我预见到明天许多美国人在咀嚼圣诞烤肉时会露出愁眉苦脸。他们会想到昨天华盛顿州一头牛疯牛病检测呈阳性的报道。知道到目前为止只有一头牛，而且美国牛会定期筛查牛海绵状脑病，这也能带来些许安慰。今年圣诞节最愁苦的表情可能会出现在麦当劳股东和养牛人的脸上。一头检测呈阳性的加拿大牛曾对北部整个牛肉行业造成了巨大冲击。但今年圣诞节也带来了一个关于导致疯牛病等疾病的奇特病原体的令人着迷的发现：它们实际上可能记录着我们的记忆。这项工作来自埃里克·坎德尔实验室，这位哥伦比亚大学的神经科学家在2000年获得了诺贝尔医学奖。坎德尔因阐明记忆的一些分子基础而获奖。每个神经元都有两类分支，一类发送信号，另一类接收信号。信号只能在两个神经元之间的连接处（称为突触）从一个神经元跳到另一个神经元。坎德尔研究了海蛞蝓神经元在形成记忆时的变化。（显然，这些不是普鲁斯特式的记忆——仅仅是简单的联想，比如闪光后有电击的记忆。）他证明了在新突触形成时，会产生新的突触，或者一些突触会变得更强。坎德尔还确定了许多似乎负责增强这些连接的分子。（他的诺贝尔奖演讲值得一读。）坎德尔并没有因此沾沾自喜，而是立即着手解决他和其他神经科学家尚未弄清楚的一些关于记忆的重大问题。一个神经元可能有成千上万个突触，但在形成记忆时，只有其中的一小部分会发生变化。然而，制造引起这种变化的蛋白质的指令来自神经元中唯一的DNA束。如果细胞核收到形成新的增强突触的蛋白质的信号，那么这些蛋白质是如何只传递到正确的突触的？更重要的是，这些突触在蛋白质本身寿命很短的情况下，是如何保持数十年强度的？坎德尔和他的同事推测，形成记忆的突触必须获得某种“突触标记”，以便识别出需要增强突触的蛋白质。然后，他们寻找可能负责这种标记的分子。正如他们在12月26日出版的《细胞》杂志上报道的那样，他们发现了一种可能就是突触标记的化合物，称为细胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白（简称CPEB）。CPEB存在于全身细胞中，但他们在海蛞蝓的神经元中发现了一种特殊的CPEB，后来又在果蝇和哺乳动物中发现了它。他们发现CPEB在记忆形成的最早阶段被合成，并可能驱动产生物理上形成新突触的分子，并指示它们生长在哪里。证据表明，该蛋白可以通过“唤醒”突触中休眠的RNA分子来做到这一点。（RNA是将遗传信息副本传递到基因的蛋白质工厂的信使分子。）
为了理解CPEB是如何做到这一切的，研究人员仔细研究了它的结构。这时他们大吃一惊：CPEB的结构与引起疯牛病的病原体非常相似。疯牛病具有传染性，但并非由病毒或细菌引起。相反，它是由一种名为朊病毒的异常蛋白质引起的。该蛋白质的正常版本（称为PrP）可能在体内承担多项工作，尤其在大脑中似乎很重要。但有时，PrP会发生奇怪的扭结，折叠成新的形状。然后，这个新的朊病毒会撞击一个正常的PrP，迫使正常拷贝也变成其自身的奇怪形状。朊病毒会聚集在一起，像“博格人”一样强迫其他朊病毒加入它们。如果牛食用了添加了其他牛的饲料——特别是如果饲料中含有朊病毒——疯牛病就会传播。食用这些患病牛的人也会摄入朊病毒，并患上一种致命的脑部疾病，称为克雅氏病。多年来，朊病毒一直备受诟病和怀疑，部分原因在于它们作为病原体与病毒或细菌截然不同。朊病毒没有遗传物质，但却像遗传性病原体一样传播。最终，证据变得不容忽视（并且为加州大学旧金山分校的斯坦利·普鲁西纳赢得了另一个诺贝尔奖）。但朊病毒在另一个很多人不知道的方面也具有革命性：它们具有一种独特的进化方式。20世纪90年代初，科学家们意识到酵母中含有朊病毒。然而，这些不是突变的PrP，而是两种完全不同的蛋白质，碰巧具有改变形状并迫使其他蛋白质聚集在一起的能力。与疯牛病朊病毒不同，酵母朊病毒不一定会损害宿主——事实上，它们实际上使酵母比没有朊病毒时生长得更好。而且，由于酵母是单细胞生物，它们可以将朊病毒传递给后代。（你大脑中的朊病毒不会传递到你的精子或卵子，所以你不能感染你的孩子。）换句话说，酵母可以从父母那里继承朊病毒，尽管它们没有继承任何朊病毒基因。这种非DNA基础的遗传在某种程度上比达尔文更符合拉马克所说的。坎德尔和他的哥伦比亚大学团队与酵母朊病毒专家、麻省理工学院的苏珊·林德奎斯特合作。他们一起将细胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白（CPEB）的基因副本插入酵母中，以便进行实验，看看它们是否真的是朊病毒。他们发现CPEB确实可以以两种不同的状态存在。一种是蛋白质在细胞中单独游走。另一种是它迫使其他CPEB改变形状并与之聚集。他们还发现，只有当CPEB呈现其朊病毒形态时，它才能与RNA结合。研究人员提出了一个简单而优雅的假说，解释了朊病毒如何构建记忆。他们认为，进入突触的特定信号可以触发CPEB转变为朊病毒。作为朊病毒，它可以唤醒突触中休眠的RNA，产生用于增强突触的蛋白质。它还可以不断吸引其他CPEB分子并将它们转化为朊病毒，这样即使原始朊病毒已经分解，其他朊病毒也会继续发挥作用。换句话说，朊病毒永不衰竭的力量使我们的记忆得以保持。在同一期《细胞》杂志的一篇评论中，洛克菲勒大学的罗伯特·达内尔说，如果这项工作经受住审查（例如，如果在神经元而非酵母中被复制），它将证明“非同寻常”。如果记忆被证明是基于朊病毒的，那就足够非同寻常了，但这一发现——以及之前对酵母的研究——引发了朊病毒实际上在我们的身体中扮演着许多重要角色的可能性，并且如果我们不愿放弃将生命仅仅视为基因产生蛋白质的观念，我们就无法理解它们。这可能不会让今年的圣诞烤肉更美味，但它应该有助于提升朊病毒低迷的声誉。
