肿瘤本身是一个具有遗传、代谢、繁殖、进化和意识特征的生命整体,或许还具有感知、认知、学习、情感等自由意志。既然肿瘤具有意识,那么其产生肯定与人类的心理、情感或意识有关,也可能是细胞纠缠的结果。
以下为本篇论文正文:
【指示性摘要】科学技术的发展提供了证明细胞纠缠的可能。干细胞可能是纠缠细胞的来源,单细胞分析(single-cellsequencing,SCS)和活细胞成像(livecellimaging)可观察到细胞基因组和细胞行为的微妙变化,寻找细胞纠缠的证据。共同刺激可能是细胞纠缠的基础。
【关键词】肿瘤;细胞纠缠;干细胞;单细胞测序;活细胞成像
细胞纠缠是一个非常迷人的概念。纠缠发生在有共同历史却又相互分离的部分组成的系统中,测量其中一部分可揭示出测量其“远亲”时的结果。我们推测,肿瘤遗传特质中包含有两个或多个相互纠缠的细胞,即一个细胞状态变化,生物系统中有相同来源或遗传特质的另一细胞即刻发生相应的状态变化[1].Tamulis[2]发现了由两个原细胞 (protocell)组成的系统中量子纠缠现象。一个原细胞发生量子纠缠光合转换时,临近的细胞也出现光合转换。多细胞中量子纠缠现象的存在提示可能有细胞纠缠。然而到目前为止,尚未发现任何细胞纠缠的蛛丝马迹。科学技术的发展不仅提供了证明的可能,也极大地拓展了人类的思维。Roukos等[3]建立了观察活细胞群相互靠近的分子影像技术,而全基因组学的进步也为分子水平上证实细胞纠缠的存在提供了可能。如果能够证明细胞纠缠的存在,那无疑是科学史上的奇迹。我们需要设计科学巧妙的实验证明细胞纠缠的存在。
1 干细胞可能是纠缠细胞
心理学中的“心灵感应”有其科学基础,即相似的背景环境产生了相似的脑电波,从而导致相似的认知。具有相似遗传特质的胚胎干细胞最有可能是相互纠缠的细胞。干细胞既可通过不对称分裂实现自我更新,又能通过对称分裂增加数目。在干细胞分裂期,微管分离较染色体分离更重要,因为微管通过建立纺锤体极性和分裂平面决定细胞是对称分裂还是不对称分裂,从而决定了干细胞的命运[4].不对称分裂产生的两个细胞分别是干细胞和分化细胞,只有对称分裂产生的两个干细胞才可能具有共同的遗传特质。干细胞在分裂的时候能够区分衰老和年轻的线粒体,并将它们不对称的分配给子细胞。继续保持“干”性的子细胞主要分到年轻的线粒体,而分化的子细胞主要分到衰老的线粒体[5].另外,胚胎干细胞的培养条件对于维持干细胞的自我更新至关重要,也影响干细胞的多能性[6].胚胎干细胞中对称分裂的干细胞是最理想的寻找细胞纠缠的实验细胞。Tomasetti等[7]认为,组织中干细胞分裂次数和癌症发病率呈正相关(相关系数 0.804),因此有 65%的癌症可以用干细胞分裂次数解释。这意味着,与其说人类癌症产生的主要原因是 DNA复制中的随机突变或者说“坏运气”,不如说是干细胞分裂增加了细胞纠缠的结果。
2 单细胞测序和活细胞成像证明细胞纠缠
SCS和活细胞成像的进步提供了证明细胞纠缠的可能。SCS可以捕捉到罕见细胞类型,犹如在人群中识别一张面孔[8].SCS是研究肿瘤异质性和进化的新工具,近年来这种技术已取得长足进步[9].单细胞中 DNA以单分子存在,基因表达和基因组改变常随机发生,这需要单细胞和单分子水平的测量。现在,测量单细胞中的基因拷贝数和点突变已经成为现实,也是实现精准治疗的基础[10].
振动光谱成像结合光谱学和显微镜技术,是研究活细胞影像新平台[11].扫描电化学显微镜可研究单个活细胞的迁移行为,帮助我们理解单细胞结构和功能的关系[12].SCS和活细胞成像技术的联合应用可以捕捉到不同细胞基因组和细胞行为的微妙变化,例如,活细胞成像和单细胞测序的联合应用可观察细胞周期中染色体错配至微核的过程[13].Wilson等[14]联合单细胞功能分析、流式细胞仪指数分离和单细胞基因表达分析等方法研究干细胞的异质性。另外,单分子结合荧光探针的显像和追踪方法称之为单分子追踪(single-molecule tracking,SMT),这种方法可直接观察活细胞中单分子的行为和相互作用。目前 SMT几乎可以达到单分子示踪的实时监控和空间精确,因此是观察单个活细胞中分子生化和行为的理想工具[15].
证明细胞纠缠的实验流程如下:体外培养胚胎干细胞,分离后进行 SCS和活细胞影像。对一组干细胞通过基因转染和提供微环境使其向肿瘤细胞转化,观察另一组干细胞的全基因组图谱和细胞行为的改变。如果后者未进行任何干预也发 生 变 化,则 证 明 有 细 胞 纠 缠 存 在 (图 1)。Lawson等[16]通过 SCS发现,早期乳腺癌转移细胞具有干细胞样基因表达特征,提示 SCS捕捉细胞变化的可行性。
3 共同刺激是细胞纠缠的基础
具有共同遗传特质的干细胞中可能含有纠缠细胞,而只有共同的刺激才可能产生细胞纠缠。Tamulis认为,量子纠缠在生命的最初阶段和进化过程中发挥重要作用,因为量子纠缠同时刺激了感光生物前系统中的两个核心分子,导致了活细胞的快速增长和自我复制[17].干细胞组成的细胞纠缠系统中可能存在从光敏剂到脂肪酸分子的光刺激电子通道,使相同的微原细胞中的量子纠缠光合作用能够相互影响,这可能是细胞纠缠的基础,即共同的光刺激可能构成了细胞纠缠的基础。
4 结语
证明细胞纠缠的存在是件困难的事情,这需要理论生物学家和实验生物学家的精妙实验来验证。正如史蒂芬·霍金所言“我们个人存在的时间都极为短暂,其间只能探索科学的一小部分。但人类是好奇的族类,我们惊讶,我们寻求答案”.肿瘤作为复杂的生物系统,具有自由意志的行为表现。肿瘤本身是一个具有遗传、代谢、繁殖、进化和意识特征的生命整体,或许还具有感知、认知、学习、情感等自由意志。既然肿瘤具有意识,那么其产生肯定与人类的心理、情感或意识有关[18],也可能是细胞纠缠的结果。相信随着科学的进步,证明细胞纠缠也不再遥远。
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