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细胞内外环境在生命进程中的作用

细胞内外环境在生命进程中的作用

陈 砚 平

受精过程一旦完成,受精卵便开始高速分裂,细胞数量呈指数上升。到桑椹胚阶段,这时虽开始称为胚胎,但实际上还是一未分化(可大致理解为分工 )的细胞团。桑椹胚里的细胞再发生分裂后,这时胚胎内的细胞团开始分化,渐渐形成胚胎组织。随着生长发育的进行,这些器官组织里的细胞会在初步分工的基础上形成二次分工、三次分工,甚至还可细分多次,最终形成具有特定功能的的定型细胞(相当于人的职业或工种), 我们把它们统称为体细胞
一般说来,每种体细胞都有特定的功能(术业有专攻),体细胞所处的外环境(就是组织器官,如肝脏就是肝细胞的细胞外环境)也是为该体细胞高度定身量制的。
就体细胞外环境而言,这外环境给该体细胞提供了最好的生长环境,或者说该体细胞最适宜在这种环境中生存,如肝细胞只适合在肝脏生存,肺里的细胞只适合在肺里生存。
这里以癌细胞的“归巢现象”为例进一步加以说明。癌细胞最明显的特征是具有多环境适应能力,即肝癌细胞转移到肺后,可以在肺里生存,肺癌细胞转移到肝后,可以在肝里生存。不管如何,肝脏是肝癌细胞最宜居的地方,肺是肺癌细胞最宜居的地方。
假如肝癌病人发生转移后,移植一个正常肝脏,不久我们就会发现这个病人大概率又出现肝癌,这就是所谓的癌细胞的“归巢现象”。其实质是转移到其它地方生长的肝细胞癌里的癌细胞有一部分又跑回到自己最宜居的环境来了。
卵细胞胞内环境回归初始化(类似手机的恢复出厂设置)
先了解一个事实。我们把人成熟卵细胞的核去掉,植入人的全套DNA,它就能发育成人类胚胎;如我们把高度分化的肝细胞去核后,植入人的全套DNA,它是绝对不会发育成人类胚胎的。
植入的都是人的全套DNA,但结果却天差地别,其根本原因是成熟卵细胞的胞内环境与肝细胞胞内环境的巨大差别。这也说明DNA并非能决定一切,DNA所在的细胞内环境同样有决定性作用。
再举一个动物例子。把羊的全套DNA植入到羊的去核成熟卵细胞里,它能发育成一只克隆羊。如把牛的全套DNA植入到羊的去核成熟卵细胞里,结果大概率是死胎,形成怪胎的可能性都非常小,更不可能克隆出一头正常牛来。
以上举例充分说明:体细胞的胞内环境决定着DNA中哪些基因表达或工作、哪些基因静默。如我们人的肝细胞内有人的全套DNA,但其胞内环境仅为发挥正常肝功能的基因提供服务。这有点像微型的高度专业化的器乐班子,这几种乐器是为舞剧伴奏的,那套乐器是为京剧伴奏的……而成熟卵细胞的胞内环境则是演奏生命序曲的的班子庄严地候着的地方。
除卵细胞外,其它体细胞的胞内环境都是高度专业化、配套化的,走的是一条不归路。而专司生殖的卵细胞是唯一也是最特殊的一种体细胞,它的胞内环境走的是一条回归初始化的道路。或者说卵细胞发育过程和卵细胞胞内环境的变化是相反的,即卵细胞渐渐趋于成熟走向其使命的终点,而它的胞内环境却回到了生命零点时的状态。
正因为成熟卵细胞的胞内环境回归到了初始化,所以我们把人的成熟卵细胞的核去掉,再植入人的全套DNA,它才能发育成察觉人类胚胎。
卵细胞胞内环境为获得性遗传助力 
人总是生存在一定的外部环境中,而且总是外界环境变化在先,人体适应变化了的外界环境在后。这个过程大致如此:外界环境变化→人体内环境变化→体内环境变化又进一步引起细胞内外环境变化,→胞内环境变化→则引起相关基因组合的活力调整→细胞功能发生变化,众多的细胞功能变化组合在一起→最终导致人体对变化后的外界环境发生适应性调整或变化。
人体对外界环境变化的所作出的反应和适应都是整体性的,就是所谓的牵一发而动全身(即一动无有不动)。
一方面,外界环境变化最终会引起所有的体细胞的胞内环境产生适应性变化;另一方面,人的所有体细胞都会作出相应的功能性调整,只不过有些组织细胞调整明显一点,有些变化轻微以致我们没能察觉或被忽略。
细胞功能性调整的实质是细胞内一些活性基因的活力及组合发生了变化,即某些基因可能开始参与活性基因组合,某些基因可能活性增强,某些基因可能活性减弱甚至静默。
这样一来,卵细胞胞内环境初始化的过程中融进了人体对外界环境变化所作出的适应性调整变化,这些变化会影响受精卵相关基因的活性表达及组合,换句话说上一代个体发生的这种适应性变化会自动延续或转移到下一代。即只要外界环境再不发生大的变化,下一代毋须调整,就是适合该环境生存的个体。
这个过程没有基因变异,仅是卵细胞胞内环境发生了适应性变化,这变化还能引起下一代同样的整体性基因活性及组合变化,这算不算是一种非基因变异性获得性遗传呢?个人认为这应该算是!比之完全靠基因随机变异加选择来适应环境变化,如此方式的存在会使生物的进化显得更加简捷高效。
假如外界环境的这个变化将持续存在下去,下一代个体中会相对容易地出现将这种变化固定下来的基因变异。
总之,生物的DNA决定着生物的物种类型,即在所需条件都能得到满足的前提下,什么生物的DNA最终会发育成什么生物(如人的DNA在所需条件都能得到满足的前提下,最终只能是发育成人)。
卵细胞内环境决定这生物最终会长成什么样子,生物胚胎内的细胞胞内环境决定着细胞发育成什么类型。如人卵细胞的胞内环境决定着受精卵能否发育成正常人胚胎;胚胎内刚开始分化细胞的胞内环境细胞决定着下一代细胞往哪个方向分化,即发育成什么组织器官,该组织器官是否会发育不全或发育畸形;胚胎组织器官内的各细胞的胞内环境也有差异,这种差异导致胚胎组织器官内的细胞出现再次分工……直至形成多种多样的终末细胞即体细胞。
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