参考消息网10月8日报道 澳大利亚“对话”网站10月5日发表题为《池塘藻类如何带来一项诺贝尔奖并开辟研究大脑的新途径》的文章，作者是英国曼彻斯特大学神经科学教授罗伯特·卢卡斯，编译如下：

研究出用光控制脑细胞方法的科学家赢得今年的诺贝尔生理学或医学奖。卡尔·戴塞罗思、彼得·黑格曼和格奥尔格·内格尔因对“光门控离子通道和光遗传学”的研究获得表彰。

柏林洪堡大学的黑格曼和维尔茨堡大学的内格尔想要弄明白一种名为衣藻的微小单细胞藻类如何感知光线。感光能力并非只有长眼睛的动物才有：生物界的很多生物都会利用光线感知周边环境，并对环境变化做出反应。即使是单细胞生物，也拥有可以对光产生反应的蛋白质。这些蛋白质的作用是靠近或者远离光源、产生能量，以及应对一天24小时里的各类需求。

黑格曼和内格尔发现，衣藻拥有一套精巧奇妙的感光机制，这套机制依赖一种名为通道视紫红质的单一蛋白质。

通道视紫红质镶嵌在藻类细胞的外膜上。这种蛋白质的一部分朝向细胞外的水体，另一部分朝向细胞内部。该蛋白质还含有一种名为视黄醛的小分子，这种分子能够吸收光线。

当光线照射到通道视紫红质内部的视黄醛时，视黄醛会改变形态。这会让通道视紫红质蛋白质也发生形态变化。这一变化会在细胞膜上打开一条微小通道。带正电的粒子，包括钠离子，随后可以从外部水体流入藻类细胞。带电粒子的这种运动会在藻类体内传递信号，帮助它游动。

能解开这样一个有趣的生物学问题实在了不起，但为什么这项成果能获得诺贝尔生理学或医学奖？答案藏在神经细胞的工作原理之中。神经细胞依靠带电粒子（称作“离子”）穿过细胞膜的运动来调控自身活动。带正电粒子流入神经细胞时，会让细胞变得更加活跃。

这些研究人员意识到，如果他们能把通道视紫红质植入神经细胞，那么或许只需用光照射这些细胞，就能激活它们。这正是黑格曼、内格尔，以及第三位诺奖得主——加利福尼亚州斯坦福大学的精神病学家兼生物工程师戴塞罗思接下来完成的工作。

用光控制神经细胞的技术叫做光遗传学技术。它已经成为一种强大的研究工具，因为科学家可以借助它开启和关闭特定组别的神经细胞，并观察会发生什么。

首先，科学家将通道视紫红质的基因输送到他们想要研究的神经细胞内。该基因一般由经过改造、不会致病的病毒带入细胞。之后细胞会合成通道视紫红质蛋白质，让细胞拥有感光能力。

在小鼠这类动物身上，科学家可以通过一根细光纤把光线送入大脑。当光线抵达细胞时，通道视紫红质打开，细胞就会被激活。附近不含这种蛋白质的神经细胞不会受到影响。

光线可以对准大脑很小的一块区域，并且能极快地开启和关闭。这让光遗传学技术成为研究大脑运作方式的有力手段。举例来说，如果科学家想弄清楚某一组特定神经细胞是否参与记忆、睡眠、感知或者运动，他们可以用光激活这些细胞，观察会发生什么。

在2012年的一项实验中，麻省理工学院的一个团队在特定笼子里对小鼠施加轻微电击。他们利用光遗传学技术标记了在这项恐惧条件反射实验期间大脑记忆中枢里处于活跃状态的神经细胞。数日之后，在另一个笼子里，他们用光激活了这些细胞。小鼠被吓得一动不动，就好像回忆起那次电击。

没有遭受电击的小鼠不会被吓得僵住，这说明光线重新激活了某段记忆。戴塞罗思是这篇研究论文的作者之一。

光遗传学技术改变了科学家研究大脑与神经系统运作机制的能力。这项技术未来还有可能用于治疗疾病。对于视网膜退化患者来说，光遗传学技术已经进入早期临床试验。在这些试验中，研究人员将感光蛋白引入视网膜内留存的神经细胞。此时原本负责感光的细胞，也就是视杆细胞和视锥细胞，已经消失。这种操作能让留存下来的细胞对光线产生反应，恢复一部分视力。

研究人员也在探究，光遗传学技术最终能否用于治疗包括帕金森病和癫痫在内的神经系统疾病。（编译/卿松竹）