核粒紐絲
簡介
核粒紐絲是細胞重建的結果,細胞重建是不同於細胞分裂的另一種細胞繁殖過程,二者有著明顯的不同。一般說來,細胞分裂由母細胞一分為二產生兩個子細胞,分裂後子細胞形成、分開獨立,母細胞也就不存在了。而細胞重建沒有這樣的母細胞與子細胞的關係,細胞重建是在組成細胞的物質基礎和條件具備下,從沒有細胞結構到有細胞結構一步一步地從頭開始、從無到有重新組織起來的過程。
重建的據點或以生物體內某種細胞的細胞質為基地,或以細胞內某種成形的物體(如卵黃顆粒)為基礎,或在細胞之間(細胞間隙內),或在離體培養下的某種無細胞製備中,所有這些場合,只要有組成細胞的物質基礎和條件的存在,都有可能重建核和重建細胞。
一般先形成核,成為裸核狀態,再由裸核逐漸包以細胞質、細胞膜,形成一個完整的重建細胞;常常會出現多核體,子細胞核和母細胞核可以同時並存,也可以在一個母細胞里同時形成多個子細胞。
相關資料
細胞重建的研究涉及到的是細胞學中帶根本性的問題,對未來生物學的發展會產生很大影響。可以想見,在地球的發展過程中,總會有那么一個時期,生命由比較原始的非細胞形態進化為細胞形態,絕不會是一有生命就出現細胞那樣複雜的形態,細胞不可能沒有歷史。生命在大自然中的這一段發展歷史,人們稱它為“細胞起源”。細胞重建可能是以前地球上細胞起源過程的縮影。這樣的提法是否恰當,尚待商討。但是,如果認為細胞分裂是細胞繁殖增生的唯一途徑,我們就不能了解細胞在地球上是如何起源和進化的。相反,通過對細胞重建的深入研究,弄清細胞一步一步地自組織的過程,我們就能對地球上細胞怎樣起源、怎樣發展等問題有所理解,進而對它進行模擬。因此,我深感有責任把細胞重建的研究繼續下去,以便把“細胞重建的現象究竟存在不存在”和“是否是普遍規律”這些問題加以澄清。
在各種條件的促成下,一直到1970年,細胞重建的研究才又在中國科學院生物物理研究所重新開展起來。和30年代相比,已經處在一個新的時代,我們的工作也換了新的面貌。原先基本上是我一個人乾,現在有了一個研究組。原先的研究材料只有南京豐年蟲一種,現在除豐年蟲外,我們還研究雞胚、小鼠骨髓以及沙眼衣原體、大豆根瘤菌等。原來的研究方法只是光學顯微鏡觀察,現在我們套用了包括電子顯微鏡、顯微縮時電影、相差定位觀察、放射自顯影、螢光偏振、雙螢光標記能量轉移、螢光漂白恢復、拉曼光譜等以及生化方面的各種新技術和新方法。
時代變了,但傳統觀點的壓力依然存在。當時我想,研究細胞重建不一定局限於生殖細胞。體細胞中的幹細胞,例如造血系統中的幹細胞,發育再生能力也是很強的,也可能有細胞重建現象。我準備了一篇開題報告,題目是《造血系統中細胞起源和細胞轉化以及其他一些有關問題》,我詳詳細細說明了這個課題的意義、研究目的和計畫等,在會上講了近兩個小時。然而,卻沒什麼反應,既沒有人反對,也沒有人贊成。我作為中國科學院學部委員、研究所所長,居然做不成自己想做的研究,我是非常想不通的。可見想要做點創新的工作有多難哪!既然對細胞重建存在不同的看法,為了避免不必要的爭論,經多方面考慮,開始時我們把研究組稱為“細胞生物學組”,把研究課題的名稱定為《造血系統中或創傷癒合中各種非細胞形態轉變為細胞的研究》。1971年制訂“四五”規劃時,以及1972年在中國科學院生物學研究工作會議上,我們的課題都被列為重點研究項目。但還是有人反對。1973年,還有人寫信給我,要我不要再研究這樣的問題。也有人說研究細胞起源是“共產主義的任務”,意思是說研究細胞起源超越了時代,脫離了現實,不可能完成。幸好,當時傳出毛澤東主席曾經說過“細胞起源的問題要研究一下”,調查結果是確實有一份毛主席談話筆記,因而情況有所好轉。這樣,細胞起源的研究仍留在計畫內,並說清楚研究重點在於以豐年蟲為材料,探討非細胞形態轉變為細胞的過程。
到了1974年,在豐年蟲性轉變的研究方面我們已經做出了許多重要的工作,細胞重建現象得到了充分的驗證。
非細胞形態轉變為細胞形態的論述,四十多年來,多次受到諷刺和打擊,能不能頂住,要看做的工作是不是站得住腳。如果觀察和實驗正確無誤,經得起考驗,就該昂首闊步,一往無前。
1975年11月,考慮到只用豐年蟲作材料研究生殖細胞的起源,說服力還不強,不如聯繫實際再做體細胞的起源。當時研究所里要調查研究河南林縣食道癌的醫療問題,我結合這個問題提出了在正常狀態和病理狀態下血細胞形成與轉化的調節控制問題。血細胞在有機體內組成一個游離性的細胞系統,是機體自我更新的後勤組織。循環系統配合神經系統控制著全身,對機體的調節起著重要的作用。我認為,研究各種造血器官及其基質中的生命活動、各種血細胞的形成和相互轉化及其與非細胞形態的關係,對闡明機體內細胞的基本活動,特別是對於解決實際問題,例如對於解決腫瘤問題,具有重要意義。研究工作可從雞的胚盤及原條的形成入手,研究胚胎時期的卵黃囊,雞胚的肝臟和骨髓,小雞的胸腺、胰臟、骨髓、淋巴腺等。從血細胞的形成和轉化的調節控制著眼,找出血細胞和血相變化時,對食管細胞增生和食道癌細胞的形成和轉化的關係。但我提交的這個書面計畫報告沒有下文。
1976年,“文化大革命”最終結束了,有了正常的工作秩序。這對於我們的研究組是個好機會。這一年的7月,研究組進行了改組,改稱“細胞重建研究組”,組裡工作人員也增加了,前前後後參加到這一集體中來工作的有李公岫、藍碧霞、陳楚楚、曹懋孫、鄭若玄、李玉安、張碧輝、張錦珠等40餘人。工作也有了新部署。除豐年蟲外還開展了雞胚早期發育中的體細胞重建的研究。在原先工作的基礎上,我們獲得了新的發現、新的知識。例如,不僅觀察到雞胚發育中普遍存在細胞重建現象,還發現卵黃顆粒內有DNA、組蛋白和染色質。卵黃顆粒的染色質和細胞核的染色質有同樣的結構和行為,DNA分子的形狀也與核DNA很相似。染色質一直被認為是細胞核所特有的。卵黃顆粒內有染色質,這是生物學發展史上的第一次發現。
至此,我們的研究結果已經說明,細胞重建不僅僅是生殖細胞的一種繁殖方式,對胚胎時期的體細胞來說,還是大量繁殖的手段。結果也表明,重建的細胞不僅結構完整,功能也正常,在適當情況下重建的細胞能夠分裂。由此可知,細胞重建和細胞分裂一樣也是正常的繁殖方式。雞是比較高等的脊椎動物,它的胚胎時期有細胞重建現象,這就可以推論各種生物在發育、變態、造血、創傷再生、腫瘤形成等過程中都可能有細胞重建。
此後,又開始了豐年蟲和雞胚的離體培養研究細胞重建的工作,1977年上半年觀察到了許多前所未見的現象。1977年8月,我們制訂了到1980年、1985年、2000年的3年、8年和23年的工作目標。1979年,我們又證實,在小鼠成體的骨髓造血系統中也存在著細胞重建現象。