单细胞生物有细胞衰老与凋亡吗?
(2018-02-21 22:57:38)
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分类: 必修一 |
高中阶段对于细胞凋亡、细胞衰老两个知识点考察的方法实在有限,最常见就是对教材上:衰老、凋亡细胞的特征进行考察;对凋亡细胞的实例进行考察;拓展一下也不过是考察对个体的有害和有益、发生的时间等等。而涉及到衰老、凋亡过程与基因表达的关系就已经算是很难的题目了。今天又遇到这种问题,笔者对它们进行了总结,具体如下:
首先说明,细胞分化、衰老、凋亡本质上都可以理解为基因选择性表达的过程或者是结果。都涉及到根据细胞自身的安排或胞外信号的诱导激发的相关基因的开启或关闭。此时以浙科版选修三教材36页的一段话来证明“重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA,但基因的转录并末开始;同时,供体核DNA开始丢失来源于乳腺细胞的调节蛋白,而正是这些调节蛋白最初阻止了核基因的表达;在重组卵细胞开始第三次分裂时,原乳腺细胞的调节 蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了,因此核DNA被重新编排,胚细胞开始表达自己的基因,进而调控胚在代孕母亲子宫中的进一步发育。”
其次,既然是本质上相近的几个过程,它们具有一些共同点:对生物体有利的细胞行为,我们不尝试解释对细胞本身的利与弊,因为细胞死了肯定不是好事情,对整个个体而言必然是有益的,如有利于抓握的手指的形成等;这几个过程贯穿生物整个生活史,胚胎期就有细胞的衰老与凋亡,有细胞分化,到个体死亡前这些过程依然在发生着。
但是讲解的过程当中学生就提出了“单细胞生物是否有上述现象”的问题。首先明确的是单细胞生物肯定不存在细胞分化,因为细胞分化是多细胞生物细胞精细化分工的前提,单细胞生物作为最简单的生命、最复杂的细胞,不具备分化的前提——多细胞。
其次,单细胞生物必然存在死亡,如果条件不适宜的话。当然这么说是耍流氓!笔者认为观察、思考问题的角度不同,结论可能也不同。
原核细胞如大肠杆菌,笔者认为常态下不存在细胞衰老与凋亡,不然这个种就灭绝了!它会随着一次次的细胞分裂永生下去。这里带来一个新的问题:不是说DNA每复制一次都会变短一些吗?大肠杆菌怎么办?
其实这个问题本身就是错的。DNA每复制一次都会变短说的是端粒位置,而大肠杆菌的DNA均为环状DNA分子,怎么会有端粒呢!所以这个问题解决了,大肠杆菌不会因为复制过程造成的DNA分子缩短而衰老,当然更加无所谓凋亡了!
那么,大肠杆菌不会死,又只能而分裂产生后代。岂不是后代的遗传物质完全相同?对物种多不利啊!谁说大肠杆菌亲子代遗传物质完全相同了?明明可以基因突变的吗!明明有F因子可以交流遗传物质的啊!没有什么不可能的,它们很厉害。
也许马上就有一个新的声音:这对多细胞生物岂不是很不公平!对啊,为什么它们可以不死,我们却要一次次经历生死离别呢!其实正因为这样,从生殖的角度考虑,多细胞生物也是永生的。
真核生物中的单细胞生物呢?笔者认为可以分别讨论。
例如常见的酵母菌。在出芽生殖复制出来的“真身”会以出芽的方式,从母体,也就是“替身”上脱离,同时也把各种垃圾留给了“替身”,它们用这样的方式,让自己“永生”。酵母菌的“替身”的衰老和死亡过程已经被观察到了,并且发表在1993年的Genetica杂志上。也由此引发了对细胞凋亡机制的更深刻的研究。
根据观察,酵母菌的“替身”的收集垃圾的能力是有限的,它大概在出芽40次后就会自杀,自己把自己杀死,而且是一种程序化的死亡,也就是细胞的“凋亡”(programmed cell death)。这样的细胞的自杀行为,可以在高等生物的体细胞内被普遍观察到。由此可见,我们人体细胞的凋亡,追本溯源,居然可以追溯到以酵母菌为代表的真菌身上。
而对变形虫一类的营分裂生殖的单细胞动物,笔者认为某种程度上它们是永生的。当一个变形虫分裂为二时,旧个体虽不复存在,而它的全部生活物质却传给了子细胞.除非遇到外界恶劣环境影响而意外死亡,原生动物理论上就可以这样无限地繁殖下去。
总之,单细胞生物的衰老、凋亡过程比较难以描述,因为对于生命的界定本身就是一个伪命题:孩子延续了我们的生命!
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