哈佛医学院的研究团队近日在生物学领域取得了令人瞩目的进展,他们发现即使是像纤毛虫和变形虫这样的简单单细胞生物也能展现出一种被称为“习惯化”的基本学习形式。这一发现不仅挑战了以往认为只有拥有大脑的复杂生物才能进行学习的观点,还可能对未来癌症免疫疗法的发展产生重要影响。
习惯化是一种当个体反复接触到相同刺激后逐渐减少反应的现象,类似于人习惯了洗衣机的声音而不再特别注意到它。这项研究首次证明了这种现象同样存在于没有神经系统的单细胞生物中,这表明即使是最基础的生命形式也具备一定的信息处理与适应环境的能力。
科学家们通过构建复杂的计算机模型来模拟不同类型的细胞如何响应外界刺激,并识别出四种能够展示类似动物脑部习惯化特征的分子网络结构。这些网络都包含两种不同类型的“记忆”机制,其中一种会比另一种更快地消失,这种差异对于实现习惯化至关重要。这意味着即使是非常简单的生命体也能够在不同的时间尺度上存储并遗忘信息,从而调整它们对周围环境的反应方式。
单细胞生物的学习能力意味着什么?
该研究成果最直接的应用前景在于医学领域,尤其是针对癌症的研究。癌细胞之所以难以被人体免疫系统识别并清除,部分原因在于某些免疫细胞可能会“习惯于”癌细胞的存在,导致其失去了应有的攻击性。如果科学家能够理解这一过程背后的机制,则有可能开发出新的治疗方法,让免疫细胞重新变得敏感起来,从而更有效地对抗肿瘤。
科普知识
- 什么是习惯化? 习惯化是指一个有机体对外界重复出现的无害刺激逐渐减少其反应强度的过程。比如你每天经过同一个地方时听到的噪音,最初可能会让你感到不适,但随着时间推移,你会越来越不注意这个声音。
- 为什么说这项发现很重要? 传统观点认为,只有具有高度发达神经系统(如大脑)的生物才能够执行复杂的信息处理任务,包括学习。然而,这项研究表明即便是非常简单的单细胞生物也能够通过某种方式记住过去的经验,并据此改变未来的行为模式。这对于理解生命的本质以及探索新型疾病治疗方法都具有深远意义。
- 关于免疫系统与癌症 人体内存在一套复杂的防御体系——免疫系统,负责识别并消灭入侵者如病毒、细菌等。但在面对某些类型的癌症时,免疫系统却显得力不从心。一方面是因为癌细胞本身具有一些逃避检测的方法;另一方面也可能是因为长期暴露下,部分免疫细胞变得不再那么活跃。因此,找到激活或重置这些细胞的方法是当前癌症研究中的一个重要方向之一。