2016 年科技领域出现了哪些新的趋势？ 第1页

生命科学领域

如果给2016年的生命科学一个关键词，我觉得应该是“争议”。

其实争议，本身代表了一种新的趋势，那就是对经典理论体系的冲击，也代表着生命科学研究的总体新思路，就是改变。

从最原始的懵懵懂懂的龙生龙凤生凤，到达尔文华莱士建立起来的经典进化论，到孟德尔摩尔根等引领的经典遗传学，再到沃森克里克、米勒和桑格代表的现代分子生物学，生命科学史上经历过很多经典的体系和过程，然而随着科技的进步，尤其是高通量测序带来的大数据，使得我们对生物学有了全新的看法。

下面来说说几件争议的事情

————癌症运气说————

年初，nature和science开启了关于癌症的一场大论战：癌症是否是运气问题？

为什么同样的生活同样的环境，有的人得了癌症，有的人屁事都没有？

为什么有的人天天注意各种问题，结果还是得了癌症，而有的人抽烟喝酒却百毒不侵？

正反提出，癌症的主要原因是运气太差——命苦别怨政府。

约翰·霍普金斯大学研究人员对人类经常罹患的31种癌症分析后发现，除皮肤癌等9种癌与环境、生活方式及遗传因素有关外，剩余22种常见癌症均与细胞分裂时突变有关，而突变是不可控的，且细胞分裂速度越快的部位，癌变风险越大。

比如下图显示的是干细胞和癌症之间的关系，干细胞分裂越多，癌症概率越大，而干细胞分裂不是外界因素能够控制的，换句话，这就是运气。

反方意见：癌症主要原因还是环境——命赖还真的怪社会。

事实上，这一点更符合大家的理念，即环境等因素和癌症的关系非常密切，我们知道大量的流行病学调查数据表明，很多环境因素都会导致癌症。

比如世界卫生组织旗下的国际癌症研究机构(IARC)，这是世界上关于致癌物最权威的机构之一，我们大家口中的致癌物，都是这个机构报告的，他们从1971年起组织专家组收集和评价世界各国有关化学物质对人类致癌危险性的资料。

到今天，已经有119种物质被列入了一级致癌物，也就是有确切证据证明这些物质是致癌的。

再比如这是常见癌症的影响因素

————癌症起因争议————

一直以来，我们对癌症的起因基本上比较统一，那就是癌症是因为基因突变导致的。当基因发生突变后没有得到及时的修复，尤其是一些关键位置的突变，导致细胞不受控制的增殖，最终引发了癌症。

（突变引发癌症）

事实上，这种理论目前依然是主流学说，我们很多研究的出发点都是去寻找这些关键突变，比如某个基因的某个SNP 改变对于癌症的贡献。

不过，目前科学家对于突变和癌症的关系却有新的看法，他们认为，突变和癌症有关，但是，突变是否直接导致癌症，值得商榷。

目前有三种新的理论：

1，蛋白质失衡理论

一直以来基因畸形被认为是引发癌症的主要原因，但是在《Oncogene》上一项新研究发现，细胞内蛋白质失衡可引发癌症。该研究阐述了蛋白质失调是一个强大的癌症预测工具，可判断患者是否对化疗有回应或者肿瘤是否扩散到其他部位。

（蛋白质结构示意图）

事实上，癌症细胞内发生了翻天覆地的变化，蛋白作为最直接处理生物生化代谢的物质，他们发挥作用才是最直接的，也是最有效的。

而蛋白质改变，有的时候并不依赖基因（煮鸡蛋）

2，染色体理论：

染色体数目与结构改变引发癌症，而单个突变无如此强大力量。

常见的染色体变异包括：二倍体，染色体变化，基因变化，蛋白质变化等。他们的变化会扰乱细胞本身的稳态，内在结构和调控系统不稳定。

（染色体结构图）

3，癌症进化论

另一个研究认为，癌症细胞数量受进化压力影响的观点。该文章阐述了健康的组织生态系统促使健康细胞战胜癌变细胞，当组织生态系统发生变化如老化、吸烟或者受其他压力影响时，癌变细胞可迅速适应变化后的环境，并在自然选择中一代又一代传承。

当然我在去年的一个答案里也提到过类似的看法

————干掉孟德尔和达尔文的自私基因—————

一个基因在有性生殖中，既不遵守孟德尔遗传定律，而且牺牲生物的适应度还超速扩散。

提前说明，这个自私基因和道金斯先生的自私基因完全是两码事。道金斯先生好歹还在提个假说来解释进化论，这个R2D2的目标则是直接干掉孟德尔和达尔文。

在电影星球大战中，机器人R2D2是一个有趣的机器人。在动物世界里，R2D2是彻头彻尾的“自私基因”。R2D2违背了基因遗传法则和达尔文进化论。R2D2本身可能损害家鼠的生育能力，但是却可以迅速在家鼠群体中传播开来。

R2D2是家鼠二号染色体上的一个片段，含有多拷贝的Cwc22基因。这个基因有个特点，最初的时候，老老实实，但是当Cwc22基因拷贝数超过了7之后，这个片段就变得“自私”起来。或者说，它疯了。

我们来边回顾高中生物边讲述这个基因的吊炸天

孟德尔遗传学定律：分离定律和自由组合定律，相信大家一定对这个印象深刻，什么遗传病啊，亲本子代啊之类的，算的很多人头昏脑涨。

R2D2：我不认识孟德尔，所以我不听我不听。

计算机基于遗传定律模拟预测的184代后所有后代会携带R2D2，而真实情况呢，15代搞定。这让孟德尔很忧伤。

达尔文进化论：不多说了，物竞天择，适者生存这八个字可谓精华。

R2D2：我也不认识达尔文，我就是不适，我还偏偏要生存。

这个基因是个标准的劣势基因。含有这个R2D2片段的卵子比起不含这个片段的卵子，体积会小一些，显然这种小体积的卵子更不利于后代的生存。根据演化规律，生育能力的减弱应引起自然选择淘汰R2D2。但显然，自私DNA片段战胜了自然地选择

好吧，我就想问，R2D2，你为什么这么碉堡呢？

这是这个基因的扩散图

Distribution of sum-intensity across three probes in R2d on the MegaMUGA array for mice with non-recombinant CAST/EiJ haplotype

横轴是染色体号
这个基因之所以这么吊，是因为雌性减数分裂驱动，也就是说，它不走寻常分裂路线，它直接牺牲整个适应度。让小鼠繁殖能力下降，大概下降20%。但是它自己却很好的增加了传递的效率。

接下来解释一下什么叫做雌性减数分裂驱动，学过高中生物的我们知道减数分裂会发生不均匀分离

过去，大家认为这个分离，属于染色体级别的，所以，虽然减数，但是还是符合分离定律和交换定律的。

然而，有些基因却在这里大放异彩。由于同源染色体的不等分离，可使减数分裂中分离染色体多的一方增加连锁群的频率，从而引起群体遗传结构发生变化。

这个现象最早是1957年L.桑德勒在果蝇中发现，果蝇的SD基因，在雄性，具有SD的染色体可传给95%的子代。

而R2D2之所以犀利，是因为这是哺乳动物。

这家伙，就是个叛徒

如果我们掌握了这个机制，那么，我们完全可以推动减数分裂驱动，直接让一些物种的性比失衡，然后就灭绝了

J.P. Didion et al. R2d2drives selfish sweeps in the house mouse.Molecular Biology and Evolution. Published online February 15, 2016. doi: 10.1093/molbev/msw036.

————寿命极限争议————

关于寿命极限问题，一直有很多人认可，认为人类不能无限的长寿，不过另一方面，我们的研究者认为，寿命的极限应该是可以突破的，由于人类生存环境的改变，以及各种疾病的存在，至少目前我们没有达到极限。

然而在一篇题为evidence for a limit to human lifespan的nature文章中，通过整合大量的寿命数据，发现人类的寿命存在极限，最高值的均值是115岁，上限是125左右

当研究人员对1900年以来的100岁及以上的人的存活改善进行研究时，他们发现不论人是哪年出生的，存活改善在100岁左右时达到顶峰，然后快速地下降。Vijg博士说，“这一发现表明降低老年死亡率的效果在降低，而且人类寿命存在极限。

寿命的增加并非是线性的

在国际长寿数据库（International Database on Longevity）的“报道的最高死亡年龄”中，从1968年到2006年之间的经验证活到110岁或以上的人里。

这些超级百岁老人（supercentenarian）的死亡年龄在二十世纪七十年代到二十世纪九十年代早期之间快速地增加，但是在1995年左右达到顶峰---进一步的证据表明人类寿命存在限制。研究人员注意到，这个顶峰发生于接近1997年的时候---122岁法国女性Jeanne Calment死亡的那一年，她是有史以来记录在案的寿命最长的人。

这个图说明人类极限寿命停滞了，换句话说，人类无法无限度的长寿。

无论我们抵抗传染病和慢性病，只不过是提高平均寿命，但是极限值在那里！

这是现存最长寿的老人116岁的Emma Morano

那么，问题来了，目前世界人均预期寿命大概是70多，按照预期的增速，我们可能在未来50年的时候碰触到人类寿命的上限。

这对于我们来说，几乎是灾难。

然而，俺不同意啊，我们同行大部分也不认可啊。

至少，我认为，这种寿命的极限其实是一种基于历史数据的推测，大部分人其实并没有达到极限值就去世了，主要原因是疾病。如果我们能够克服一些问题，比如器官损伤，可以通过器官替代等办法来实现，那么，我们未尝不可突破这个极限。

我想过很多办法来续命

初级：换血，已被证实可行

中级：器官替代，很多人死亡是部分器官坏了

高级：生物替代，如干细胞（干细胞和端粒会致癌，目前难解）

顶级：换人（比如克隆人，换头术）

神级：脱离本体

————魏则西和免疫疗法————

今年一个大事情是魏则西事件。

魏则西是陕西的一个大学生，因为患滑膜肉瘤病休学。在他的治疗过程中，他接触到了来自百度推荐的“武警北京总队第二医院”，接受一种号称为“最先进技术”的“生物免疫疗法”，在耗费20多万元后，被寄予最后一线希望的新型的肿瘤治疗方法——DC-CIK疗法，并没有挽回一个年轻的生命。于2016年4月12日在咸阳的家中去世，终年22岁。

魏则西去世后，引发了知乎的大讨论，大家进一步追踪发现，给魏则西治疗的医院本身资质问题，以及治疗中使用的技术方案不合理，更进一步引发了大家对百度虚假广告的申讨。

一时间，百度成为过街老鼠，人人喊打，莆田系也成为众矢之的。

而随后的一条官方通知指出，在中国免疫疗法是不合法的。

卫计委5月4日召开视频会议，会议明确细胞免疫治疗仍然属于临床研究阶段，应按照相关程序操作；禁止医院变相承包科室；严格医疗类广告审查。据参会人士透露，要求细胞免疫治疗须停止应用于临床治疗，而仅限于临床研究。

其实，免疫疗法作为一种对癌症极其有效的治疗办法，甚至可以说是能够彻底治愈癌症的唯一办法。

在国际上，免疫疗法火的不得了，并且进展很快。

比如嵌合抗原受体T细胞技术（CAR-T）疗法，利用t细胞来杀死癌细胞的一种办法。其中CAR是嵌合抗原受体修饰的意思。这种疗法在治疗血液性肿瘤中效果极为明显，在美国一次治疗中，有25名儿童和5位成人参与疾病，结果有27病情都得到了完全治愈，没有再检查出癌细胞。这种疗效简直是惊人，用美国肿瘤学家格鲁普的话来形容，那就是“前所未有”，这是一种可以真正治愈癌症的办法，将会成为癌症治疗中里程碑的东西，而目前世界第三大制药公司诺华正在这种疗法作为其99亿美元研发预算的优先项目之一。

不过，这种技术，也面临着挑战

1 ，费用高昂

由于这种免疫疗法需要根据个体的差异来进行“私人订制”，因此，成本是非常高的，如何降低成本，让癌症的治疗更加的低廉，也是目前很多人努力的办法。

2 ，适用范围较窄。

这种疗法目前主要是应用于白血病、淋巴瘤、黑色素瘤、脑胶质瘤等恶性肿瘤，尤其是在白血病的患者改善中作用明显，甚至对于无药可治的晚期白血病和淋巴瘤都效果很好。

————韩春雨和NgAgo————

这个事情在知乎上讨论了很多次，我这里就不多说了，静待下个月nature公布调查结果。

无论是正是负，都是个好事。