我们身上每个细胞的 DNA 都一样吗?(每一个细胞里都有dna吗)


引言

不考虑共生的微生物,成年人身上大概有 37 万亿个细胞(数字完整写出来,就是 37,000,000,000,000,有点吓人)。中学甚至大学的生物教科书告诉我们,所有的这些细胞,都是由同一颗受精卵发育而来的。因此,我们身上每个细胞的核 DNA,或者说基因组,都是一模一样的。而至于为何有的会变成神经元,有的会变成骨骼肌,是基因的选择性表达引起的。

然而事实上有这么简单吗?这篇文章带大家开开眼界。

在正文之前,我们要先排除一些特殊情况。比如肿瘤是基因变异引起的,因此肿瘤细胞的 DNA 就和身体的其他正常细胞不一样。再比如一些老化的细胞,会有染色体、DNA 的损伤,因此基因组也有了变化。我们还要进一步排除因为细胞分裂带来的极低概率的碱基突变。我们仅仅关注,在细胞本身“没有生病”“没有衰老”的情况下,其基因组会不会发生变化。

一、淋巴前体细胞

免疫细胞中的淋巴前体细胞(能分化成为 T 细胞和 B 细胞),存在 VDJ 重组现象。VDJ 是 variable (V),diversity (D) 和 joining (J)基因区域的缩写。而 VDJ 重组这种体细胞 DNA 重组现象,是为了编码产生不同的抗体,还有 T 细胞和 B 细胞受体,要不然,免疫系统怎么能抵御那么多中病原体呢?

二、生殖细胞

成熟的生殖细胞(精子、卵子),还有极体,是单倍体基因组细胞。不过,它们的 DNA 与其他细胞的差异,还不限于此。还记得遗传学的第三定律,即基因连锁互换定律吗?

生殖细胞形成过程中,位于同一染色体上的基因是连锁在一起,作为一个单位进行传递,称为连锁律;而一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生交换,称为交换律或互换律。

这就造成了,在成熟的生殖细胞之间,它们的基因组是会出现差异的。

三、皮肤上皮细胞

在正常的眼盖皮肤上皮细胞中,由于长期接受紫外线的缘故,25%的上皮细胞中,携带着与癌症相关的基因突变。而突变的类型非常多,可以形成数百个不同的克隆。如下图示一个平方厘米的眼盖上皮中的突变细胞克隆。

值得强调的是,虽然携带与癌症相关的突变,但这些皮肤上皮都是正常的、没有病变的细胞。

四、神经元

单细胞测序表明,人体 13%-41%的神经元,存在大片段的基因拷贝数变化,有的增多,有的减少。如下图是来自 5 个个体的神经元数据,绿色箭头表示该处 DNA 缺失,红色箭头代表扩增。

而这种现象,在神经元的祖先,即神经干细胞中就存在了。比如,下图第一个细胞多了一条 2 号染色体,而第二个细胞少了一条 8 号染色体。

当然,由于不可能拿到人的神经干细胞来研究(怎么可以拿活人来解剖嘛),因此有关神经干细胞的结论,是在小鼠身上得到的。

五、肝细胞

在正常的肝细胞中,存在着多倍染色体和非整倍染色体的现象。多倍体和非整倍体肝细胞的比例似乎还没定论,但有观察称,最高可占全部肝细胞的 50%。也有研究称,这个比例是动态变化的。当身体处于应激状态时,这个比例就会升高,而正常状态下这个比例就比较低。

肝细胞的多倍体和非整倍体,可以由异常有丝分裂以及细胞融合机制来产生。比如下图示肝细胞的融合,棕黄色的部分就是融合的细胞。

而下面这张图示肝细胞异常的有丝分裂,染色体没有均匀地分配到两极去。

六、骨骼肌细胞

骨骼肌细胞更是多倍体细胞的代表。“一个”肌细胞中可以出现多个细胞核。不过,它的产生机制是,“多个”肌细胞融合成“一个”。在心肌和平滑肌细胞中则没有这种现象。

如下图,右方一条鲜红色的就是一个肌细胞,其中含有多个深蓝紫色的小点,即细胞核。

七、破骨细胞

破骨细胞和骨骼肌细胞一样,也是通过细胞融合产生的多核细胞。

八、多核巨细胞

免疫系统中的多核巨细胞更加牛逼,它除了可以是“巨噬细胞 - 巨噬细胞”之间的相融合,还可以是多种不同细胞的融合,比如“T 细胞 - 巨噬细胞”。当然,这种细胞融合通常是在免疫反应情况下才会产生,比如异物侵入(如手术缝线、痛风尿酸结晶)、病毒感染、细菌感染等。

感觉又被高中生物骗了好多年……

本文整理自我的知乎答案:体细胞内有没有基因不同的细胞? - 吴思涵的回答

链接:体细胞内有没有基因不同的细胞?

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