Science：新研究颠覆了人类对细胞如何分裂的传统观点！母细胞形状决定子细胞命运

在一项具有开创性的研究中，来自曼彻斯特大学的研究人员提出了一个颠覆性的观点，挑战了我们对细胞分裂的传统认知。这项发表在《Science》杂志上的研究指出，细胞分裂并非总是如教科书所述的对称过程。相反，母细胞的形状在很大程度上决定了细胞分裂的方式以及子细胞的特性和功能。

传统的细胞分裂理论认为，在细胞分裂过程中，母细胞会先变成球形，然后分裂成两个大小和形状相同的子细胞。然而，这项新研究揭示，细胞变圆并非细胞分裂的普遍特征，也不是体内细胞分裂的常见方式。研究人员发现，分裂中的细胞通常不会变圆，这种不变圆的现象打破了细胞分裂的对称性，从而产生两个在大小和功能上都不同的子细胞，即所谓的不对称分裂。

研究人员利用实时成像技术，观察了1天大的透明斑马鱼胚胎中血管的形成。他们发现，生长中的血管由一串串集体迁移的细胞组成，每条新血管都由一个特殊的快速移动的细胞在前面引导，慢速移动的细胞跟随在后面。当快速移动的“顶端”细胞分裂时，它并不会像预期的那样“变圆”，而是不对称地分裂，从而在前面产生新的快速移动的“顶端”细胞，在后面产生较慢移动的跟随细胞。

此外，研究团队还采用了“微图案化（micropatterning）”技术，通过生成特定形状的微观蛋白贴片，使细胞能够粘附并呈现出蛋白贴片的形状。通过改变细胞的形状，研究人员测试了这些形状对后续细胞分裂的影响。研究发现，形状较短、较宽的母细胞往往会变圆，并分裂成两个相似的子细胞；而较长、较薄的母细胞则不会变圆，而是不对称地分裂，产生两个不同的子细胞。

间期细胞形态的变化调节有丝分裂的模式和对称性

这些发现对于理解细胞分裂在疾病中的作用具有深远影响。例如，在癌细胞中，这种“非圆形”的不对称分裂可能会产生不同的细胞行为，这些行为已知会通过转移促进癌症进展。此外，这项研究还可能影响再生医学领域，使我们能够更好地制造再生受损组织和器官所需的细胞类型。科学家们或许有一天能够通过简单地操纵母细胞的形状来影响子细胞的功能。

论文共同通讯作者Shane Herbert博士表示：“有丝分裂是生命的基本要素之一，也是从学生时代就开始教授的基本生物学概念。然而，我们的研究表明，在真实的生物体内，情况并非如此简单。我们的研究表明，母细胞在分裂前的形状可以从根本上决定细胞是否变圆，重要的是，还可决定它的子细胞在大小和功能上是对称的还是不对称的。”

通过这项研究，我们不仅对细胞分裂有了新的认识，还为未来的医学研究和教育提供了新的方向。这项研究提醒我们，科学探索永无止境，即使是最基本的生物学概念，也可能隐藏着尚未被发现的奥秘。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Holly E. Lovegrove et al, Interphase cell morphology defines the mode, symmetry, and outcome of mitosis, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu9628.