疑难问题：细胞分化基因（遗传物质）会不会改变？必修1教材中讲到细胞分化的定义和特点，但没有叙述到基因不变，试题中经常会碰到细胞分化基因不变，其实这样的试题是没有科学性问题的。

细胞分化是由于不同的细胞合成不同的蛋白质，不同的蛋白质由不同的基因指导产生。追根求源，在细胞分化时，细胞核内的基因组发生了什么变化？就这个问题曾提出几种设想。

1．基因丢失或永久失活 

受精卵是有极性的，卵裂时将受精卵分裂为背腹两部分。由于两部分分裂球的不对称性，分化成不同种类的细胞。在细胞分裂的过程中，是否有一些基因丢失或永久失活，而另一些基因存在并保持活性，从而形成表型各异的分化细胞。为回答这个问题，用福尔根染色多种细胞核后测定其DNA含量，不管来自何种组织的二倍体细胞，测定结果都有恒定含量的DNA。将昆虫或两栖类受精卵分裂的两个细胞核之一去除，每种去单一核受精卵都能正常发育；将受精卵腹面细胞核移植到背面细胞质中，受体细胞的后代细胞核具有与背面细胞核相同的功能。这不仅说明分化细胞染色体基因组没有差异，同时也说明受精卵在分裂过程中基因组的等能性。除一些在终末分化中排核的细胞外，这种基因组的等能性将继续维持。Gurdon等从只有一个核仁的突变型非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮取出细胞核，将核移入预先用紫外照射破坏核的野生型爪蟾未受精卵中，这种人工受精卵有的发育至囊胚，有少数发育成蝌蚪甚至成年爪蟾。成蛙中的细胞都是单核仁的，显然是由移植的肠上皮繁殖而来。这说明已分化的细胞仍保持基因组结构上的完整性和功能上的全能性。在马蛔虫的个体发育初期，能看到细胞染色体的减少和丢失现象。如用离心法处理未分裂的马蛔虫卵使卵质分布发生改变，结果影响分裂沟的方向且没有染色质的丢失，这说明马蛔虫染色体物质的减少是由于细胞质分布缺陷所引起。这种现象只发生在马蛔虫体细胞，且不同种类体细胞之间无系统差异。它不是普遍现象，不能说明细胞分化的原因。

2．基因重排 

在研究B淋巴细胞分化过程中发现，编码抗体分子的基因有重排现象。重排的结果是重链和 k 轻链都有数百个V基因片段，可由V与C基因片段的不同排列组合形成多种DNA序列，从而产生具有高度异质性的抗体分子，以适应错综复杂的免疫反应的需要。因此B淋巴细胞的分化是由于编码抗体的DNA序列重排的结果。紧接着的问题是，这种基因重排的现象是否具有普遍意义。已测定多种分化细胞的珠蛋白基因、卵清蛋白基因，比较果蝇胚胎与成体组织的同类基因，结果表明，不管组织来源如何，同一基因的碱基顺序无差异，因此基因重排不是细胞分化的普遍现象。

3．基因扩增

在研究非洲爪蟾卵母细胞成熟过程中，发现产生18S与28S rRNA的rDNA选择性复制，使成熟的卵母细胞中具有2×10 6  rDNA拷贝,与仅有900个拷贝rDNA的二倍体细胞相比，基因扩增了上千倍，从而合成核糖体的量达1012，在一个细胞中有上千个核仁。这种rDNA基因扩增只发生在非洲爪蟾卵母细胞成熟期，在受精后和胚胎发育过程中并不存在。因此基因扩增不是普遍现象，更不是胚胎细胞分化产生的原因。

总之，在胚胎细胞分化及相关的过程中，基因丢失、基因重排和基因扩增只发生在某些细胞的一定发育阶段，不是普遍现象，不能解释胚胎细胞分化的机制。大量研究资料表明，胚胎细胞在分化过程中，仍保持整套染色体基因组的完整性和遗传潜能的全能性。细胞分化是基因选择性表达的结果，分化细胞中的基因90%以上被关闭，只选择性地开启表达遗传潜能中的一小部分。这一小部分基因是按照严格的时空顺序表达的。