多细胞生物
duō xì bāo shēng wù
多细胞生物由许多分化并协同工作的细胞组成,这些细胞被组织成组织、器官和器官系统。
Definition
多细胞生物是由许多分工不同、彼此依存的细胞共同构成的生命体,各细胞相互配合才能维持整个生物体的存活。它的细胞经过分化,被组织成不同的层级:细胞组成组织,组织组成器官,器官组成器官系统,器官系统再组成整个生物体,这使得生物体能够拥有较大的体型并完成复杂的任务,但也需要专门的系统来负责运输、通讯和协调。植物、动物和大多数真菌都是多细胞生物。在细胞层面,多细胞性依赖于稳定的细胞黏附、细胞间通讯,以及能从同一套基因组中产生不同细胞类型的差异性基因表达;由单个受精卵开始的发育过程依靠受调控的分裂、信号梯度以及决定细胞命运的基因调控网络。多细胞性在演化历史上曾独立出现过许多次,包括在动物、陆生植物、真菌和若干藻类谱系中;由于共享同一套基因组的细胞必须相互合作,细胞凋亡和免疫监视等机制会对那些"自私"分裂的细胞加以约束,而癌症正是这种合作机制的崩溃。
Example
狗是一种多细胞生物,拥有皮肤细胞、肌肉细胞、神经细胞和血液细胞,每一种都承担着其他细胞无法完成的工作。一个成年人体内大约含有$30$万亿个细胞,分属$200$多种类型;神经元传导信号,红细胞运输氧气,肌肉细胞负责收缩,但它们携带的DNA完全相同。在人类发育过程中,单个受精卵大约要分裂$40$到$45$次才能达到成年人的细胞数量,被称为形态发生素的信号分子会沿着身体轴线确立位置信息,因此肢芽中的一个细胞能够根据浓度梯度"读出"自己所在的位置,并据此进行相应的分化。
Key Insight
在多细胞生物体内,没有哪个单独的细胞能够长期独立存活:肌肉细胞需要血液细胞为它运来氧气,而血液细胞又需要肌肉细胞把血液泵送出去。细胞的分化是一种交易,细胞放弃了独立性,换取体型、保护和分工带来的好处。向多细胞性的转变要求细胞为了整个生物体的利益而抑制自身的繁殖,因此每一个多细胞生物体都是对"欺骗问题"的一种解决方案,这也是为什么癌症,也就是细胞层面竞争的重新出现,会在所有复杂动物身上都有可能发生。