细胞分化

在生活中，存在一个不起眼，但是极其微妙的现象。大家能否想象，一个由卵子和精子组成的受精卵，历经一段时间的培育之后，居然可以成为一个个体，而个体居然有不同的部分。一个卵细胞，能够化生成为我们体内的各类细胞，并最终组成一个功能完善、具备系统性的个体。没错，这就是细胞的分化作用。那么，这一过程到底可以何能？其本质和原理究竟是什么？我们来一探究竟？

首先，我们要理解为什么在个体发育的过程中会出现分化这一现象。我们都知道，一般生命的成长都来自于细胞增殖，

其次，我们需要了解细胞的分化特点。细胞在完成分化之后，为了保证能够稳定地承担生理工作，所以不能在个体中重新变回分化前的细胞以及另外一种组织细胞。这是一种应然的规律，但是否存在例外呢？后面会提到。第二，细胞的分化具备持久性。我们的骨骼每过两年就会更换一次，而我们体内的白细胞更是一天更新一次。同时，每天让我们烦恼的头皮屑都是上皮细胞的尸体。我们的皮肤之所以能够一直存在，就是因为真皮组织中干细胞的不断分化。第三，从第二段的论述中，我们可以得知，细胞在分化后会出现形态结构和生理功能上的差异性。但是尽管如此，承担不同责任的细胞仍然属于同一个个体。以人为参考，在分化之后，细胞仍然具备人类所固有的23对染色体，每对染色体所含的遗传物质都是相同的，也就是说碱基排列不会发生异常。如果发生异常，细胞很可能从人类组织细胞变成其他物种的组织细胞，那样一来就是大乌龙。但这样就会引出一个疑问，既然染色体和围观遗传物质都没有变化，那么细胞是如何实现形态结构功能的不一的呢？唉，这就是细胞的特异功能：基因选择性表达。如何理解呢？我们都知道生命活动的主要承担者是蛋白质，而蛋白质的产生离不开对应的能指导指定蛋白质合成的基因。只有在基因的帮助下，核糖体才可以合成蛋白质，从而去行驶生理功能。而如果蛋白质的数量和类型不一样，细胞所承担的集体生理功能就会出现差别。那么，细胞可不可以选择不使某些可以指导蛋白质合成的基因发挥作用，从而体现出自己的特异性呢？可以。

有这么一个实验：分别取人体中的幼年红细胞和肌肉细胞，在经过基因测序之后发现其碱基排列相同，并含有一般人体所具备的所有基因，比如ATP水解酶基因，ATP合成酶基因，血红蛋白基因，以及机动蛋白基因。但是区别就在于红细胞中有血红蛋白没有机动蛋白，而肌肉细胞中有机动蛋白而没有血红蛋白。这样的区别，就使得两个细胞具备专一性，只会本分守己的做自己的工作，承担各自的责任。至于为什么没有某些蛋白质，就是因为用于合成蛋白质的原材料DNA没有发挥作用，而有些则发挥了作用。这就是细胞分化中的选择性表达。但同时我们也需要注意到，不同类型的细胞里所有基因表达情况也有相似之处，比如细胞都需要拥有呼吸酶来提供能量，以及ATP水解酶来释放能量。所以对应的基因一定要有，不然无法保证细胞的基础生存。而这些基因有一个专属名称叫做管家基因。而能够表现细胞特异性，可表可不表的基因就叫做奢侈基因（组织特异性基因）。细胞分化的本质就是奢侈基因的表达。两者的名称参照原理，我们应该很好理解。

所以，不同的细胞与组织，就源于不同组织特异基因所导致的特异蛋白形成的特异细胞形态结构生理功能。

那么高度分化的细胞是否一蹴而就的吗？显然不是。从卵细胞到个体，显然是一个漫长的过程。从受精卵可以视为一种干细胞，而这里干细胞会继续分裂增值，形成能够最后分化为某一组织的干细胞，也就是多功能干细胞。有些是造血干细胞，而有些是骨髓干细胞。他们都负责身体不同领域的细胞分化更新。

然后就是源自于细胞分化而产生的生物技术。科学家斯图尔德曾经做了这样一个实验，将胡萝卜表皮组织放入培养液，最后经过发育，成为另一株新的完整胡萝卜。这可以证明萝卜表皮组织细胞，具备分化能力，并且是具备形成一个个体所具有的所有部分的分化能力。而另一位科学家将烟草单倍体包子培养，最后居然可以形成单倍体烟草植株。从中我们可以体会到细胞的全能性那么细胞的全能性，该怎么体现呢？我们该如何将细胞的全能潜能发挥出来？答案就源自于司徒尔德所用的培养液以及其环境，包括营养温度光照生长激素等。但最重要的一点是细胞需要离体发育，才可以形成新的个体。

如何理解“离体”？当一个分化后的组织服务于一个个体时，其基本不可能发生变化形成另类细胞。因为他受到基因选择性表达的调控。一个个体怎么会让服务于自己的小弟成为新的自己？这根本不是有序的生命运行规律。所以为了特定表达，就需要让细胞组织离开个体，脱离调控的束缚，才可以形成个体。

话说回来，这项技术的发现得到了广泛关注和应用。我们挽救了诸多濒危植物以及创造了能够丰富粮食的可能性。但后来，科学家发现，动物细胞在此方面居然无法体现出植物细胞一样的全能性。这可能是因为动物细胞高度分化之后的细胞零件中难以重置，很难体现全能型。但是不管怎样动物的体细胞核中，还是具备个体所具备的完备遗传物质，所以，科学家在后期通过受精卵与体细胞的结合，实现了动物的克隆。其体细胞的细胞核，并将其植入卵细胞的细胞膜中，经过发育，可以形成新的个体。这就是我们熟悉的克隆技术。所形成的子代个体与提供细胞核的体细胞所属的个体的性状相同。