人体内时刻进行着细胞分裂，家当怎么分？

2024-02-08 18:05:31 | 来源: 互联网整理

人体的细胞分裂一直在进行

来源：/照片/盖蒂

你知道你多久换一次皮肤吗？ 是的，你没有听错细胞分裂6联机，要么是农药王的皮肤，要么是你身体表面的皮肤，保证是假的。 答案是，一个月。

不仅如此，此时此刻你的胃已经不再是一周前的那个胃了； 你肺部的气管不再是两个月前的同一组气管。

事实上，人体的大部分器官和组织一直在进行细胞分裂，用新的细胞替代老化的细胞。 据估计，人体中有30万亿个细胞，每天发生2万亿次细胞分裂。 也就是说，如果每一次细胞分裂收取1元钱，一天就可以赚到马云4.5的身家。

那么问题来了，细胞分裂的时候，里面的东西怎么分配呢？ 科学家发现，细胞的每一次分裂，都是家庭的一次分裂，秉承儒家思想——不忧稀缺，不忧不平等，十分注重公平。

当细胞分裂时，资产如何分配？

18世纪中叶，人们逐渐认识到新的细胞并不是凭空产生的，而是由原有细胞的分裂产生的。

尽管细胞的直径只有人类头发丝粗细的十分之一，但其内部的复杂性却如此之高，堪称一个“小宇宙”。 宇宙的中心是细胞核，周围环绕着各种大小的星系——细胞器。

细胞内部有很多东西，比如细胞核、线粒体等细胞器

资料来源：维基百科

牢房里携带着如此多的物品。 当它一分为二的时候，里面的“传承”怎么分割呢？

如果你不知道的话，大多数细胞在分裂时都是非常有原则的。

首先，最基本的财产——携带我们遗传物质的染色体——必须均匀分配。 细胞有一种独特而巧妙的机制，可以确保每条染色体被复制成两份（尽管小细节经常出错），并在细胞分裂时被准确地拉入两个子细胞中。

然而，人类的染色体总共只有23对，所以无论怎么想都很难出错。 然而，细胞分裂不仅需要染色体的分离，还需要大量必要的家具——细胞器的分离，以保证分裂产生的两个子细胞能够正常、独立地生存。

例如，非常重要的线粒体也被均匀评分。 线粒体是真核细胞的“锅炉房”，通过“燃烧”（氧化分解）葡萄糖为各种细胞活动提供能量。

而且，它们也是一个“独立”的细胞器。 每个线粒体内部都有自己专用的DNA，负责编码与氧化能量供应相关的各种蛋白质。

线粒体的内部结构，为细胞的各种活动提供能量

图片来源：

当细胞分裂时，与染色体类似，线粒体不能凭空合成。 只能以预先存在的线粒体为模板进行复制，然后两个子细胞各占一半。

问题是，保守估计人体大约有40万亿到60万亿个细胞，每个细胞可以容纳数百或数千个线粒体。

因此，人体内线粒体的数量可以说是一个天文数字。 这么庞大的数量能保证均匀分布吗？ 强大的细胞果然有办法。

牢房内的“锅炉房”：炸起来，炸起来

正如人体需要骨骼来支撑一样，细胞也有自己的骨架——细胞骨架。 它们有助于维持细胞形状并在细胞内运输各种物质。 对于每次细胞分裂的成功完成，细胞骨架都起着重要的作用。

细胞骨架是由不同蛋白纤维组成的复杂网络系统。 这些纤维的厚度各不相同，就像有序交织的滑轨一样，引导细胞内各种结构的运动。

显微镜下看到的细胞骨架，它们看起来像人的骨头，

维持细胞的形状并引导细胞内各种结构的运动

图片来源：

细胞内线粒体的运动取决于称为肌动蛋白的非常薄的细胞骨架。 微丝就像电缆，蛋白质充当缆车，载着线粒体“乘客”在微丝上滑动，实现细胞内的运动。

科学家们早就发现，薇丝在工作时有一个很不寻常的行为——她喜欢聚在一起。 不仅如此，聚集的微丝通常以恒定的速度绕圈旋转，就像正在运行的雷达在寻找东西。

微丝在细胞内旋转

图片来源：Cell

3月3日，《自然》杂志发表的一项研究发现，细胞分裂时，线粒体必须均匀分裂，并依赖于微丝的独特功能。

在高分辨率显微镜下，细胞分裂过程中线粒体的运动似乎可以直接缠绕在“电缆”上，而不是使用蛋白质“电缆车”。 “电缆”经常会被缠住，这种纠缠将大量“乘客”困在里面，让他们无法移动。

但奇怪的是，这束“缆绳”时紧时松，有时就像引发微型爆炸一样，突然以极快的速度将“乘客”向四面八方喷射出去。

“乘客”通常还绑着一根“缆绳”，可以在牢房内“坠落”相当远的距离，进行惊险刺激的“蹦极”。

微丝向各个方向弹射线粒体，

就像进行惊险刺激的蹦极

图片来源：

这一系列复杂的“玩”操作听起来很神奇，但为什么细胞要用自己的骨骼作为“弹弓”来来回弹动线粒体呢？

这就又回到了开头提到的儒家思想——平等分配。 事实上，正是通过细胞骨架的这种特殊行为，线粒体才完全均匀地分布到两个子细胞中。

原理就像我们打扑克时洗牌一样。 如果我们想要尽可能随机、均匀地分散一堆牌，就必须反复洗牌。

细胞也在清洗“线粒体”。 他们用一个细胞骨架球聚集一堆线粒体，然后将它们向各个方向抛出，以确保线粒体随机均匀地分布在细胞内，而不是聚集在一侧。

线粒体，不仅仅是一个“锅炉房”

然而，科学研究澄清的每个问题都会引发十个相关问题。 关于线粒体我们还有很多不了解的地方。

例如，在正常的细胞分裂中，线粒体会均匀分布，但某些特定类型的干细胞会不对称地分裂，分裂成两个功能不同的子细胞。 这时，“知情”的线粒体总是倾向于只分裂。 输入其中之一。

他们是如何做到的呢？ 是通过完全不同的机制，还是微丝在不同类型的细胞中表现不同？ 目前还不清楚。

当细胞分裂时，线粒体并不总是平等分裂

来源：互联网

尤瓦尔·赫拉利在《未来简史》中说，如果科学是正确的，幸福是由生化系统控制的，那么确保长期满足的唯一方法就是控制这个系统。

我们确实正在控制系统，但路还很长。

1890年，线粒体首次被发现。 此后，我们对线粒体的认识不断加深，我们发现它并不是细胞内普通的“锅炉房”。

我们已经看到了线粒体微妙的内部结构及其37个基因的用途。 我们还发现各种线粒体异常与至少300种疾病有关。 每 5000 人中就有一人患有线粒体相关疾病。 遗传病。 就连细胞的葬礼——细胞凋亡，也与线粒体有关。

一个小小的细胞器是如此复杂。 什么时候我们才能真正了解一个细胞、一个器官、甚至整个人体的奥秘？ 恐怕连科幻小说都不敢给出答案。

参考

[1] 细胞

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作者｜刘天同，清华大学医学院

编辑｜陈天真

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