Nature驚人發現：改寫教科書！肺的新功能——造血

3月22日，來自加州大學舊金山分校的一個科學家小組在Nature雜誌上發表了一篇題為「The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors」的新成果，首次揭示了肺的一項先前不為人知的功能——造血（blood production）。研究還發現，在小鼠模型中，肺部負責生產超過一半的血小板。

在這一研究中，科學家們還有另一個意外的發現，他們找到了先前未知的一個血液幹細胞「池」（pool），當骨髓（先前被認為是造血的主要地點）幹細胞枯竭時，這些新發現的細胞能夠恢復造血。

Mark R. Looney, MD

肺部每小時生產超過1000萬個血小板

據了解，促成這一驚人發現的是一項被稱為雙光子活體成像（two-photon intravital imaging）的技術。這一由該研究通訊作者Mark R. Looney博士和共同作者Matthew F. Krummel博士發明的新技術能夠讓研究人員執行極其精細的任務——觀察活體小鼠肺部微小血管中單個細胞的行為。

Matthew F. Krummel, PhD

研究最初，Looney和他的研究小組是在利用這一技術調查肺部免疫系統與循環血小板之間的作用。它們使用了經工程改造後，血小板能夠發出明亮綠色熒光的小鼠。令人意外的是，科學家們在肺部血管中觀察到了數量驚人的血小板產生細胞——巨核細胞。雖然這類細胞以前也在肺部被觀察到過，但它們通常被認為主要在骨髓中「生活」，產生血小板。

隨後，研究小組開始研究這群「行為不合常理」的巨核細胞。結果發現，在肺部血管中，這些巨核細胞每小時能產生超過1000萬個血小板，這表明，超過一半的小鼠血小板的生產發生在肺部，而不是骨髓中。

此外，研究還在肺部血管之外發現了大量先前被忽視的巨核細胞祖細胞和血液幹細胞。Looney博士表示，據他們所知，這是首個描述血液祖細胞在肺部「居住」的研究。

肺部血液幹細胞可修復骨髓

在肺部發現這些巨核細胞和血液幹細胞後，科學家們不禁思考，這些細胞是如何在肺部和骨髓間來回移動的呢？為了回答這一問題，研究人員開展了一系列的肺移植實驗。

首先，研究小組將來自正常小鼠的肺移植到攜帶熒光巨核細胞的小鼠中。結果發現，熒光巨核細胞很快開始出現在肺部血管中。這表明，肺部產生血小板的巨核細胞起源於骨髓。

接著，研究小組將攜帶熒光巨核細胞祖細胞的肺移植到血小板數量較低的突變小鼠中。結果發現，移植的肺產生了大量的熒光血小板，快速修復血小板數量到正常水平，且這一修復作用持續超過了幾個月的時間。

最後，研究小組將所有細胞都被熒游標記的、健康的肺移植到骨髓缺乏正常血液幹細胞的突變小鼠中。結果發現，來自移植肺的熒光細胞快速轉移到受損的骨髓處。這些細胞不僅促成了血小板的生成，還生成了各種血細胞，包括嗜中性粒細胞、B細胞、T細胞等免疫細胞。這一實驗表明，肺部包含多種多樣的血液祖細胞和幹細胞，這些細胞能夠修復受損的骨髓以及許多血液組成的產生。

Looney博士表示，這一發現無疑揭示了肺部更複雜的功能。它們不僅用於呼吸，也是參與血液生成的關鍵組成部分。在小鼠研究中觀察到的結果強烈表明，肺部可能也在人類的血液形成中發揮了關鍵的作用。

生物學中的「千變萬化」

看到這樣的新發現，小編不禁想起1993 年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者Richard J. Roberts博士在一篇談及「獲諾獎的十條簡單規則」的文章中，將第十條規則列為「學生物」。（PLOS Computational Biology ：Ten Simple Rules to Win a Nobel Prize）

他說，首先，生物學是迷人的，直接影響著我們的生活，但我們對它的了解還微乎其微。因此，相較於其它學科，獲得「大發現」的概率會增加。第二，生物學圍繞在我們身邊，包括醫學、農業、計算機科學等；這種跨學科的融合使它更容易產生新的發現。第三，不同於物理和化學，受進化的影響，生物學總處在變化中。

以下，小編為大家回顧近期一些改寫教科書的新發現。

Nature發文顛覆傳統：小腦，不僅僅控制平衡

小腦長久以來被認為僅僅是幫助我們保持平衡及呼吸，不過，3月20日發表於Nature上的一項研究顛覆了我們的傳統觀念。來自斯坦福研究人員表明，小腦內的神經元能夠響應並學習期望獎賞。

PNAS：第一個不需要引物的 DNA 聚合酶

3月7日，美國科學院院刊（PNAS）在線發表了華中科技大學生命學院朱斌課題組與哈佛大學和日本地球海洋科技局合作完成的最新成果。這項研究發現了自然界已知的第一個不需要引物的DNA聚合酶。

《柳葉刀》子刊：你的身體有了一個「新器官」

在過去的教科書上，人體一共有多少個器官？你知道嗎？答案是78個。不過最近的一項研究結果顛覆了傳統認知，我們身體里多了一個迄今尚未被承認的新器官——腸系膜。

Cell子刊：首次發現無線粒體的真核生物

線粒體是真核生物的一個特徵標誌。然而，2016年發表在Cell子刊Current Biology雜誌上的一項研究揭示了首個沒有線粒體的真核生物，表明了真核生物生命進化分支比預想的要複雜得多。