关于无丝分裂的若干疑问探寻

汪子奇

高中生物教材中关于无丝分裂的内容非常少，只在两处有相关表述：“真核细胞分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。”“在无丝分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，所以叫做无丝分裂。例如，蛙的红细胞的无丝分裂。”（见高中《生物必修一——分子与细胞》人民教育出版社第114页）如何理解这两处对于无丝分裂的解释？无丝分裂的细胞核中的遗传物质是如何变化的？哪些因素（如温度、湿度、外在损伤）会影响无丝分裂？带着这些疑问，本人查阅了大量文献资料，发现学者们做了许多关于无丝分裂的研究和实验，现做如下整理和概述，以期对无丝分裂进行比较全面的了解和认识。

一、什么是无丝分裂？

无丝分裂是一种细胞分裂方式，最早由雷马克（Remark）1841年在鸡胚血球细胞中发现，当时称为直接分裂。1882年弗来明（Flemmng）发现这种分裂方式没有纺锤丝和染色体的出现，所以称其为无丝分裂。无丝分裂在分裂过程中细胞核拉长呈哑铃状，中央部分变细断开，然后细胞分裂成两个。无丝分裂具有分裂时间短、消耗能量少、细胞增殖数量多等特点，是细胞分裂和有机体迅速生长的一种有效的增殖形式。

二、无丝分裂主要发生在哪些生物体上？

无丝分裂是细胞繁殖的一种形式，19世纪末和20世纪50年代苏联生物学界报道过在高等动植物正常组织中有“无丝分裂”现象的研究，但是以后生物学基本上否定了早期的這些观察。教科书里一般都认为植物中的“无丝分裂”多见于低等植物，在高等植物中比较罕见，即使有的话，多见于表皮、根冠、受冻、受伤、药害、毒害、衰老和病态的细胞组织之中，而不是健康细胞的正常情况。随着组织培养技术的发展，无丝分裂的研究得到迅速发展，有学者在小麦花粉生殖细胞、胡萝卜单细胞即、烟草与枸杞叶片等多种植物的不同外植体中发现了无丝分裂现象。最近又有学者对不同生长时期、不同生长部位取材的钝节拟丽藻体细胞进行观察，发现钝节拟丽藻体细胞的分裂方式均为无丝分裂，未发现有丝分裂。并且钝节拟丽藻全部为雄株，其繁殖方式只能是无性繁殖，却无退化，病理现象，说明无丝分裂能够保证生物的遗传稳定性。这个研究进一步证明了无丝分裂是一种正常的生理现象和细胞分裂方式。

而对于高等动物的正常细胞是否存在着无丝分裂形式，有许多不同的看法。有学者参照学者汪德耀的细胞生物学方法进行了正常成体大鼠垂体实验，发现垂体存在增殖的细胞，垂体细胞呈现横缢、侧凹等无丝分裂像，但HE染色标本上未见有丝分裂细胞像，提示成年大鼠垂体细胞的增生可能主要以无丝分裂为主。后来又有学者通过光学显微镜观察正常成体羊心室心肌细胞，发现羊心室心肌细胞存在增生和死亡的动力学过程，并且羊心室心肌细胞增殖的主要方式是无丝分裂。有研究对正常成人和成体大鼠气管软骨进行了组织动力学观察，发现正常成人气管软骨细胞的无丝分裂像，分裂方式包括横隔、横缢、纵隔及核内有丝分裂等。目前，越来越多的实验研究证明了在正常动物体上存在无丝分裂现象。

三、无丝分裂有哪几种类型？它们有什么特点？

1983年，学者陆文樑对离体培养中胡萝卜悬浮细胞的无丝分裂过程进行了活体连续观察，将其分裂方式定为劈裂式无丝分裂，并划分为间期、前期、中期、后期、末期。学者夏光敏等对石防风的体细胞胚的发育不同阶段进行观察，发现了无丝分裂的另一种分裂类型：缢缩式分裂。邢树平等研究发现土麦冬花粉管中生殖细胞核的无丝分裂有两种方式，即缢裂和劈裂。学者孙敬三等用电子显微镜观察了小麦离体花药中花粉核的无丝分裂，发现花粉细胞在脱分化分裂时，除了进行有丝分裂之外，还存在着两种类型的无丝分裂——劈裂和碎裂，它们都是通过核膜的内陷实现的。

因此，就目前研究和实验结果来看，细胞的无丝分裂主要有三种类型：缢裂、碎裂和劈裂。此外，在同一组织内同时可以存在不同方式的无丝分裂。

缢裂主要是细胞核先延长，然后从核的中部向内凹陷，缢裂为两个细胞核，然后整个细胞从中部缢裂为两部分，形成两个子细胞。

碎裂是核仁先破裂，引起核破裂。核仁碎片是破裂核的中心，也是形成新细胞的中心。

劈裂是先在核中部形成一道很细的裂缝，将核均等地分裂为两部分，然后两部分逐渐分离，最后胞质分裂形成两个子细胞。

四、无丝分裂中遗传物质发生了哪些变化？

关于无丝分裂过程中，遗传物质是否传递了完整的遗传信息，学者们的研究结果得到了不同的结论。学者陈汉源（1981年）对何氏奥库线虫肠细胞核无丝分裂的核内DNA变化进行细胞光度法分析，发现有丝相连的核对DNA含量分配均等，核对的体积分配不等；而对于已经完全分离但仍能辨认谱系的68对子核测定表明这些核对的DNA含量不等。可见，无丝分裂中有遗传物质的传递，只是传递时是否以均等方式分配还有待进一步研究。学者龙和珍（1989年）在对猕猴桃的叶块愈伤组织生长的细胞分裂的研究实验中发现，在核分裂中核物质分配不均、核物质“丢失”、核内有丝分裂及子核异型现象都较为普遍，这些使得组织培养后代的染色体倍性混乱，阻碍正常的性状遗传。也有学者做实验发现，分裂后的子细胞内遗传物质的均一性很难确保，因而诱导产生的再生植株其遗传性难以稳定。但是前文提到的钝节拟丽藻体细胞进行无丝分裂繁殖，基本上保持了遗传物质的稳定性。因此，对于无丝分裂的遗传物质变化情况，还需要更进一步的研究。

五、无丝分裂对于生物学有什么意义？

从上文梳理中可以看出，虽然无丝分裂的机理尚不清楚，人们对无丝分裂的研究和认识还存在一些不同的看法，但是近年来的研究表明“无丝分裂不仅存在于人体的正常生长发育过程中”而且普遍存在于动植物高分化的器官组织内。同时，无丝分裂具有的优势和特点非常明显：1. 无丝分裂没有染色体的复制，消耗能量少；2. 无丝分裂发生时间短，能同时形成几个细胞核；3. 当正常细胞代谢受到干扰时，无丝分裂作为一种适应性的分裂方式，使细胞得到增殖。

随着的医疗科技的迅速发展，无丝分裂在医学领域的应用越来越广泛。如用低温激活法刺激创伤组织引起无丝分裂，促进伤口愈合；利用肝脏的肝索内干细胞通过无丝分裂能产生肝细胞，进行抗癌药物筛选，这是在无丝分裂基础上对治疗癌症的一种突破。可见，无丝分裂对高分化组织和器官的发育和修复具有重要的作用。

责任编辑龙建刚