诺奖官方权威解读：为什么生理奖授予研究细胞感氧机制的科学家( 二 )_图1

处于核心地位的氧

氧气占地球大气的五分之一。氧是动物生命所必需的:所有动物细胞中的线粒体都会利用氧气，以便将食物转化为有用的能量。1931年诺贝尔生理学奖得主奥托?瓦尔伯格(Otto Warburg)指出，这种转化是酶促反应过程。

在进化过程中，动物形成了确保向组织和细胞进行充足供氧的身体机制。颈动脉体与颈两侧的大血管相邻，含有特殊细胞来感知血液中的氧含量。1938年的诺贝尔生理学学奖被授予比利时医学家柯奈尔?海门斯（Corneille Heymans），以表彰其发现动物通过颈动脉体感知血氧水平并与大脑直接交流来控制呼吸频率。

缺氧诱导因子（HIF）的发现

除了颈动脉体调节呼吸的作用之外，动物对于供氧还有其他基本的生理适应机制。缺氧的一个关键生理反应是促红细胞生成素(EPO)水平的升高，从而刺激骨髓生成更多的红细胞。激素控制红细胞生成的重要性在20世纪初就已为人所知，但这一过程本身是如何受氧气水平控制仍是一个谜。

塞门扎研究了EPO基因以及如何受不同氧气水平的调控。通过对转基因小鼠进行实验，塞门扎发现位于EPO基因旁的特定DNA片段传导了细胞对缺氧的反应。拉特克利夫也研究了EPO基因的在不同氧气水平下的调节机制。两个研究小组都发现，几乎所有组织中都存在氧气感知机制，并不仅限于通常产生EPO的肾脏细胞中。这些重要的发现表明，这种氧气感知机制在不同种类细胞中是普遍存在的。