今年的诺贝尔奖成果MiRNA为人类进化带来了什么新解释？

北京时间10月7日下午，瑞典诺贝尔奖大会宣布，科学家维克托·安博斯（Victor Ambros）和加里·鲁弗肯（Gary Ruvkun）获得2024年诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们在发现微小核糖核酸（Micro RNA）及其在转录后基因调控中的作用。

维克托·安博斯1953年出生于美国新罕布什尔州汉诺威。他于1979年在马萨诸塞州剑桥的麻省理工学院（MIT）获得博士学位，并于1979年至1985年在那里从事博士后研究。1985年，他成为哈佛大学的主要研究员。1992年至2007年期间，他担任达特茅斯医学院的教授。如今，他是马萨诸塞大学医学院伍斯特分校的银曼自然科学教授。

加里·鲁弗肯1952年出生于美国加利福尼亚州伯克利。他于1982年在哈佛大学获得博士学位，并于1982年至1985年在马萨诸塞州剑桥的麻省理工学院（MIT）担任博士后研究员。1985年，他成为马萨诸塞总医院和哈佛医学院的主要研究员，现任遗传学教授。

诺贝尔奖大会官方表示，维克托·安博斯和和加里·鲁弗肯发现的微小核糖核酸调控机制描述了一种新的基因调控层次。他们首次揭示的微小核糖核酸的基因调控机制已经存在数亿年。这一机制促进了越来越复杂的生物体的进化。

揭示了基因调控新层面

染色体中的信息可以类比为身体中所有细胞的说明手册。每个细胞都包含相同的染色体，因此具有相同的基因和指令集。但不同类型的细胞，如肌肉细胞和神经细胞，却表现出完全不同的特征和功能。

这种差异的根本原因就在于基因调控。它允许每种细胞类型根据其功能和需求，选择激活特定的基因，从而保证正确的基因集在相应细胞中被激活。这种机制是生物体内高度复杂的生物功能得以实现的基础。

在微小核糖核酸调控机制被发现之前，科学界普遍认为基因调控主要依赖于转录因子。

转录因子是一类特殊的蛋白质，它们通过结合到脱氧核糖核酸（DNA）上的特定区域，调控特定基因的转录，即决定哪些基因被转录为信使核糖核酸（mRNA）。这个过程被视为基因表达的核心机制，科学家们也成功鉴定出了数千种转录因子，认为这一模式基本解释了基因调控的主要原理。

但微小核糖核酸的发现颠覆了这一认知。即，这一发现揭示了基因调控的另一个重要层面，基因调控并不止于转录。

微小核糖核酸可以通过与信使核糖核酸结合，在转录后层次调节基因表达，抑制或降解信使核糖核酸，阻止其被翻译成蛋白质。

与转录因子的调控不同，微小核糖核酸通过干预信使核糖核酸的稳定性和翻译效率，实现了更精确的基因表达调控。

这一机制也解释了为什么相同的遗传信息在不同细胞类型中可以导致截然不同的表达结果。

最初并未引起广泛关注

上世纪80年代末，维克托·安博斯和和加里·鲁弗肯在研究仅有1mm长的秀丽隐杆线虫（学名：Caenorhabditis elegans，C. elegans）。

秀丽隐杆线虫是如今研究多细胞生物体组织发育和成熟的常用模型。其拥有许多特殊的细胞类型，比如在更大、更复杂的动物有的神经和肌肉细胞。

其中，他们发现秀丽隐杆线虫中的lin-4基因似乎能对lin-14基因进行负向调节，但机制并不清楚。

为了寻找背后的调控机理，他们分头进行了探索。

最终的研究结果让科学家们大感意外。他们发现，lin-4基因真正起作用的关键部分，竟然是两种微小核糖核酸。

其中一种只有61个碱基，比当时已知最短的功能性核糖核酸（RNA）（75个碱基）还要短。另一种核糖核酸则更短，它只有22个碱基。

不过，在当时，此发现最初并未引起广泛关注。许多科学家认为，此现象或仅是线虫这一生物的独特之处。

直到世纪之交，维克托·安博斯和和加里·鲁弗肯的发现才被多方验证。

1998年，安德鲁·法尔（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）发现了核糖核酸干扰（RNAi）现象，揭示了核糖核酸在基因调控中的作用，并于2006年获得诺贝尔奖。

1999年，戴维·鲍尔库姆(David Baulcombe)证明25个碱基长的核糖核酸也能调控植物中的信使核糖核酸活性，进一步表明这一机制在多种生物中普遍存在。

2000年，维克托·安博斯和和加里·鲁弗肯在线虫中发现另一种受微小核糖核酸调控的基因，2001年又找到了数百个类似基因，这些基因在人类中也有保守存在。

最终，主流学界终于意识到这项研究的重要性，重新梳理了核糖核酸的功能，发现了许多不直接编码蛋白质但参与细胞生理活动的核糖核酸。