顛覆180年觀念 中研院揭細胞無合成分裂

研究團隊合影:本論文第一作者陳潔盈(右2)、中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝(左2)。(中研院提供)
研究團隊合影:本論文第一作者陳潔盈(右2)、中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝(左2)。(中研院提供)

研究斑馬魚發現細胞僅增生、無DNA複製 成果刊登國際期刊

記者黃翠娟∕台北報導

中研院團隊以斑馬魚為研究對象,首度發現體細胞進行「無合成分裂」,僅增生、無DNA複製,顛覆過去180年來只有2種細胞分裂模式的觀念,研究成果已刊登國際期刊「自然」(Nature)並獲專文推薦,中研院2日對外發布其研究成果。

細胞分裂的發生是所有生命的基礎,過去180年來,大家只知道有絲分裂、減數分裂兩種細胞分裂,中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊意外發現另一種獨特的細胞分裂無合成分裂。

中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝,研究斑馬魚新發現。(中研院提供)
中央研究院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝,研究斑馬魚新發現。(中研院提供)

團隊發現,當斑馬魚在個體發育的特定階段,最表層的皮膚細胞,原被認為不會分裂增生的體細胞,其單一母細胞竟然可以分裂兩次,共產生4個子細胞,且這些子細胞皆不具有完整的母細胞DNA。

陳振輝說明,由於斑馬魚幼魚在特定的發育階段長得很快,體表面積需要快速增加;這種分裂方式能讓表皮細胞在資源有限的情況下,能有彈性地快速延展,使生物個體有效率地增加體表局部面積,以維持表皮細胞穩定的覆蓋率,為斑馬魚幼魚在特定發育階段所利用的應急策略。

中研院發現「無合成分裂」細胞分裂模式。圖為研究團隊透過多顏色活細胞標誌,追蹤斑馬魚細胞動態行為。(圖取自中研院網頁)
中研院發現「無合成分裂」細胞分裂模式。圖為研究團隊透過多顏色活細胞標誌,追蹤斑馬魚細胞動態行為。(圖取自中研院網頁)

陳振輝回憶,此篇論文的投稿時間已經是109年底的事,由於顛覆大家過去對於細胞分裂的認識,初期就收到很多審查意見,「但不只審稿人有意見,我們自己也想知道是否還有其它可能的解釋。」

陳振輝說,一開始,團隊原本只想觀察表皮細胞如何移動或脫落,沒想到卻看到此獨特現象,還以為會不會是研究工具出了錯,「怎麼跟教科書教的完全不同」,重複做了多次對照實驗。

中研院院細生所李奇鴻所長表示,此研究顛覆過去百年來的細胞分裂發現,有助於後續對其他生物體進行深入探究,進一步了解其詳細的細胞生理調控機制。

長久以來,科學家認為細胞分裂方式有2種:第一,體細胞(如皮膚細胞、肌肉細胞、幹細胞等)要進行有絲分裂,1個母細胞分裂為2個具有相同染色體數量的子細胞,讓個體發育生長。第二,生殖細胞則透過減數分裂,將母細胞分裂成2個具有一半染色體數量的子細胞(如精子和卵子細胞),有性繁殖才有可能發生。

團隊表示,目前對無合成分裂的了解尚在初步階段。由於斑馬魚是脊椎動物,也是科學家研究個體發育、再生反應及人類疾病常用的模式生物,預測此一新型的細胞分裂方式,或許不只限於斑馬魚體表的表皮細胞,仍有待更多研究探索。