生物体内体细胞的全能性能表达吗?
生物体内的体细胞，严格来说，并不具备植物学意义上的“全能性”，也就是从单个体细胞就能重新发育成一个完整、独立、具有生殖能力的个体。但如果我们更宽泛地理解“全能性”，那情况就复杂且值得细说了。
体细胞并非植物那种“全能”
在植物生物学中，我们经常听到“植物体细胞的全能性”。这意味着从一株植物的叶片、茎段，甚至愈伤组织，都可以通过组织培养技术，在适宜的培养基和环境下，诱导出完整的植株。这些植物体细胞保留了发育成根、茎、叶、花、果实等所有器官的潜能。这是植物生长和繁殖的重要基础，也是我们经常进行植物克隆的原理。
动物体细胞的“潜能”：有限但非全然丧失
与植物不同，动物的体细胞在发育过程中，经历了高度的分化和“基因沉默”。细胞在分化成特定组织（如神经细胞、肌肉细胞、皮肤细胞）时，会选择性地开启或关闭某些基因，从而决定了它们的功能和形态。一旦细胞高度分化，比如一个神经细胞，它就已经失去了发育成其他类型细胞的能力。也就是说，一个神经细胞即便再怎么培养，也无法重新生成一个肌肉细胞，更别提一个完整的动物个体了。
那么，体细胞的“全能性”还能不能表达呢？
这就要看我们如何定义“表达”以及我们讨论的是什么层面的能力了。
1. “全能性”在“细胞层面”的有限表达——再分化能力：
虽然动物体细胞失去了“发育成完整个体”的绝对全能性，但它们并未完全丧失分化潜能。许多体细胞仍保有一定的“多能性”或“寡能性”。
多能性（Pluripotency）： 这是指细胞能够分化成多种不同的细胞类型，但通常不能形成一个完整的个体。例如，胚胎干细胞（ESC）就具有高度的多能性，可以分化成构成身体几乎所有细胞类型的细胞（但通常排除胎盘等胚外组织）。虽然ESC不是严格意义上的“体细胞”，但它们是早期发育过程中的细胞。
组织干细胞（Adult Stem Cells）： 随着动物体发育成熟，在许多组织中仍存在着成体干细胞。这些干细胞通常具有较窄的分化范围，只能分化成其所在组织的特定细胞类型。例如，骨髓中的造血干细胞可以分化成各种血细胞；皮肤基底层的表皮干细胞可以分化成各种表皮细胞。这些成体干细胞就像是身体内的“修复队”，在损伤或衰老时，它们能够分裂并分化成新的细胞，维持组织的正常功能。从这个角度看，它们在“自我更新”和“分化成特定细胞”方面，一定程度上“表达”了部分“全能性”。
2. “全能性”在“技术层面”的“重编程”——诱导多能干细胞（iPSC）：
这是一个非常关键的进展，它让我们看到了动物体细胞“全能性”表达的新希望。科学家们发现，可以通过特定的技术手段，将已经高度分化的动物体细胞（如皮肤细胞）“重编程”回类似胚胎干细胞的“多能”状态。这个过程被称为“诱导多能干细胞技术”（iPSC）。
iPSC技术的出现，表明了动物体细胞的基因组并未永久性地“丢失”其全能性信息，只是这些信息在分化过程中被“暂时性地关闭”了。通过外源导入特定的转录因子（ Yamanaka factors ），可以“重启”这些被关闭的基因，使得体细胞重新获得分化成多种细胞类型的能力。
技术原理： 简单来说，就像你有一本内容非常丰富的百科全书，但平时你只翻阅其中几页来做特定的工作。基因也是如此，分化过程就是选择性地阅读和执行部分指令。而iPSC技术，则像是你把这本百科全书重新“初始化”，让所有页面都有可能被再次翻阅和利用。
“全能性”的表达形式： iPSC并非能够直接发育成一个完整的个体（至少目前技术上还很难做到，且伦理上存在争议）。它们表达的是一种“多能性”，即在体外培养条件下，可以分化成各种不同的细胞类型，如神经元、心肌细胞、肝细胞等。这为疾病模型建立、药物筛选、细胞治疗等领域带来了革命性的突破。从这个意义上说，动物体细胞的“潜能”在特定技术条件下是可以被“表达”出来的，只不过这种表达形式是“重返多能”，而非“直接发育成个体”。
3. 体细胞的“细胞身份”与“潜在可塑性”：
即使是高度分化的体细胞，在特定的生理或病理环境下，也可能表现出一定的“可塑性”。例如，某些细胞在炎症或损伤时，可能会发生一定程度的形态或功能上的改变，甚至可以分化成邻近组织的细胞类型（称为“细胞间转化”或“旁分泌诱导分化”）。但这通常是有限的，并非“全能”的展现。
总结一下：
植物体细胞： 具备严格意义上的“全能性”，能够通过组织培养发育成完整植株。
动物体细胞： 不具备植物那种从单个细胞发育成完整个体的“全能性”。
然而，动物体细胞的“潜能”并非完全丧失：
组织干细胞在体内维持着有限的再生和分化能力，可以被视为“部分全能性”的自然表达。
诱导多能干细胞（iPSC）技术证明，通过技术手段，高度分化的动物体细胞可以被“重编程”回多能状态，这是一种“重新激活”或“表达”其潜藏的“全能性”（确切地说，是多能性）。
所以，如果你问的是“是否能从一个普通皮肤细胞长出一个完整的人”，答案是“不能”。但如果你问的是“这些细胞内部是否还保留着能够重新变得‘万能’的潜力”，那答案是“是的，通过技术手段可以实现”。这种“潜力”的表达，就是iPSC技术的核心意义所在。
体细胞并非植物那种“全能”
在植物生物学中，我们经常听到“植物体细胞的全能性”。这意味着从一株植物的叶片、茎段，甚至愈伤组织，都可以通过组织培养技术，在适宜的培养基和环境下，诱导出完整的植株。这些植物体细胞保留了发育成根、茎、叶、花、果实等所有器官的潜能。这是植物生长和繁殖的重要基础，也是我们经常进行植物克隆的原理。
动物体细胞的“潜能”：有限但非全然丧失
与植物不同，动物的体细胞在发育过程中，经历了高度的分化和“基因沉默”。细胞在分化成特定组织（如神经细胞、肌肉细胞、皮肤细胞）时，会选择性地开启或关闭某些基因，从而决定了它们的功能和形态。一旦细胞高度分化，比如一个神经细胞，它就已经失去了发育成其他类型细胞的能力。也就是说，一个神经细胞即便再怎么培养，也无法重新生成一个肌肉细胞，更别提一个完整的动物个体了。
那么，体细胞的“全能性”还能不能表达呢？
这就要看我们如何定义“表达”以及我们讨论的是什么层面的能力了。
1. “全能性”在“细胞层面”的有限表达——再分化能力：
虽然动物体细胞失去了“发育成完整个体”的绝对全能性，但它们并未完全丧失分化潜能。许多体细胞仍保有一定的“多能性”或“寡能性”。
多能性（Pluripotency）： 这是指细胞能够分化成多种不同的细胞类型，但通常不能形成一个完整的个体。例如，胚胎干细胞（ESC）就具有高度的多能性，可以分化成构成身体几乎所有细胞类型的细胞（但通常排除胎盘等胚外组织）。虽然ESC不是严格意义上的“体细胞”，但它们是早期发育过程中的细胞。
组织干细胞（Adult Stem Cells）： 随着动物体发育成熟，在许多组织中仍存在着成体干细胞。这些干细胞通常具有较窄的分化范围，只能分化成其所在组织的特定细胞类型。例如，骨髓中的造血干细胞可以分化成各种血细胞；皮肤基底层的表皮干细胞可以分化成各种表皮细胞。这些成体干细胞就像是身体内的“修复队”，在损伤或衰老时，它们能够分裂并分化成新的细胞，维持组织的正常功能。从这个角度看，它们在“自我更新”和“分化成特定细胞”方面，一定程度上“表达”了部分“全能性”。
2. “全能性”在“技术层面”的“重编程”——诱导多能干细胞（iPSC）：
这是一个非常关键的进展，它让我们看到了动物体细胞“全能性”表达的新希望。科学家们发现，可以通过特定的技术手段，将已经高度分化的动物体细胞（如皮肤细胞）“重编程”回类似胚胎干细胞的“多能”状态。这个过程被称为“诱导多能干细胞技术”（iPSC）。
iPSC技术的出现，表明了动物体细胞的基因组并未永久性地“丢失”其全能性信息，只是这些信息在分化过程中被“暂时性地关闭”了。通过外源导入特定的转录因子（ Yamanaka factors ），可以“重启”这些被关闭的基因，使得体细胞重新获得分化成多种细胞类型的能力。
技术原理： 简单来说，就像你有一本内容非常丰富的百科全书，但平时你只翻阅其中几页来做特定的工作。基因也是如此，分化过程就是选择性地阅读和执行部分指令。而iPSC技术，则像是你把这本百科全书重新“初始化”，让所有页面都有可能被再次翻阅和利用。
“全能性”的表达形式： iPSC并非能够直接发育成一个完整的个体（至少目前技术上还很难做到，且伦理上存在争议）。它们表达的是一种“多能性”，即在体外培养条件下，可以分化成各种不同的细胞类型，如神经元、心肌细胞、肝细胞等。这为疾病模型建立、药物筛选、细胞治疗等领域带来了革命性的突破。从这个意义上说，动物体细胞的“潜能”在特定技术条件下是可以被“表达”出来的，只不过这种表达形式是“重返多能”，而非“直接发育成个体”。
3. 体细胞的“细胞身份”与“潜在可塑性”：
即使是高度分化的体细胞，在特定的生理或病理环境下，也可能表现出一定的“可塑性”。例如，某些细胞在炎症或损伤时，可能会发生一定程度的形态或功能上的改变，甚至可以分化成邻近组织的细胞类型（称为“细胞间转化”或“旁分泌诱导分化”）。但这通常是有限的，并非“全能”的展现。
总结一下：
植物体细胞： 具备严格意义上的“全能性”，能够通过组织培养发育成完整植株。
动物体细胞： 不具备植物那种从单个细胞发育成完整个体的“全能性”。
然而，动物体细胞的“潜能”并非完全丧失：
组织干细胞在体内维持着有限的再生和分化能力，可以被视为“部分全能性”的自然表达。
诱导多能干细胞（iPSC）技术证明，通过技术手段，高度分化的动物体细胞可以被“重编程”回多能状态，这是一种“重新激活”或“表达”其潜藏的“全能性”（确切地说，是多能性）。
所以，如果你问的是“是否能从一个普通皮肤细胞长出一个完整的人”，答案是“不能”。但如果你问的是“这些细胞内部是否还保留着能够重新变得‘万能’的潜力”，那答案是“是的，通过技术手段可以实现”。这种“潜力”的表达，就是iPSC技术的核心意义所在。
网友意见
能，但是体细胞具有Totipotency/全能性的物种相当少，例如水螅全能干细胞、涡虫成神经细胞之类动物细胞可以在体内的其他任何细胞受损时分裂、分化去修理身体。
中学阶段谈论的“细胞全能性”指细胞具有发育成完整个体或完整个体所需的所有类型的细胞（包括个体发育过程中必要的附属细胞）的潜能，主要关注哺乳动物：
- Totipotency/全能性，可形成包括胎盘等胚外组织在内的新个体。受精卵的分化能力。
- Pluripotency/多能性，可形成三个胚层的所有细胞类型。胚胎干细胞、诱导多能干细胞（iPS细胞）等的分化能力。哺乳动物的干细胞不能发育成滋养层的细胞，用干细胞培养出胚胎的实验需要取四倍体囊胚之类“只能发育成滋养层”的东西配合。
- Multipotency/多潜能性（多分化能），可分化成多种细胞，但未覆盖三个胚层的所有类型。
- Oligopotency/寡能性，可分化成限定的数种细胞。
- Unipotency/单能性，可分化成限定的一种细胞。
动物体内不同类型的体细胞有着不同的突变负荷（例如皮肤细胞可能由于暴露于太阳紫外线而具有更多的突变），在诱导过程中扩展起始细胞群体所需的时间和分化能力是有差异的，并不是随便哪种体细胞都能诱导为iPS细胞，同一种体细胞未必都能诱导为iPS细胞，诱导出来的每个iPS细胞的性能并不均一。
动物体内还有一些体细胞失去了部分基因组（例如马蛔虫的体细胞），抑或失去了细胞核（例如人的红细胞），这样的细胞连“细胞核的全能性”都不具备。
总而言之，绝大部分动物的体细胞不具有Totipotency/全能性。如果你使用的教材将细胞潜能统统称为“全能性”、谈论不同细胞的“全能性的多少”，那谈论的其实就是多能性、多潜能性、寡能性、单能性。
中学生物课本里的问题很多。在参加中学阶段的各种考试的时候，读者应该按考试要求答题。
例如：
过去认为，植物细胞分化之后，通常只要是细胞核完整的细胞类型就可以在组织培养条件下脱分化为愈伤组织，然后再分化、生长发育为整个植株，因此中学课本会说“植物细胞具有全能性”；近年来，关于植物细胞分化潜能的研究业已推翻了这样的想法，但是课本还没有改。
动物细胞分化至囊胚、特定的组织或器官之后，往往即便脱分化也不能重新取得全能性，只能分化成一部分细胞类型。哺乳动物的胚胎干细胞和诱导多能干细胞并不具有全能性。但是，动物的体细胞的细胞核在正常状态下还是可以带有本物种的细胞核应有的全套遗传物质，往往可以通过克隆技术获得与受精卵同等的全能性。因此，中学课本会说“动物细胞的细胞核具有全能性”。
中学课本多关注“已分化的细胞的全能性”（植物细胞、动物早期卵裂球细胞[1]，偶尔还谈谈孤雌生殖的动物的卵细胞的全能性），较少谈论未分化的受精卵。按必修一对“已分化”的限定，受精卵不能体现细胞全能性。
参考
- ^ 通常限制在第2~第16个细胞
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