研究人員估計，在哺乳動物的基因中，約有30%左右的編碼蛋白質的基因受到微小RNA的調控。

　　植物中所含微小RNA能夠通過消化道進入人體血液和器官組織，然后通過調控靶基因表達的方式，影響人的生理功能。這意味著日常飲食可以直接影響人體內的基因表達。

　　2007年的一天，正在南京大學讀博的陳熹被導師布置了一個實驗，去檢測人的血清中是否含有微小核糖核酸（microRNA）。陳熹當時就認為導師瘋了，因為這完全違背了他所學到的生物學常識：人的血清中含有許多RNA的降解酶，因而不可能有完整的RNA存在，至多只是一些碎片。他在師弟師妹面前把自己的導師“批判”了一番，然后就把這個任務扔在了一邊。

　　直到兩個星期后的一個早晨，陳熹的導師張辰宇堵到了他，再次要求他去做這個實驗。陳熹回避不開，只好去做。結果這個實驗一做，陳熹變得比他的導師都更瘋狂了，曾經連續(xù)三天三夜泡在實驗室里。他得到了一些令人難以置信的結果。

　　他們最新的一項研究發(fā)表在近期的《細胞研究》上，這項研究發(fā)現，植物所含有的微小RNA能夠通過消化道進入人體血液和器官組織，然后通過調控人體內靶基因表達的方式，影響人的生理功能。他們已經發(fā)現了至少一種情況，微小RNA能夠通過這種方式影響人體健康：進食過多的大米會增加患代謝紊亂綜合征的可能。這倒令人想起孫悟空變成一只小蟲子鉆進鐵扇公主肚子的故事，盡管最后的結果與肚子疼無關。

　　這樣的一個發(fā)現引起了許多生物學研究者的極大興趣。同樣研究微小RNA的美國俄亥俄州立大學的克萊。馬什（Clay Marsh）教授認為張辰宇等人的這項工作“非常令人激動”，它表明我們日常的飲食能夠直接影響體內的基因表達。

　　用南京大學張辰宇教授的話來說，這項發(fā)現為中國諸如“吃什么補什么”、“一方水土養(yǎng)一方人”這些俗話提供了科學上的注腳。

　　微小RNA與人體疾病

　　科學家發(fā)現微小RNA并不是很久之前的事情。1993年，哈佛大學的羅莎琳德。李（Rosalind Lee）等人在《細胞》雜志上發(fā)表論文，稱在線蟲中發(fā)現了控制幼蟲發(fā)育的“lin-4基因”所編碼產生的短小RNA，這種RNA可以與lin-14基因產生的mRNA結合，并抑制它的功能，使它無法被翻譯，最終控制LIN-14蛋白質的產生。這是人們首次發(fā)現微小RNA對于生物體基因表達的調節(jié)作用。

　　微小RNA是一種由19-24個核苷酸組成的非編碼RNA，它不能被翻譯并最終生成蛋白質，而是一種在進化上比較保守的“基因調控者”。

　　在過去的10年里，微小RNA的研究已經成為了一個熱點。僅僅是在2000年到2003年的短短三年時間里，研究人員就陸續(xù)發(fā)現了微小RNA的以下功能：控制細胞的增殖、凋亡；調節(jié)蒼蠅的脂肪代謝；調節(jié)哺乳動物造血系統(tǒng)功能；控制植物葉與花的發(fā)育等。而據計算機模擬推測的結果，以上這些可能只是微小RNA所具備的功能的冰山之一角。研究人員估計，在哺乳動物的基因中，約有30%左右的編碼蛋白質的基因受到微小RNA的調控。

　　2002年，美國《科學》雜志把微小RNA的研究評為了當年的“年度重大突破”。到2005年，研究人員已經在人體中發(fā)現了兩百多種微小RNA.并且，人們也逐漸認識到，微小RNA可以調控腫瘤的形成，可以與慢性淋巴細胞性白血病有關，還可能與人類老年癡呆癥和某些中樞神經功能紊亂有關。

　　小片段的大作用

　　張辰宇的研究就是從這里開始的。當時人們已經知道了微小RNA與腫瘤形成有關，張辰宇于是想到，是否有可能把微小RNA作為一種標記物來診斷腫瘤。在腫瘤的早期診斷中，如果能在血清中發(fā)現微小RNA的話，那么它就有可能成為無創(chuàng)傷性的新的生物標記物。這就是為什么他會想到讓陳熹去做那個“瘋狂”的實驗。

　　在實驗中，張辰宇瘋狂的念頭不但被證實了，而且微小RNA就像是指紋一樣，在血清中的不同組合對應于不同的疾病。“這種組合可以早期診斷各種疾病。”張辰宇說，“現在很多疾病分亞型，判斷疾病的復發(fā)，判斷死亡率，還有個體化治療，微小RNA都可以提供幫助。”

　　2008年9月初，張辰宇等人在《細胞研究》上發(fā)表了他們的研究結果。幾乎在同一時間，一個以色列的研究組和一個美國的研究組也分別獨立發(fā)表了相同結論的文章。三者相互印證。

　　不過，新的發(fā)現也帶來了一個新的疑問：血清中的這些微小RNA是從哪里來的？它們是從破碎的細胞里出來的呢，還是完整的細胞能夠分泌出微小RNA？張辰宇從他的研究領域——內分泌代謝——出發(fā)，認為是從細胞中分泌的。但究竟是以何種方式分泌出來，比如是直接分泌還是通過某種載體，他仍不得頭緒。

　　一次偶然的機會，張辰宇在上海參加一次學術會議的過程中，聽到了一個新的概念——微小囊泡。他感到茅塞頓開，夜里11點半打電話給他的合作者、南京大學的曾科教授：“是不是微小囊泡就是那個載體？”曾科聽到這話也激動起來，微小囊泡正屬于他的研究領域，他當下就認為他們可以立即做實驗驗證。

　　第二天，張辰宇還沒有回到南京，陳熹就已經接到電話開始離心提取微小囊泡了。張辰宇回到實驗室的時候，曾科和陳熹都在那里等著他，他們告訴張辰宇，微小囊泡提取出來了，做了分析，含有很多的微小RNA.

　　一個一個的點開始連接成線。所有的細胞，首先能夠選擇性地把特定的微小RNA包裹到微小囊泡中去，當細胞受到刺激的時候，細胞就會把這些包含微小RNA的微小囊泡分泌到循環(huán)系統(tǒng)中，或者是細胞外。

　　然后，這些微小囊泡能夠把微小RNA再運送到靶細胞內，釋放出微小RNA，作用于靶細胞內的微小RNA的靶基因，從而調控靶細胞的生理學或生物學功能及狀態(tài)。

　　“我們發(fā)現了細胞能夠分泌微小RNA，把已知的細胞間的信號傳導機制從‘固定電話’變成了‘手機’。”張辰宇形容說，“原來是特定的細胞能夠分泌一些激素或者細胞因子，特定細胞有受體再接受，現在變成是所有的細胞都有這個能力分泌，只要受到刺激。”

　　“相信我，今后的五年十年，這個會變得特別地熱，在血清中發(fā)現微小RNA會變成教科書上每一個疾病的診斷信息之一。”張辰宇說，“比如說Ⅱ型糖尿病的某一個亞型，它的微小RNA是怎么樣的……”

　　吃下的不僅僅是米

　　但故事還沒有結束，更令人驚訝的事情在后面。

　　他們在分析微小RNA的時候做了一項叫做“深度測序”的工作。比如說，他們將50毫升的人的血清中的RNA提取出來，然后把30個核苷酸以下的RNA片段全部測序。一般來說，這能夠得到數百萬個片段，然后他們分析哪些是已知的微小RNA，哪些是破碎的RNA片段。

　　他們發(fā)現，這些RNA片段中有一些是植物的微小RNA，而且是100%來自植物——如果它包含22個核苷酸，那么22個核苷酸就全都和植物一樣。并且，同樣的微小RNA會有數以千計的拷貝。

　　這對研究人員來說顯得非常奇怪，或者也可以說瘋狂：假設人們進食植物之后，有些RNA由于某種原因沒有被消化掉，進到了人的血液中去，那也更可能是碎片，而且碎片不可能在所有人的樣本里頭都具有相當高的濃度，有那么多的拷貝數。另外，他們發(fā)現的微小RNA和人的全部的基因組相比對，沒有100%相同的。這就完全排除了微小RNA是內源性的人的某個RNA片斷。

　　這些微小RNA一定來自于植物，而且唯一的途徑是通過食物。這是張辰宇很快就意識到的一點，但實驗并沒有立即往下做。當時正值三聚氰胺事件鬧得沸沸揚揚，滿腦子都是微小RNA的張辰宇想到，似乎可以通過檢測牛奶中的微小RNA的濃度來鑒定牛奶的質量。因為幾乎不可能人為地往牛奶中加入微小RNA，因而一旦檢測出微小RNA的濃度偏小，就表明牛奶質量有問題。曾科去做了實驗以后發(fā)現，牛奶中微小RNA的濃度比血清中的還要高。

　　此時，張辰宇另外兩名學生在小鼠身上做的實驗讓事情的方向明朗起來。他們做了一系列的實驗來探究血清中的微小RNA是否確實來自食物。他們先后喂給小鼠線蟲和果蠅，這是兩種富含微小RNA的動物，但都沒有在小鼠的血液中檢測到相應的微小RNA.接下來，他們給小鼠喂了大米。

　　他們喂給小鼠的，就是中國華東地區(qū)的人們最常吃的大米。結果，他們在小鼠的血清中檢測到了來自大米的微小RNA.這讓他們更加確信，植物的微小RNA可以通過日常進食進入人體。事實上，編號為168a的植物微小RNA既在稻米中富含，也是中國人血清中含量最為豐富的植物微小RNA.

　　這表明，我們吃飯不僅僅是攝入的碳水化合物和蛋白質等“食物”，也攝入了“信息”，即微小RNA的序列特征。

　　由此帶來的后果之一就是，編號為168a的植物微小RNA可以結合人體內某種連接蛋白的mRNA，抑制其在肝臟的表達，進而減緩低密度脂蛋白從血漿中的清除，最終引起代謝性疾病。

　　在實驗中，研究人員給小鼠喂的是生米，而人類日常進食吃的是熟米，食物經過加熱之后是否會破壞其微小RNA呢？張辰宇指出，煮過的米飯中仍然含有很多微小RNA，經過油炸才能破壞掉大部分的微小RNA.

　　他們還發(fā)現，中藥在經過煎煮之后，藥湯里的微小RNA的濃度很高。給小鼠喂藥之后24小時，就發(fā)現小鼠肺部相應的微小RNA濃度增高。他們認為，這些發(fā)現為在傳統(tǒng)的中草藥中發(fā)現一類全新的活性分子提供了依據。

　　對于生物學來說，更大的意義可能在于，這些研究為我們理解跨“界”的相互作用提供了新的線索。“動物、植物之間如何的借著微小RNA互相調控的？大家說不定共進化（co-evolution）了。”張辰宇說。