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高度分化的细胞为什么有全套DNA,是浪费吗?

李雷
原创
中科院生物学博士。擅长生物、医学、健康。年更新近300图文
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前段时间看到有网友讨论:“高度分化的细胞里很多DNA序列不表达,这种细胞分裂的全套DNA复制是不是一种上帝偷懒造成的浪费?”,说一点个人的观点。

首先,高度分化的细胞是相对于低分化细胞来说的,这个描述最常见于医学上做器官组织病理活检中的病理报告上。

其次,关于网友提到的基因在高度分化的细胞里不表达,我觉得,这不仅不是一种浪费,反过来还是一种节省。为什么?今天就从基因的表达开始来和大家聊聊!


01,关于基因的表达


事实上,细胞里,除了极个别基因属于某些细胞特有的,大部分基因都是全身性表达,只是表达量不一样而已,包括上面说的高度分化的细胞!

比如基因注释分类,其实绝大多数基因都可以归到类似的分类。

如,DNA作用,染色体结合啊,细胞周期等等,哪个细胞不需要?

事实上, 除了个别特化的细胞,人体的大部分基因在每个细胞都表达,这种情况下,你删除哪个?

很多表达谱分析,是这样一个局面,反正里面就是各种基因的不同表达,红色表示高,绿色表示低。

(随意找了个图,反正热图都这样)

除此以外,还有以下优势。


02,复制省事


人体有200种细胞,都是从一个受精卵发育出来的。要是在最初的时候你就要规定好怎么分裂,这是一个天文数字的规划。人的各种组织形成时间不是一个点的,也就是各种细胞不是同一时间出现的。

你要在受精卵的时候,每一次分裂,都要给下一代细胞指定一个专有的“指令”,就是你说的它必须的那些DNA序列,这个任务简直是impossible!


03,修复省事


我们知道DNA复制存在一定的错误率,这个比例大概是亿分之一,基因组30亿个碱基,意味着一次复制会出现30多个错误。

DNA怎么修复,这是2015年诺奖的内容,就是按照模板去修复。

如果你只盯着一个模板,比较省事,但是如果模板太多了。那修复就特麻烦了。

要知道,修复可是依赖于少数几个特有的蛋白,这在各个生命体里都是一致的。

模板多了,修复a细胞要去看看a模板,修复b细胞,又要看b模板,这都是能量啊!


04,遗传省事


要知道,对于受精卵来说,越简单,越好。一个基因组已经够它保存了,如果保存不善,会得各种基因病。

你现在又让他增加工作量,记住几百种细胞的表达模式,那样的受精卵,估计不用分裂了,专门背单词了……


05,传代省事


这里的传代,是指隐藏很深的大boss。那就是,如果,有一天,一个人失去了生育能力,比如物理机械的(公公),或者病理的(部分不孕不育),甚至,不能产生精卵子了,咋办,是不是要灭绝?

还好我们已经发现了,不见得,因为,我们的体细胞具有一样的基因组,所以,我们可以用我们的体细胞来完成这部分内容。

第一个是克隆,克隆多利就是用一个完整的乳腺细胞搞出一只完整的羊

第二个是诱导干细胞,就是把一个正常细胞直接诱导成为干细胞,山中伸弥完成的,2012年诺奖。

要是体细胞缺少某些基因,那只能呵呵哒了。

复制个腿

其实,腿上还有很多种细胞呢

你可能复制出一坨肉


06,清理省事


真让细胞按照自己的要求去清理衰老的或者受损的细胞,多累啊。就像六国各自的货币体系,而统一的系统,则按照统一的标准去处理,细胞内某个浓度高了,那么这个细胞有问题了,直接干掉,多省事。

有人提及了红细胞,事实上,一个细胞大概有60代(海弗里克极限),基本上前50代甚至59代都是需要大部分基因作用的。到了最后几代,不需要了怎么办?去修理DNA,多累啊,机体哪有这么多闲心?它都是看你内部的某些因子积累的过多了,然后判定这个细胞死啦,然后直接把细胞干掉了,简单粗暴。

最后,要是每个细胞模板不一样,你不担心老王吗?

评论
科普633c2bb156eb9
进士级
已阅
2024-03-06
三社区红
少傅级
2023-05-07
物极必反,否极泰来
学士级
2023-02-15