中国院士，一份至高无上的荣誉，一份如履薄冰的责任，他们在各自的专业领域辛勤的耕耘，他们不平凡的人生经历折射出智慧的光芒……欢迎大家每周二上午10点锁定腾讯科技院士访谈栏目，和我们一起聆听院士们的心路历程。

腾讯科技讯2007年5月15日，中国科学院院士薛社普做客腾讯，漫谈遗传育种与农业，与网友互动。

郭桐兴：各位观众，大家好！欢迎大家来到院士访谈栏目，今天我们请到了中国科学院院士，中国解剖学学会名誉理事长，中国医学科学院基础医学研究所细胞生物系前主任，中国协和医科大学组胚教研室前主任，国家教委重点学科学术带头人，我国著名胚胎学生殖生物学及细胞生物学家薛社普先生。薛老您好，欢迎您。

薛社普：您好。

郭桐兴：今天我们请薛老，主要是就细胞学方面的一些问题，谈一下他自己的观点和看法。首先我们请薛老谈一下什么是细胞学。细胞学是研究什么的学问？

薛社普：细胞是构成生物有机体（人体）结构和功能的基本单位。我们身体都是由两百多种不同的细胞构成的。我们生、老、病、死的生命现象，首先体现在细胞上。所以细胞可以说是人体结构，构成生物体的结构和功能的基本单位。也可以说是体现生命生老病死的基本单位。

郭桐兴：是不是可以这样理解，就是人的基本体质状况都在细胞方面有所反映？

薛社普：对。所有有关的活动、生长发育，包括发生疾病，都首先体现在细胞本身上。大家可以看一下这个细胞图（图），细胞是由细胞核、细胞质及细胞膜构成的，具有复制自己和体现生命现象的单位。另一张是受精卵图，精子进入卵子，然后开始一个生命，生命就是从这里开始的。由它分裂很多细胞。分为不同的组织忽然器官。（图）受精卵最初分裂为两个细胞，它们继续分裂到32或64个细胞时期的桑椹胚的每个细胞都可以分化成任何一种类型细胞，称为胚胎干细胞，又称全能细胞。把其中任何一个分离出来，均可以发育成整个有机体。即它有分化成为任何一种类型的细胞的可能性。（图）这是一些细胞，细胞的形状不一样，是分化成各种各样形状的细胞。由它们筑构成身体中的各种组织和器官。这张图是皮肤组织。

郭桐兴：这是一个细胞核，里面还有染色质？

薛社普：对，这些都是关键的，是遗传物质储藏库。细胞核外面的是细胞质，里面分布着一些，包括消化、吸收、营养、呼吸、调节细胞核的功能、和细胞运动等各种细胞器。再外面有一层膜，叫细胞膜。细胞膜是跟外面接触接受信息或分泌物质的一个地方，包括对激素、药物外来物反应和营养呼吸等一些活动，都要通过细胞膜，然后进入细胞质，再影响细胞核。（图）这是一个细胞立体结构图，显示细胞核、细胞质和细胞膜的超微结构。另一张图是比较原始的一些细胞，称为原核细胞，例如细菌和支原体等，它和真核细胞的最大差异是核区只有一条卷曲的DNA链，没有膜将此区与细胞质隔开。即没有细胞膜亦无核仁及其它如内质网等的胞质膜结构，但外面包有细胞膜。

郭桐兴：下面这个是细菌，带一个小曲线。

薛社普：对，上面是支原体，跟下面的细菌一样，是比较原始的细胞。（图）这是各种的病毒，有各种各样的病毒，但它们只能寄生在细胞里面才能繁殖，都是依靠细胞的营养来繁殖。它本身不是一个生命最小单位，所谓生命最小单位是要能体现生老病死的现象，而且一定要具有细胞核、细胞质、细胞膜结构，和自我繁殖的能力。

郭桐兴：病毒只有进入细胞之后，才有可能对人体发生作用。

薛社普：对。（图）这是一个细胞分裂图。再下面一个，是细胞骨架系统，细胞核里面和细胞质里都有骨架体系，把细胞结构维持形态，形成一个网状结构。

郭桐兴：这是两个细胞吗？

薛社普：对。这是体现了另外一个面，细胞质里面不光是流动的液体，还有各种细胞器、细胞骨架等结构。

郭桐兴：有各种物质结构？

薛社普：对，很复杂的一个细胞，能够体现生老病死的生命现象。细胞是一个真正体现生命的最小单位。

郭桐兴：而且是小而全的，能够反映人体身体状况的最小单位。

薛社普：对。不好的病毒进入细胞就会引起疾病，所有的病源都是从细胞发生变化开始。所以细胞成为研究人体结构功能和一切生命现象的一个基础。所有的问题都要通过研究细胞来解决它。很多问题的解决，到最后你吃药，也是首先要通过细胞来起作用。所以关键的地方还是细胞。所有问题都从细胞里面解决。

郭桐兴：您能给我们介绍一下研究细胞学的重要性吗？

薛社普：细胞是一个生命的基础，所有有关生命科学都跟细胞分不开，所以也是所有生命科学的基础，比如说生物学，现在讲细胞的增殖分化、发育生长、遗传育种，有关医学和疾病的各个学科，还有农学方面的各个学科，都是以细胞为基础的。因此，医学、农学所有的有关问题，也都要从细胞开始研究。所以它是最基础的。近年来发展出了基因组学，蛋白质组学，干细胞学、肿瘤学，分子生物学等新型学科都以细胞学为基础。各种新病种的类型，比如老年人的痴呆症，糖尿病，心血管病和疑难杂症。要解决这些问题，很多都要从细胞学开始解决。比如老年痴呆症就是由于脑里面称为黑质区的老化了，不能合成多巴胺了，就会出现这种病。现在可以考虑向脑区移植神经干细胞，通过归巢分化的办法来进行治疗。

郭桐兴：是由于脑里黑质区细胞出现问题了？

薛社普：对，失去合成多巴胺功能，就会发展成为为痴呆症。又比如胰岛细胞出现问题了，不合成胰岛素了，那么就会出现糖尿病，不能控制糖的代谢了，等等等等。这样讲下来的话，不管是农学方面的应用，还是医学的各种治病的来源，对研究探索药物怎么样进去，怎么治疗，所有生命科学的问题，最终要想解决问题，如果离开细胞学解决问题是不可能的。细胞生物学的范围非常大，非常广，所以细胞是一切的有关生命科学当中是最基础的，也是最基本的。

郭桐兴：也是最前沿的。

薛社普：对，所以它的重要性就不言而喻。

郭桐兴：可想而知。

薛社普：是的。

郭桐兴：细胞有一种功能就是增殖，那么细胞是怎么增殖的呢？

薛社普：细胞增殖通常是通过细胞分裂活动从一个细胞，一分为二而渐渐增加细胞数量一个胚胎发育成为一个复杂的有机体就是靠细胞分裂，来增多细胞数量。所以是生命活动中的一个很主要的过程。细胞不断地分裂，就增加了数目，如果这些细胞分裂出来后都是一样的，那么就变成了一团。但事实不是如此，它们分裂后还要分化，分化成各种不同类型的细胞，以组成组织和器官。细胞是怎么分裂的呢？原核细胞如细菌，是用二分或出芽法，通过无丝分裂方法把细胞核拉长了，一分为二。所以细菌的繁殖非常快，这是低等的原生物。我们高等动植物的分裂，一般是通过有丝分裂，比较复杂，细胞结构比较复杂，所以分裂机理也比较复杂。一般是有丝分裂，可以看一下这个图。（图）这个细胞核里面可见有染色质的结构。细胞分裂过程中染色质要通过多次的演变，变成染色体，然后进行有丝分裂。一般是经过四个阶段，组成的细胞分裂周期，先从M期，即分裂期说起，细胞由一个分成两个，其中一个细胞通常是停留于休止期，不分裂了，另一个细胞则酝酿下一次分裂，进入G1期，从G1发展为S期，就是复制DNA，复制一次使DNA增加一倍，然后进入G2期，准备分裂前的条件，再到M期。所以G1--S—G2—M形成一个细胞分裂周期。其中通过复杂的周期蛋白及相关因子对细胞周期予以调控，使其正常运转。发现调节细胞分裂周期运转的科学家于2002年得了诺贝尔奖。假如在周期的某个阶段出问题，无论是在G1期，或者是G2期，或者是S期或M期，任何一个阶段出问题，都会使细胞周期停止或导致增殖异常，或产生癌变。

郭桐兴：细胞分裂过程大概分为四个阶段，包括M期、G1期、S期还有G2期，这四个阶段当中，任何一个出现问题都有可能导致异常？

薛社普：对，会出现各种症状，比如说分裂失控便会癌变，发生肿瘤。又比如分裂受阻间断了，周期便不能进行。

郭桐兴：就是说细胞增殖异常，在体内会出现一种肿瘤，导致人体细胞分裂异常，出现病症。

薛社普：都有可能在这四个阶段当中出现问题。如异常分化和异常症状。

郭桐兴：现实生活当中，有很多人得了肿瘤这种疾病，最基础的原因就是因为细胞增殖的时候出现了异常？

薛社普：肿瘤发生是多病因的，但最后是导致细胞分裂失控，在细胞周期的某一个阶段出现了异常。

郭桐兴：最后导致出现肿瘤？

薛社普：就是在G1期或者是G2期等阶段出现问题，现在有些是周期不走，而有的走的太快，这些都会出问题。所以细胞分裂周期如何调节，都有一套机理内容分子。

郭桐兴：实际上我们人类对细胞周期已经有很多的认知理解，但还是很不够的。

薛社普：是的。

郭桐兴：人类对细胞增殖周期规律的认识有多少年时间了？

薛社普：这样说吧，细胞是三百年前随显微镜的发明而发现的。细胞分裂的发现是100年前（十九世纪三十年代）的事，而细胞周期的发现，则是在上个世纪50年代发现的。（1953年）是二十世纪的重大的发现之一。二十世纪末期，对细胞周期的调控规律分子机理有了不少新发现，但目前还有不少问题不清楚，尚有待深入研究。

郭桐兴：还有一个问题，请您介绍一下细胞分裂是如何调控的呢？

薛社普：我们看几个图。细胞周期从G1---S---G2---M的运转如果出现了问题，还可以进行修补，有五六个剪切点可以进行检验，它之所以能够顺利地运转走下去，是有两套管理的秩序。

郭桐兴：它自己可以控制？

薛社普：这是非常复杂的，细胞周期运转是由细胞周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶（CDKs）所形成的cyclin-CDKs复合物及其抑制物CKIs（周期蛋白激酶抑制剂）二者之间互为协调来控制的。就等于我们开汽车一样，不能光走，该停的时候还要停。所以还有一个刹车的，这就是CKI。开车和刹车可以检查，叫做检查点这个地方如果出现问题，会有各种蛋白质、酶系、生长激素、细胞因子等都参加进来帮助调节；如果检查点显示DNA合成复制有问题，就需要修复DNA复制来予以调节。这个图就表明了细胞分裂周期是有两套机制来以予调控的。

郭桐兴：那周期细胞是如何进行分裂的呢？

薛社普：我们看下一张图，这是细胞分裂图。显示有丝分裂。有体细胞的有丝分裂和生殖细胞的减数分裂，后者是生殖细胞专有的，减速分裂的特点，是同源染色体的配对。来自父体或来自母体的染色体相互配对，分裂的时候各向两极分开。就精子来讲，染色体是有两种类型的，即X型和Y型，减数分裂后，有些精子是X型的，有些精子则是Y型的。女性的卵子只有X型染色体。因此受精的时候，假如X型精子跟卵子结合了，则生下来的就是女孩子。假如是Y型的精子和卵子结合了，生下来就是一个男孩。

郭桐兴：实际上孩子的性别跟父母亲的性染色体有关系。除了细胞的分裂之外，还有细胞分化的问题，现在请您介绍一下细胞是怎么分化的？

薛社普：细胞不断地分裂产生很多细胞，胚体发育到一定阶段的时候，有些细胞定位在外面，有些在里面，在一定时间、空间因素的影响下，细胞的某些特异性基因就选择性的激活了，进行表达，产生特异性蛋白质。所以分化的定义可以这样说，就是没有分化的细胞在一个内因、外因的影响下，使其整套遗传基因组中的某些特异基因被激活表达，合成一种特异的蛋白质。使细胞成为有合成特异蛋白质的功能，这就是细胞分化。就是说一个细胞分化时或一些基因表达某一种特异的蛋白质，其他大部分基因都处于静止或封闭的状态而不表达，使细胞成为具有特异功能的特种类型的细胞。

郭桐兴：只有个别的，少数的基因被选择吗？

薛社普：对，比如说红细胞，就是主要表达血红蛋白表达了，表达了血红蛋白。还有肝脏细胞分化时会合成或表达血清白蛋白，胰岛细胞合成胰岛素，等等等等。某一种细胞表达某一特种的基因，合成产生特种的蛋白质，细胞变成特种类型细胞。我们身体里面有两百多种细胞，都有不同功能，产生不同的物质，构成身体复杂的有机体，在生命活动中表现出来。所以细胞分化的定义就是细胞表达某种特殊的基因，产生特殊的蛋白质，行使特殊的功能。

郭桐兴：我想跟您请教一下，细胞分化出现异常的情况下，会出现什么问题？

薛社普：细胞虽然是分化了，但是全套基因中未表达的基因并没有丢掉。就像钢琴一样，有那么多键，弹某一个键，出一个声音，等于是表达基因的功能了分化了，但细胞里整套的基因组并没有丢失。细胞分化只是等于弹某一个键，表达某一个声音，但其他的未表达的细胞保留下来，这就是细胞分化可以调控的基础。假如红细胞应该表达血红蛋白，但在某种情况下，比如说外因影响它，致癌物质影响它，使球蛋白基因表达不了，或者是表达不完全，那就是红细胞分化异常。会产生红细胞疾病，或癌变的肿瘤或红白血病。又如专一表达红系细胞血红蛋白的球蛋白基因β链调控区等元件出问题的话，就会导致基因不能表达而造成各种贫血。例如如果β链核甘酸排列的位置在转录或转译时出现错误，这样就会产生地中海贫血症，红细胞如变形成镰刀状，这是细胞分化异常的明显的例子。

相同类型的细胞往往会组成一种组织，比如上皮组织、神经组织等等，都是细胞分化而成的。不同组织构建成不同的器官，比如说肝脏、脾脏、肾脏等等，各种脏器就是由不同组织组成的。它们形成一个器官，或某种组织时，往往会保留少数细胞不分化，叫做组织干细胞，必要时它们才分化，以保持机体新陈代谢平衡。例如老的皮肤退掉了，下面产生新的细胞来代替它。现在研究干细胞是个热点，目前医学上治愈的一些疾病都可以通过干细胞，比如说皮肤损伤、烧伤，可以注射干细胞到这个地方，用干细胞来再生皮肤。神经损伤、老年痴呆症等，现在也用注射或移植干细胞方法在动物身上试验，希望能治疗老年痴呆症等一些疾病。

郭桐兴：应该说这种方法比我们传统的治疗手段先进了很多，可以减轻病人不少的痛苦。

薛社普：对。比如说肝脏有问题，或者是胰岛素有问题，胰岛细胞不行了，就用干细胞打到胰岛里面相当的部位，这个细胞到了这个胰岛这个地方，有构成胰岛的环境因素来影响它，就可以诱导它分化成胰岛素的细胞。

郭桐兴：您说的成体组织干细胞或者是胚胎干细胞跟刚才您谈的全能细胞，它们之间是一个什么关系？

薛社普：胚胎干细胞是受精卵卵裂，一分为二，二分为四，直至发育到早期的细胞。任何一个细胞都是全能的。而它们具有分化为任何类型细胞或发育为整个个体的潜能，故称全能细胞。成体组织干细胞是在胚胎发育过程中，有些细胞保留为未分化状态，留在器官或组织里面，以供机体新陈代谢时分化新生细胞以补偿衰老死亡细胞之间，上面皮肤新陈代谢的例子已经说过。

郭桐兴：据说不一定要从骨髓里面抽取分离干细胞了？

薛社普：对，现在从肝脏等任何一个脏器里面都可以分离出该组织的干细胞，但是数量非常非常小。现在多半还是从骨髓里面抽取，这些细胞，属于亚全能细胞，就是多能细胞，有分化为多种种细胞的潜能。

郭桐兴：仅次于全能细胞？

薛社普：是，全能细胞是具有整套遗传基因组可以发育为整个生物体的潜能，1997年在英国克隆出一“多利绵羊”，就是从一个绵羊的乳腺里面取一个细胞，这个乳腺细胞是高度分化的，但它细胞核里仍保持全套基因组。

不是全能细胞，是高度分化的，他们抽这样一个细胞出来，与卵子融合，原来只表达乳腺功能的一些基因，其他的基因都是关闭的，但是到了卵里面去以后，在卵细胞质的影响下，原来被封闭的基因都解放了，就变成了全能细胞，就是把全套基因都解放了出来。跟受精卵一样，进行卵裂一分为二，二分为四，这样发育成为一个绵羊，就是多利绵羊。这样的话，一个整体有机体的形成不一定需要受精，就是从一个成体的细胞核抽出来，返到卵里面去就可以发育成一个个体。所以有的人就怕人被克隆，出现了伦理问题。

郭桐兴：比如说克隆人，等于有生命的都是可以克隆的。

薛社普：对。所以细胞分化是可以调控的，是可逆的，其重要关系就是在这里面，细胞分化是少数基因表达。大部分基因是被关闭起来的。假如你有办法把这个封闭打开了，使之成为全能细胞，就可以进行动物克隆或人克隆。所以生命科学变成国际上很重点的学科了，非常热门的。

郭桐兴：各位观众，今天我们请来了薛老，就细胞学方面的问题谈了这么多精彩的内容。我们再一次对薛老的到来表示衷心感谢，同时也感谢大家收看我们院士访谈栏目。谢谢大家，我们在下一期院士访谈栏目里再见！