评论：诺贝尔奖为何６４次聚焦生命信使

生物谷

　　生命信息传递的基本任务

　　人类生命的信息究竟是怎样传递的？

　　对这个问题的研究，关系到阐释生命的本质、疾病的发生及防治等一系列重大生物学和医学问题。２０世纪后半叶，在遗传密码破译及转录、翻译的基本规律取得突破之后，如何控制细胞的基因表达及增殖、分化、发育，就成为生命科学的最大挑战。

　　生命体的生长发育主要受遗传信息及环境变化信息的调节控制：遗传基因决定个体发育基本模式的实现，受控于生命体外界环境和体内环境信息两个方面的刺激。

　　科学家早已意识到，生命体内存在调节物质代谢和能量代谢的信号系统。著名物理学家欧文·薛定谔（ＥｒｗｉｎＳｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ），因创建量子理论的波动力学方程，荣获１９３３年度诺贝尔物理学奖，此后便在《生命是什么》一书中提出“生命的基本问题是信息问题”这个论点。

　　薛定谔一语破的：生物细胞的信号系统，在代谢调节控制上起重要作用，因为生物体内的大分子、细胞器、细胞、组织和器官在空间上是相互隔离的，生物体与环境之间更是如此；根据信息论的基本观点，两个空间隔离的组分之间的相互影响协调一致，不管采取何种方式，都必须有信息的传输或信息的交流。因此，生物体在新陈代谢时，不但有物质与能量的变化，即存在物质流与能量流之外，还存在信息流。

　　２０世纪８０年代，世界生命科学领域建立了“传递生命信息３个信使”的学说，即生命体的各种活动都是在３个信使体系的控制和调节下进行的。

　　第一信使是指各种细胞外信息分子，又称细胞间信号分子即细胞因子，诸如内分泌激素，神经递质和神经肽，局部化学介导因子（神经生长因子，旁分泌激素如前列腺素、组胺与嗜伊红趋化因子等），气体信号分子（ＮＯ、ＣＯ），以及免疫细胞产生的抗体、补体与免疫细胞因子。这些生物活性分子由体内各种不同的细胞产生后，能够通过血液、淋巴液、各种体液及神经分泌等不同途径，作用到细胞膜表面或细胞内的特异受体，引起细胞内的特定反映。

　　第二信使是指细胞外第一信使与其特异受体结合后，通过信息跨膜传递机制激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子道，而在胞浆内产生的信使物质。这种胞内信息分子起到将胞外信息传导、放大、变为细胞内信息的作用。从分子学意义上讲，细胞内信息传递过程是以细胞内蛋白质磷酸化与脱磷酸化为基础，依次引起构型的变化和功能的改变，以实现信息的传递。

　　第三信使又称ＤＮＡ结合蛋白，是指负责核内外信息传递的物质，为一类可与靶基因特异序列相结合的核蛋白，能调节基因的转录水平，发挥转录因子或转录调节因子的作用。这些蛋白质是在胞质内合成后进入胞核内，发挥信使作用，因而称这类核蛋白为“核内第三信使”，以区别于位于胞质内的其他各类信使。

　　蛋白质与核酸等生物大分子是生命的主要体现者，但不是生命本身。生命的本质是这些生物大分子之间，以及它们与环境之间复杂而有序的相互联系和相互作用，这是信息传递研究的基本任务。

　　生命信息传递的真谛，就是细胞间通讯的胞外第一信使以及外界环境因子作用与细胞表面或胞内受体后，通过跨膜传递形成胞内第二信使的级联传递，以及其后的核内第三信使诱导基因表达和引起生理反应的过程。生命信息传递在应答环境刺激和调节基因表达、生理反应的同时，不仅维持着细胞正常代谢，而且最终决定细胞增殖、生长、分化、衰老和死亡等生命的基本现象。

　　从分子生物学意义讲，细胞信息传递过程是以一系列蛋白质的构象和功能改变为基础的级联反应，而蛋白质磷酸化则是这一过程中最基本的公共通路，同时也是各信使分子进行调节的枢纽。

　　生命信息传递最重要的特征之一在于它是一个网络系统，具有高度的非线性特点。活细胞内存在的是多种信息系统相互作用的信号网络，外界刺激通过这种信号网络的整合作用，调节基因表达及产生生理反应。

　　人体中的内分泌系统、神经系统和免疫系统等，是人们早已认知的生命信息传递体系。在人体内的分子水平上，除了物质和能量代谢的分子途径和网络之外，还存在着对其调节控制作用的，自成体系的信息传递分子途径。这个自成体系的信息传递分子网络，就是人体的经络系统。