干细胞演化——the Origin of Life

marrowstem

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+ L* {0 E( U& {6 M! z6 s# U        谁都知道，生命是一个非常有序的有机体组织。这种有序性不仅令人感到神奇，有时更是表现的令人敬畏，打一个比方，就如人类自己，这个在进化上处于最末端水平的高等生物。从体表来看，最直观的一点是每个人都会有两只眼睛，而且无一例外地都是长在脸的前面、眉毛的下方及鼻子的两翼，如果有谁能在这个星球上找出一个眉毛长在眼睛下面或有三只眼睛的活人来，那估计此人可以作为怪物的典型写进教科书，因为这是只有在神话小说中才可以发生的事实，如《封神榜》或《西游记》中的哪吒。此外，更让人感到神奇的是，眼睛又为什么能看到大千世界、不同形状的万物，并在脑海中得以呈现。此就是生命无比神奇、令人惊讶的特证性体现之一。
1 j% ]" ?/ a% V" |+ U# ~       另外稍加注意，您会发现，机体的布局存在一个特征，他们都是左右极为对称的，此当然也是机体有序性的一种表现。如果从头到脚，在身体的正中间划一条线，就可发现左右两侧的身体表面器官都是对称分布的，有双个的器官如眼、耳朵和手脚是这样，单个的如嘴和鼻子也是如此，生命体中的这种对称性也叫镜像对称。
2 Y" o) ?; r: z/ ^        那么进一步地观察，机体内部是不是也是这样一种情况呢？答案是不。我们知道，人只有一个心脏，是长在胸腔里的左边；肝也只有一个，但是长在腹腔的右侧，这种不对称性分布还包括胃肠、胰腺和胆囊等脏内器官；而另一方面，同样是内脏器官，但肺和肾的分布又是基本对称的。对此不仅要问，为什么在一个机体内，体表器官的分布是对称的，而体内的布局却又是有的对称、有的不对称的？答案至今还是不甚明确的，虽然有了一些相关基因的克隆，但有一点可以有把握说的是，肯定是因为细胞的不同组合和特定基因的差异表达的结果。

sunsong7

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相对于今天人类对科学的认知水平，我们只能惊讶于“大自然”的智慧，用“完美”来形容“造物主”那无与伦比的创造力和审美观...但我始终相信这个“造物主”本质上就是科学家，通过观察我们可以这样判断——所有生物都有精心“雕琢”的美感，所有生命现象都有严谨构思的“设计”，Craig Venter博士设计并创造Synthia后，更肯定了这一猜想，基因组学、蛋白质组学、干细胞学研究的结果让科学家一步步逼近生命的真谛，着手对生命“重新编程”和“全新设计”是迟早的事情。

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, P; d8 D( `( F1 u       在器官和组织水平，生命同样表现为高度的有序性。我们知道，每种组织或每个器官都有它自己特定的功能，如胰腺的作用是专门负责分泌起消化吸收作用的各种胰酶、脑组织则负责神经信号传导和整合作用。而说到底，这些不同组织或器官都是由相应细胞的有序排列来完成功能作用的，也即器官或组织之所以能起作用，事实上是因为他们内部含有了相应细胞所组成的特殊结构单位，如腺体或肌纤维单位。这也是为什么说细胞是生命体结构的基本组成单位和生命活动的基本功能单位的原因。! y: d4 `0 @  K" ]7 X
     而且生命的有序性在细胞内部也同样表现得非常明确，如双链DNA的碱基互为对称配对，且每一个基因都会有它特定的DNA排列顺序。另外基因的复制、转录和翻译都会在细胞内特定的区域进行。因此可以说生命的每一步、细胞的每个动作、基因的每次表达都是高度有序的，具有时间和空间上的有序性。

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以上这些不同层次结构的有序性其实就是生命本质特性的体现，那么针对这些有序性，机体又是如何来完成的呢？有人也许马上会说，肯定是基因起的作用。不可否认，基因DNA确实是生命体的唯一具有遗传性质的物质，每个进化生存下来的基因都会有它自己的特定作用角色和生命意义。但要明确的是，基因只是纯碎的信息，如果脱离了细胞这个场所，基因自己是没有生命意义可言的。

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为什么要这样说，因为生命的一个最基本特征就是这个物体必须能自我复制并传代。而无数的实验证明，单独基因自己是完不成这种角色任务的，它往往需要在细胞这个平台来实现它的功能发挥——复制和转录。如病毒，它就是单纯的核酸DNA，现在并不认为它是一种生命体，因为它必须寄宿在一定的细胞内才能繁殖和遗传，而表现出它的传染特性来，单独存在既不能复制也不能传代，永远是“死”的，所以它不能算是有机体之一。9 E3 l0 z  A3 g* P, R
      有人甚至把保存完好的整个细胞核（含有全套基因组）分离出来，在体外进行培养，发现没有一个物种的细胞核可以在外界持续存在并复制传代，另外细胞中的其它一些大分子和细胞器（如线粒体，有核酸DNA），也都不具备可以在体外单独生存并繁殖传代的功能。

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因此，只有细胞才符合具有生命含义的最小功能单位的定位。我们知道，细胞本身就是一个高度有序的结构体系，同时具有能自我复制、自我调控及自我装配的特性，并可以与外界进行物质和能量的交换。生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、代谢和应激等，事实上都是由细胞单位的活动来体现并完成的。
2 \, o/ [  L. k. ^8 r  c' C" i1 p      细胞虽然是生物体结构和功能的基本单位，但不能就此认为所有的细胞都是相同一致的，即使在单一个体内，也存在着因分化而产生的各式各样的外观和功能上不同的细胞种类，这一点尤其在多细胞生物中表现明确。为了说明，同样还是举我们人类自己身体的组成结构来当靶子。现在知道，人体由260多种细胞组成，而且每种细胞又存在分化水平上的幼稚和成熟之分。另外，即使在同一器官或组织中，也并不是单种细胞的简单组合，反过来说同样是由不同种类的细胞组成特定的结构来发挥特定功能的。可以说，在任何一种组织内，每个细胞都会有他自己的所处位置和功能角色定位。

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同时每个分化了的细胞也会有自己的寿命期限，如今天覆盖在我们体表的皮肤细胞和一个月前是完全不一样的，因为表皮细胞只有短短一个月的寿命，可以想象，因为外界各种因素和皮肤细胞本身寿命的影响，我们体表的皮肤细胞每时每刻都在前仆后继的死去，而他们死后必须由体表下面、相对年轻的皮肤细胞通过增值和分化来进行补充。这一点可能与物种的群体性一样，一代又一代，老的死了，年轻的一代会接上来，由此物种可以做到生生不息，细胞也是具有社会性，同样表现如此。

crystal

写得很好，新成代谢！

marrowstem

比皮肤细胞寿命更短的是血液中的血小板，从出生到死去只有短短一周在体内存在的时间。其实不光是皮肤和血液细胞，机体中其他组织的细胞也在每时每刻的老死或损伤意外而亡，为了维持稳态，机体同时又会生成相同数量、相同性质的细胞来进行替代和补给。而且这种细胞新旧更替现象不仅在机体发育阶段存在，在机体成熟后及走向衰老的各个阶段也都是同样存在的。那么这么繁重的细胞新旧更替任务，机体又是以什么机制来确保完成、并做到万无一失的？答案是细胞可以分裂，此是细胞学说的第三点内容：细胞来自细胞（Omnis cellula a cellula）。

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一切细胞来源于细胞，而且都是以一分为二的方式进行细胞分裂，产生的两个子细胞会获得母细胞全套的遗传信息，在分裂前母细胞会复制两份遗传物质，并确保是健康无突变的。因此如果一定要追踪溯祖，或许可以追溯到机体最初形成和产生时的那个细胞中去，对哺乳动物来说这个细胞即是精子和卵子碰撞后形成的那个细胞——受精卵。