感觉错觉导致细胞自我毁灭

魔术技巧起作用是因为它们利用了大脑的感官假设，诱使观众看到幻影或俯视手掌。现在，加州大学旧金山分校的一个研究小组已经发现，即使是无脑的单细胞酵母也会产生感觉偏差，可以通过精心设计的错觉进行攻击，这一发现可用于开发抗击癌症等疾病的新方法。

“从最大到最小的所有生物体的基本属性是”感知和响应环境的能力，“该研究的资深作者Wendell Lim博士说。“对误解的易感性也是如此。如果幻觉基于单个细胞内的分子传感器或大脑中的神经元，那么无关紧要。”

在2015年11月19日在线发表于Science Express的新研究中，Lim和他的团队发现，酵母细胞错误地认识到一种特定的定时模式 - 由低水平和轻度增加的钠水平交替引起的 - 作为一个巨大的，不断增加的压力斜坡。作为回应，微生物最终过度反应并自杀。Lim说，结果提出了一种全新的方式来研究简单细胞的感知能力，甚至可以用它来开发利用幻觉力量对抗疾病的新方法。

应激反应的时机是酵母细胞的“阿喀琉斯之踵”

“这一发现实际上有点意外，”加州大学旧金山分校的细胞与分子药理学系主任，加州大学旧金山分校系统与合成生物学中心主任，以及霍华德休斯医学研究所(HHMI)调查员说。“我们对细胞如何随时间解释信息的一般问题感兴趣。频率是我们所有通信的一个关键方面，无论是听力语言还是发送无线电信号，但是细胞本身是否使用这种信息?这是我们不能做的事情。”我非常了解。“

为了探究这个问题，林氏实验室的两位博士后研究员，现在北京大学生命科学学院的Ping Wei博士和Amir Mitchell博士建立了一个系统，使他们能够将酵母暴露在温和的压力下 - 一点点增加在酵母环境中的盐中 - 并且在不同频率下在增加的盐水平和基线水平之间振荡。

通常，酵母细胞中的传感器分子检测盐浓度的变化并通过产生保护性化学物质指导细胞作出反应。在这种瞬态响应之后，细胞可以恢复快乐生长，就像条件没有改变一样。研究人员发现，当细胞每分钟或每32分钟打开和关闭盐胁迫时，它们完全能够适应。但令他们惊讶的是，当他们尝试完全相同盐水平的8分钟振荡时，细胞迅速停止生长并开始死亡。

“这只是一个令人痛苦的时刻，”米切尔说。“这些细胞应该能够处理这种水平的渗透压，但是在一个特定的频率下它们就会变得混乱。我们以前从未见过这样的细胞。”

感觉幻象可以用来对抗癌症吗?

米切尔是这项新研究的第一作者，他继续检查这种意想不到的，频率依赖性毒性的细胞机制。他利用数学模型和实验调整了有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路的分子线，介导了细胞的盐感应系统，他揭示了一种感官误解：由于MAPK通路的建立方式，细胞将八分钟的振荡解释为不断增加的盐浓度阶梯。这导致细胞过度激活细胞的保护性反应，并最终导致其死亡(见电影)。

“为什么这些细胞会对盐的振荡产生这种奇怪的敏感性?” 米切尔问道。“好吧，我们不认为他们这样做了。这只是分子信号网络酵母细胞用来介导这种应激反应这一事实的副作用，它的自然环境得到优化，其中盐胁迫通常会逐渐增加坡道 - 就像酵母坐在葡萄上一样，晨露慢慢蒸发。这就是酵母的假设 - 他们期待压力会越来越严重 - 这就产生了他们的致命弱点。“

该研究表明，许多细胞类型，包括人类细胞，可能易于误解，并可能被精心设计的幻象所迷惑。例如，米切尔说，人类癌细胞对化学生长因子的反应信号通路与酵母中的应激感应MAPK通路密切相关。因此，他建议，最终可以利用细胞特异性误解的识别来诱导癌细胞自我杀死，同时最低限度地伤害健康的邻近细胞。

“就其本身而言，这是一个不起眼的发现，”林说，但他认为这对生物医学研究具有更广泛的意义。“像我们一样，细胞根据它们所进化的环境模式而产生偏见。通过了解这些偏见，我们可以调节它们的行为，”他说。“特别值得注意的是，时间域对细胞的重要性是惊人的。我们提出任何刺激的时间模式，无论是盐浓度，药物还是光束，都可能产生重大影响。”

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