问题

细胞分裂有分裂成两个以上子细胞的吗?

回答
当然有!虽然我们最常听到的细胞分裂例子是“一分为二”,也就是我们熟悉的减数分裂和有丝分裂,但生物界确实存在细胞分裂成两个以上子细胞的情况。这通常发生在一些特殊的生命阶段或者特定的生物体中,并且其背后的机制也和普遍认知有所不同。

你可能已经知道,绝大多数的体细胞进行的是有丝分裂,目的是为了生长、修复和繁殖。在这个过程中,一个母细胞会精准地复制其全部遗传物质,然后平均分配到两个新生成的子细胞中。而生殖细胞进行的是减数分裂,目的是产生遗传多样性,最终形成四个单倍体细胞。

那么,什么情况下会出现一个细胞分裂成两个以上的子细胞呢?这主要可以归结为以下几种情况:

1. 裂殖(Schizogony)或称复裂(Multiple Fission)

这是最典型的细胞分裂成两个以上子细胞的例子。这种分裂方式主要存在于一些单细胞生物,特别是原生动物(Protozoa)以及一些藻类和真菌。

裂殖的特点:

过程: 与有丝分裂不同,在裂殖中,细胞核会发生多次分裂(即核分裂),而细胞质的分配则相对滞后。也就是说,一个母细胞的细胞核会在细胞质包裹住它之前,先分裂成许多个。
结果: 当核分裂完成,并且形成了足够多的子核后,细胞质才会迅速地进行分隔,将这些子核包裹起来,最终形成数量众多的子细胞。
例子:
疟原虫 (Plasmodium): 这是裂殖最著名的例子。在感染人类的肝细胞或红细胞时,疟原虫会进行裂殖,一个疟原虫母细胞可以分裂成12到30个(甚至更多)子代疟原虫。这些子代疟原虫随后会释放出来,继续感染新的细胞。
锥虫 (Trypanosoma): 某些阶段的锥虫也可能通过裂殖进行繁殖。
某些藻类和真菌: 例如,一些藻类在形成孢子时,也会经历类似的核分裂次数远超细胞质分裂次数的过程,最终产生多个子细胞。

为什么会出现裂殖?

裂殖通常发生在环境条件适宜、营养充足的情况下,是一种非常高效的繁殖方式。通过一次分裂就能产生大量的子细胞,这大大增加了后代存活和扩散的机会。想象一下,如果一个疟原虫只分裂成两个,那么它的繁殖速度会慢很多,也更容易被宿主的免疫系统扑灭。

2. 某些病毒的复制过程(虽然病毒不是细胞,但常被提及)

严格来说,病毒不属于细胞,它们没有独立的代谢能力,必须依赖宿主细胞进行复制。但有趣的是,一些病毒的复制过程中,它们的遗传物质(DNA或RNA)会在宿主细胞内进行多次复制,并且组装成许多新的病毒颗粒。从某种意义上说,这有点像“一个单位”分裂成了“许多单位”,只不过这个“单位”是病毒,而“分裂”是通过宿主细胞的机器完成的。

3. 某些植物的无性繁殖(芽殖)

虽然芽殖通常描述的是从母体上长出一个新的芽,最终与母体分离,但其早期阶段在微观层面也可以看作是细胞的分裂和增殖。例如,在组织培养中,一个植物细胞或一小片组织,通过一系列有丝分裂,会快速增殖形成一个愈伤组织。这个愈伤组织本质上是由许多通过有丝分裂产生的细胞组成的,可以看作是“一个”母体材料发展成了“许多”细胞。

4. 在特定发育阶段或异常情况下

多核细胞的形成与分裂: 有些生物,例如某些真菌(如黏菌)或肌肉细胞(在形成肌管时),在发育过程中会形成多核细胞。这些多核细胞的核会进行分裂,但细胞质不一定完全分开,形成一个大的、拥有多个细胞核的实体。在某些情况下,这个多核实体也可能以一种不规则的方式分裂成多个含有一个或多个核的子单位。
癌细胞的异常分裂: 虽然大多数癌细胞依然遵循有丝分裂的模式,但在某些高度恶性的肿瘤中,细胞分裂会变得非常紊乱,可能会出现非整倍体(染色体数目异常)以及细胞质分裂不全的情况,导致单个母细胞产生形态异常、染色体数目不一致的子细胞,甚至出现一次分裂形成多个细胞核但细胞质未完全分离的现象。但这通常被视为一种病态表现,而非正常的生物学过程。

总结

所以,答案是肯定的,细胞确实有分裂成两个以上子细胞的情况,最典型的代表就是裂殖,这是许多单细胞生物在适宜环境下进行快速繁殖的一种重要方式。虽然有丝分裂和减数分裂更广为人知,但生物界的多样性远超我们的想象,这种“一变多”的分裂形式也是生命演化中为了适应不同环境和生存策略而出现的重要机制。

下次你再想到细胞分裂时,除了“一分为二”,不妨也回忆一下那些能够“一分为多”的神奇生物吧!

网友意见

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有。癌细胞一次分裂成 3~5 个的事情经常发生,多精入卵可以导致多极纺锤体、一次分裂为多个细胞,你也可以用药物诱导非癌细胞进行这样的分裂。一些细菌用三分裂作为机制。

在实验室里,对癌细胞进行机械限制(将癌细胞压迫在较为狭窄的空间内)即可观察到单个癌细胞以比平时更高的速率分裂成 3 个或 4 个子细胞,偶尔还能发现单个癌细胞分裂成 5 个子细胞,此时很可能出现非整倍体子细胞。人和动物体内的大多数恶性肿瘤都带有非整倍体细胞。

正常状态下,哺乳动物的细胞在进行有丝分裂时会由母细胞平均分裂成两个子细胞。有丝分裂时染色体与细胞器由微管连接,动点蛋白在肿瘤抑制蛋白 APC 与 EB1 正常作用的情况下检测微管附着的状态,不允许胡乱分裂,从而让分裂出的每个子细胞获得一样多的染色体与有一定随机浮动但数量不会特别不均匀的细胞器。
一旦该机制出现问题,新细胞就可能获得额外的染色体或缺少应该有的染色体,出现非整倍体。

紫杉醇之类药物可以轻而易举地导致一个细胞分裂成三个,进而导致染色体非整倍化:

暗网菌属细菌[1]既能二分裂延长丝状体,又能成对出现三分裂而形成网格状[2]

参考

  1. ^ 绿硫细菌,杆形至卵形,单个或网状或球状集聚。生长于含硫化氢的淡水水体、淤泥、港湾环境。
  2. ^ Pfennig N, cohen-Bazire G. Some properties of the green bacterium Pelodictyon clathratiforme. Arch Mikrobiol. 1967;59(1):226-36. doi: 10.1007/BF00406336. PMID: 5602461.

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