被高中生物骗了这么多年，原来人体内细胞的DNA是有不同的？

不考虑共生的微生物，成年人身上大概有37万亿个细胞（数字完整写出来，就是37,000,000,000,000，有点吓人）。中学甚至大学的生物教科书告诉我们，所有的这些细胞，都是由同一颗受精卵发育而来的。因此，我们身上每个细胞的核DNA，或者说基因组，都是一模一样的。而至于为何有的会变成神经元，有的会变成骨骼肌，是基因的选择性表达引起的。

然而事实上有这么简单吗？这篇文章带大家开开眼界。

在正文之前，我们要先排除一些特殊情况。比如肿瘤是基因变异引起的，因此肿瘤细胞的DNA就和身体的其他正常细胞不一样。再比如一些老化的细胞，会有染色体、DNA的损伤，因此基因组也有了变化。我们还要进一步排除因为细胞分裂带来的极低概率的碱基突变。我们仅仅关注，在细胞本身“没有生病”“没有衰老”的情况下，其基因组会不会发生变化。

1

淋巴前体细胞

免疫细胞中的淋巴前体细胞（能分化成为T细胞和B细胞），存在VDJ重组现象。VDJ是variable (V)，diversity (D) 和joining (J)基因区域的缩写。而VDJ重组这种体细胞DNA重组现象，是为了编码产生不同的抗体，还有T细胞和B细胞受体，要不然，免疫系统怎么能抵御那么多中病原体呢？

2

生殖细胞

成熟的生殖细胞（精子、卵子），还有极体，是单倍体基因组细胞。不过，它们的DNA与其他细胞的差异，还不限于此。还记得遗传学的第三定律，即基因连锁互换定律吗？

生殖细胞形成过程中，位于同一染色体上的基因是连锁在一起，作为一个单位进行传递，称为连锁律；而一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生交换，称为交换律或互换律。

这就造成了，在成熟的生殖细胞之间，它们的基因组是会出现差异的。

3

皮肤上皮细胞

在正常的眼盖皮肤上皮细胞中，由于长期接受紫外线的缘故，25%的上皮细胞中，携带着与癌症相关的基因突变。而突变的类型非常多，可以形成数百个不同的克隆。如下图示一个平方厘米的眼盖上皮中的突变细胞克隆。

值得强调的是，虽然携带与癌症相关的突变，但这些皮肤上皮都是正常的、没有病变的细胞。

4

神经元

单细胞测序表明，人体13%-41%的神经元，存在大片段的基因拷贝数变化，有的增多，有的减少。如下图是来自5个个体的神经元数据，绿色箭头表示该处DNA缺失，红色箭头代表扩增。

而这种现象，在神经元的祖先，即神经干细胞中就存在了。比如，下图第一个细胞多了一条2号染色体，而第二个细胞少了一条8号染色体。

当然，由于不可能拿到人的神经干细胞来研究（怎么可以拿活人来解剖嘛），因此有关神经干细胞的结论，是在小鼠身上得到的。

5

肝细胞

在正常的肝细胞中，存在着多倍染色体和非整倍染色体的现象。多倍体和非整倍体肝细胞的比例似乎还没定论，但有观察称，最高可占全部肝细胞的50%。也有研究称，这个比例是动态变化的。当身体处于应激状态时，这个比例就会升高，而正常状态下这个比例就比较低。

肝细胞的多倍体和非整倍体，可以由异常有丝分裂以及细胞融合机制来产生。比如下图示肝细胞的融合，棕黄色的部分就是融合的细胞。

而下面这张图示肝细胞异常的有丝分裂，染色体没有均匀地分配到两极去。

6

骨骼肌细胞

骨骼肌细胞更是多倍体细胞的代表。“一个”肌细胞中可以出现多个细胞核。不过，它的产生机制是，“多个”肌细胞融合成“一个”。在心肌和平滑肌细胞中则没有这种现象。

如下图，右方一条鲜红色的就是一个肌细胞，其中含有多个深蓝紫色的小点，即细胞核。

7

破骨细胞

破骨细胞和骨骼肌细胞一样，也是通过细胞融合产生的多核细胞。

8

多核巨细胞

免疫系统中的多核巨细胞更加牛逼，它除了可以是“巨噬细胞-巨噬细胞”之间的相融合，还可以是多种不同细胞的融合，比如“T细胞-巨噬细胞”。当然，这种细胞融合通常是在免疫反应情况下才会产生，比如异物侵入（如手术缝线、痛风尿酸结晶）、病毒感染、细菌感染等。

不过，2014年有一篇PNAS文章跳出来尝试打脸这些发现，作者通过单细胞测序，估算了非整倍体在各组织细胞中（脑、肝、皮肤）的比例，结论是非常低，总之不到5%。但是他们并没有用其他技术来验证。我本人有涉足细胞遗传学领域，因此对于仅靠测序来估算非整倍体的文章，还是持保留态度的。但总而言之，这项研究并没有否定人体细胞间基因组存在差异的现象，只是说比例可能被高估了（虽然我窃以为，也有可能是他们低估了……）

SIngle cell sequencing reveals low levels of aneuploidy across mammalian tissues. (PNAS)

感觉又被高中生物骗了好多年……

（注：本文整理自我的知乎答案：体细胞内有没有基因不同的细胞？- 吴思涵的回答  https://www.zhihu.com/question/270372871/answer/353937816）

授权转载自：吴思涵 生物狗窝 微信公众号

往期精品(点击图片直达文字对应教程)

后台回复“生信宝典福利第一波”或点击阅读原文获取教程合集