魔術(shù)技巧起作用是因為它們利用了大腦的感官假設(shè)，誘使觀眾看到幻影或俯視手掌。現(xiàn)在，加州大學(xué)舊金山分校的一個研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使是無腦的單細胞酵母也會產(chǎn)生感覺偏差，可以通過精心設(shè)計的錯覺進行攻擊，這一發(fā)現(xiàn)可用于開發(fā)抗擊癌癥等疾病的新方法。

“從最大到最小的所有生物體的基本屬性是”感知和響應(yīng)環(huán)境的能力，“該研究的資深作者Wendell Lim博士說。“對誤解的易感性也是如此。如果幻覺基于單個細胞內(nèi)的分子傳感器或大腦中的神經(jīng)元，那么無關(guān)緊要。”

在2015年11月19日在線發(fā)表于Science Express的新研究中，Lim和他的團隊發(fā)現(xiàn)，酵母細胞錯誤地認識到一種特定的定時模式 - 由低水平和輕度增加的鈉水平交替引起的 - 作為一個巨大的，不斷增加的壓力斜坡。作為回應(yīng)，微生物最終過度反應(yīng)并自殺。Lim說，結(jié)果提出了一種全新的方式來研究簡單細胞的感知能力，甚至可以用它來開發(fā)利用幻覺力量對抗疾病的新方法。

應(yīng)激反應(yīng)的時機是酵母細胞的“阿喀琉斯之踵”

“這一發(fā)現(xiàn)實際上有點意外，”加州大學(xué)舊金山分校的細胞與分子藥理學(xué)系主任，加州大學(xué)舊金山分校系統(tǒng)與合成生物學(xué)中心主任，以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)調(diào)查員說。“我們對細胞如何隨時間解釋信息的一般問題感興趣。頻率是我們所有通信的一個關(guān)鍵方面，無論是聽力語言還是發(fā)送無線電信號，但是細胞本身是否使用這種信息?這是我們不能做的事情。”我非常了解。“

為了探究這個問題，林氏實驗室的兩位博士后研究員，現(xiàn)在北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的Ping Wei博士和Amir Mitchell博士建立了一個系統(tǒng)，使他們能夠?qū)⒔湍副┞对跍睾偷膲毫ο?- 一點點增加在酵母環(huán)境中的鹽中 - 并且在不同頻率下在增加的鹽水平和基線水平之間振蕩。

通常，酵母細胞中的傳感器分子檢測鹽濃度的變化并通過產(chǎn)生保護性化學(xué)物質(zhì)指導(dǎo)細胞作出反應(yīng)。在這種瞬態(tài)響應(yīng)之后，細胞可以恢復(fù)快樂生長，就像條件沒有改變一樣。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細胞每分鐘或每32分鐘打開和關(guān)閉鹽脅迫時，它們完全能夠適應(yīng)。但令他們驚訝的是，當(dāng)他們嘗試完全相同鹽水平的8分鐘振蕩時，細胞迅速停止生長并開始死亡。

“這只是一個令人痛苦的時刻，”米切爾說。“這些細胞應(yīng)該能夠處理這種水平的滲透壓，但是在一個特定的頻率下它們就會變得混亂。我們以前從未見過這樣的細胞。”

感覺幻象可以用來對抗癌癥嗎?

米切爾是這項新研究的第一作者，他繼續(xù)檢查這種意想不到的，頻率依賴性毒性的細胞機制。他利用數(shù)學(xué)模型和實驗調(diào)整了有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路的分子線，介導(dǎo)了細胞的鹽感應(yīng)系統(tǒng)，他揭示了一種感官誤解：由于MAPK通路的建立方式，細胞將八分鐘的振蕩解釋為不斷增加的鹽濃度階梯。這導(dǎo)致細胞過度激活細胞的保護性反應(yīng)，并最終導(dǎo)致其死亡(見電影)。

“為什么這些細胞會對鹽的振蕩產(chǎn)生這種奇怪的敏感性?” 米切爾問道。“好吧，我們不認為他們這樣做了。這只是分子信號網(wǎng)絡(luò)酵母細胞用來介導(dǎo)這種應(yīng)激反應(yīng)這一事實的副作用，它的自然環(huán)境得到優(yōu)化，其中鹽脅迫通常會逐漸增加坡道 - 就像酵母坐在葡萄上一樣，晨露慢慢蒸發(fā)。這就是酵母的假設(shè) - 他們期待壓力會越來越嚴(yán)重 - 這就產(chǎn)生了他們的致命弱點。“

該研究表明，許多細胞類型，包括人類細胞，可能易于誤解，并可能被精心設(shè)計的幻象所迷惑。例如，米切爾說，人類癌細胞對化學(xué)生長因子的反應(yīng)信號通路與酵母中的應(yīng)激感應(yīng)MAPK通路密切相關(guān)。因此，他建議，最終可以利用細胞特異性誤解的識別來誘導(dǎo)癌細胞自我殺死，同時最低限度地傷害健康的鄰近細胞。

“就其本身而言，這是一個不起眼的發(fā)現(xiàn)，”林說，但他認為這對生物醫(yī)學(xué)研究具有更廣泛的意義。“像我們一樣，細胞根據(jù)它們所進化的環(huán)境模式而產(chǎn)生偏見。通過了解這些偏見，我們可以調(diào)節(jié)它們的行為，”他說。“特別值得注意的是，時間域?qū)毎闹匾允求@人的。我們提出任何刺激的時間模式，無論是鹽濃度，藥物還是光束，都可能產(chǎn)生重大影響。”