细胞全能性和细胞核全能性

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1、细胞全能性和细胞核全能性体细胞克隆羊的诞生在全世界掀起了动物克隆热，它表明了动物体细胞的细胞核具有发育全能性；干细胞研究的突破使人们对细胞的发育全能性有了一个崭新的认识，即成熟组织中也存在具有全能性的干细胞，那么细胞全能性和细胞核全能性是否具有相同的含义呢？一、细胞全能性和细胞核全能性是两个不同的概念全能性最早用于动物胚胎学，是指分裂球发育成为完整胚的能力。现在所谓的全能性问题指与合子具有相同遗传内容的体细胞、胚胎细胞或它们的细胞核是否也同合子一样具有相同的发育潜能，即细胞发育全能性和细胞核发育全能性问题。所谓细胞全能性，是指细胞如受精卵一样，具有经过分裂、分

2、化形成各种组织和细胞，最终发育成一个完整的个体的能力；细胞核全能性则指细胞虽不具备发育成一个完整个体的能力，但是当将其细胞核通过核移植等方法导入去核的卵细胞或受精卵，经过受体卵细胞质的诱导去分化、体细胞核和受体卵细胞质共同作用，依然可能发育成一个完整的个体。因此，细胞全能性和细胞核全能性是两个完全不同的概念，不能混为一谈。细胞核的全能性并不代表细胞具有全能性。二、植物体细胞具有全能性无性繁殖技术，即利用营养器官进行植物栽培，在生产实践中已经有上千年的历史。例如，用马铃薯的块根和番薯的块茎进行栽培可以得到完整植株，还有我们常说的“无心插柳柳成荫”也都是无性繁殖的

3、真实写照。虽然科学家隐隐约约认识到植物体细胞具有全能性，但是由于实验技术的限制，真正用科学的试验方法证明植物的组织和体细胞具有全能性，则是20世纪50年代的事。1902年，德国植物学家HabeaHandt就指出，植物的体细胞含有母细胞的全部遗传信息，具有发育成完整植株个体的潜能。因而每个植物细胞都像胚胎一样，经离体培养能再生出完整植株。以后许多科学家为证实这一论断做了不懈的努力。1958年，Steward等将高度分化的胡萝卜根的韧皮部组织细胞放在合适的培养基上培养，发现根细胞会失去分化细胞的结构特征，发生反复分裂，最终分化成具有根、茎、叶的完整的植株；1964

4、年，Cuba和Mabesbwari利用毛叶曼陀罗的花药培育出单倍体植株；1969年Nitch将烟草的单个单倍体孢子培养成了完整的单倍体植株；1970年Steward用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株。至此，植物分化细胞的全能性得到了充分论证，建立在此基础上的组织培养技术也得到了迅速发展。三、低等动物的细胞和高等动物早期胚胎细胞具有发育全能性低等的动物细胞也具有发育成完整个体的全能性。如高再生能力的典范——海鞘，它的一个血细胞就可产生一个完整的个体。后生动物中还有几类动物拥有强大的再生能力，如海绵、腔肠动物及大多数涡虫纲动物，具有“冰生”能力的水螅身体

5、的一部分就能重新生成一个完整的新个性。虽然它们的再生各有特点，但是与组成身体的分化细胞高可塑性是分不开的。为证明高等动物的早期胚胎细胞同样具有发育全能性，RouxW（1888）作了开创性的工作。他用一根烧烫的针破坏蛙2－细胞胚胎中的其中一个细胞，以证明胚胎中的两个细胞的分化差异以及胚胎的发育情况。结果他发现被破坏的细胞不再继续发育，而存活的另一个细胞则只能进一步发育成胚胎的左半部分或右半部分。Roux据此认为这证明了从2－细胞时期起，胚胎两个分裂球未来的发育命运就已经被确定，毁掉一个细胞，另一个只能形成半个胚胎。然而这个开创性的实验得出的结论却是错误的，原因可

6、能是烧烫的针对胚胎的一部分造成了不可逆转的损伤，活的分裂球接触到死的分裂球从而影响了进一步的发育。1933年，Schmidt完全重复了Roux所做的蛙的实验。他把烫死的一个分裂球去掉，使存活的分裂球不受烫伤细胞的影响，结果存活的分裂球也能发育成完整的胚胎。以后的相关实验都证明动物的早期2－细胞胚胎或4－细胞胚胎的单个细胞都具有细胞全能性，如1942年就证明了大鼠的2－细胞胚胎期的单个卵裂球能够发育成为幼体鼠，具有发育全能性；1968年又证明了兔8－细胞期的胚胎细胞仍然具有发育的全能性。但是由于不同动物的胚胎在发育程度的分化时间上是不相同的，因此什么时期以前的胚

7、胎细胞具有发育全能性因动物种类的不同而不同。四、高等动物的体细胞核具有发育全能性与植物和低等细胞相比，高等动物体细胞的发育潜能有显著差异。虽然在胚胎发育中，早期胚胎细胞具有发育的全能性，但随着分化程度的提高，细胞的发育潜能也逐渐变窄，细胞的生理活动也逐渐发生了不同的变化，如细胞的分裂能力逐渐降低，直至失去分裂能力成为末端分化细胞。但是通过细胞核移植技术能使高等动物的体细胞核去分化，重新获得较高的发育能力。1996年英国罗斯林研究所的Wilmut等利用该技术成功获得体细胞克隆羊Dolly（多莉），这是第一例利用成年哺乳动物体细胞获得的克隆动物，因此在全世界引起轰

8、动。这一结果也为科学家100多年来孜孜