氧气对每个人的重要性自是不言而喻。

但是我们的细胞如何感知这种变化并作出相应的反应，这一完整的链条是由这三位科学家共同构建出来的。

具体过程分两种情况：首先，是在缺氧的条件下，细胞会产生一种叫做“缺氧诱导因子-1（HIF-1）”的蛋白质分子机器。这种蛋白质能够进入细胞核（相当于细胞的最高指挥部），并且深入到DNA分子的内部，找到一段特殊的DNA序列（相当于分管领导）并且结合上去，这种结合会马上发出指令（相当于分管领导处理日常紧急事务，下意识反应一样）——细胞各单位马上会产生好多种蛋白质分子，比如说，细胞产生一种叫作“促红细胞生成素（EPO）”的分子，促进产生更多的红细胞；还会产生一种叫作“血管生长因子（VEGF）”的蛋白质，促进各种毛细血管的生长。就这样，通过一系列方法，就可以缓解缺氧的问题。

另一种情况，不缺氧的情况是如何处理的呢？显然要将HIF-1这一途径彻底关闭的。这就要求细胞对氧气的浓度非常敏感，一旦氧气足够就应该立即采取措施。而漫长的进化历程，不断地试错终于让细胞合成了一种蛋白质分子，它的作用就是结合氧气，带它去见HIF-1，然后告诉HIF-1“你看，这是氧气，真是够了”，看到此情此景的HIF-1，只好为了大义，牺牲小我，立刻启动自杀程序，然后被拖拽到细胞内专门分解过剩蛋白质的垃圾处理厂——蛋白处理厂蛋白酶体那里去，分解为氨基酸，再次被细胞循环利用。

浅度解析到此为止，接下来，说一下个人的两个方面体会。

首先，生物体是经过数亿年进化发展而来的非常复杂、精密、高效的系统。它经过了无数次的试错，才呈现出与环境相适应的运作机制，经历了许多的曲折。比如，在今天我们看来，一些应该在进化中被淘汰的性状，却保留了下来，原因可能是因为要与环境相适应，以换取生存和繁衍的机会（例如，镰刀型细胞贫血症，在非洲疟疾横行的地区，发病率较高，研究发现，镰刀型细胞贫血症患者的生存概率会增大）。

因为要适应不同时期的环境变化，所以会做出各种应对，所以越来越复杂、精密。而又因为要在那么小的空间里实现各种各样的生命活动，所以它必须高效运转，对于无效行为是零容忍，在这方面，它必须绝对理性，宁愿背负过河拆桥的罪名也在所不辞（HIF-1就是一个例子，还有细胞的凋亡等等，都是为整体效率的提升，而做出的牺牲）。

另一方面，反馈的重要性。高效，必须由即时的反馈来实现。反馈分为正反馈和负反馈，正反馈是放肆，是对系统本身工作效果的一种纵容和支持（比如排尿，分娩，环境污染）；负反馈是克制，是对系统本身工作效果的一种收敛和抑制（比如胰岛素和胰高血糖素调节血糖时，调到正常范围都会即时反馈，以保障机体的相对稳定状态）。所以可以从生物学角度更加深刻的理解那句“喜欢是放肆，爱是克制”了吧。负反馈是生物体中的一种比较多的反馈形式，小到分子水平，大到生态系统水平都存在这种反馈，它是经过亿万年演化出的一种亲测有效的工作模式，值得我们借鉴。

总结一下：复杂系统，因反馈而高效，因高效而自由。

声明：本文部分内容借鉴得到王立铭老师对诺贝尔生理学奖或医学奖的解读。