高度分化的細胞依然有全套DNA是不是一種浪費？

01-15

高度分化的細胞里很多DNA序列不表達，這種細胞分裂的全套DNA複製是不是一種上帝在偷懶造成的浪費？

謝邀

我怎麼覺得這反過來是一種節省啊

首先，題主的是一種錯覺或者誤解。

事實上，細胞里，除了極個別基因屬於某些細胞特有的，大部分基因都是全身性表達，只是表達量不一樣而已，包括你說的高度分化的細胞！

比如基因注釋分類，其實絕大多數基因都可以歸到類似的分類

如，DNA作用，染色體結合啊，細胞周期等等，哪個細胞不需要？

事實上，除了個別特化的細胞，人體的大部分基因在每個細胞都表達，這種情況下，你刪除哪個？

很多表達譜分析，是這樣一個局面，反正裡面就是各種基因的不同表達，紅色表示高，綠色表示低。

（隨意找了個圖，反正熱圖都這樣）

除此以外，還有以下優勢

1、複製省事

人體有200種細胞，都是從一個受精卵發育出來的。

要是在最初的時候你就要規定好怎麼分裂，這是一個天文數字的規劃。

人的各種組織形成時間不是一個點的，也就是各種細胞不是同一時間出現的。

你要在受精卵的時候，每一次分裂，都要給下一代細胞指定一個專有的「指令」，就是你說的它必須的那些DNA序列，這個任務簡直是impossible！

2、修復省事

我們知道DNA複製存在一定的錯誤率，這個比例大概是億分之一，基因組30億個鹼基，意味著一次複製會出現30多個錯誤。

DNA怎麼修復，這是2015年諾獎的內容，就是按照模板去修復。

2015 年諾貝爾化學獎為什麼授予「DNA 修復機制的研究」？這個研究的影響是什麼？帶動了哪些發展？ - 知乎用戶的回答

如果你只盯著一個模板，比較省事，但是如果模板太多了。那修復就特麻煩了。

要知道，修復可是依賴於少數幾個特有的蛋白，這在各個生命體里都是一致的。

模板多了，修復a細胞要去看看a模板，修復b細胞，又要看b模板，這都是能量啊！

3、遺傳省事

要知道，對於受精卵來說，越簡單，越好。

一個基因組已經夠它保存了，如果保存不善，會得各種基因病。

你現在又讓他增加工作量，記住幾百種細胞的表達模式，那樣的受精卵，估計不分裂了，專門背單詞了……

4、傳代省事。

這裡的傳代，是指隱藏很深的大boss

那就是，如果，有一天，一個人失去了生育能力，比如物理機械的（公公），或者病理的（部分不孕不育），甚至，不能產生精卵子了，咋辦，是不是要滅絕？

還好我們已經發現了，不見得，因為，我們的體細胞具有一樣的基因組，所以，我們可以用我們的體細胞來完成這部分內容。

第一個是克隆，克隆多利就是用一個完整的乳腺細胞搞出一隻完整的羊

第二個是誘導幹細胞，就是把一個正常細胞直接誘導成為幹細胞，山中伸彌完成的，2012年諾獎。

要是體細胞缺少某些基因，那隻能呵呵噠了。

複製個腿

其實，腿上還有很多種細胞呢

你可能複製出一坨肉

5、清理省事

真讓細胞按照自己的要求去清理衰老的或者受損的細胞，多累啊。就像六國各自的貨幣體系，而統一的系統，則按照統一的標準去處理，細胞內某個濃度高了，那麼這個細胞有問題了，直接幹掉，多省事。

有人提及了紅細胞，事實上，一個細胞大概有60代（海弗里克極限），基本上前50代甚至59代都是需要大部分基因作用的。到了最後幾代，不需要了怎麼辦？去修理DNA，多累啊，機體哪有這麼多閑心？它都是看你內部的某些因子積累的過多了，然後判定這個細胞死啦，然後直接把細胞幹掉了，簡單粗暴。最後，要是每個細胞模板不一樣，你不擔心老王嗎？

先說說自己的看法，不能刪，不好刪。

如果我們把題主寫的不表達理解為「不翻譯成為蛋白質」，這個問題就是幾十年前生物學領域的一個經典問題了。即使不考慮高度分化的特異性細胞，我們基因組裡面的30億個鹼基中只有1.5%是所謂的編碼蛋白質的DNA序列，剩下的就是所謂的非編碼序列。很長時間裡面，大家都是認為這些東西是垃圾DNA（junk DNA），但是後面大家逐漸發現在所謂的垃圾DNA裡面，藏有著大量的具有調控生命活動的元件，非編碼RNA就是其中的一類。

而這些非編碼的DNA序列除了對於轉錄成為RNA對於生命過程進行調控之外，本身有許多還作為DNA上面的結構原件，比如說幫助基因表達的增強子（enhancer）就可以通過自身結合轉錄相關蛋白，促進特定的基因的表達。

從這個角度來看，即使是不直接刪除基因，而是刪除這些非編碼序列，已經對於細胞的正常生命活動造成很大的傷害了。

我們進一步說，如果說我們刪除了一些低表達的基因會有什麼效果。正如上面講的一樣，我們大多數基因其實處於低表達狀態，那我們就退一步，來嘗試一下刪除低表達的基因，但最近的CRISPR基因組篩選的結果告訴我們，低表達並不一定代表不重要（wang et al， 2015）表達組數據和特定基因的重要性並不完全對應。那些重要的低表達基因好像刪不得。

沒關係，這些重要的基因大概只有3000個左右，我們還有很大的空間可以刪，但問題又出現了，細胞作為一個生命體，本身是十分動態的，也就是說在現在低表達的基因在特定刺激的條件下可能就重新高表達起來，如果之前已經被刪除了，後面遇到特定刺激之後想重新啟動表達的時候就會十分尷尬。

這麼一算下來，能刪除的真的不多了。。。

並且，也不好刪啊。。。。。

首先，我們現在要做的是特異性的刪除一些基因。大家聽起來有沒有很熟悉。。這正是CRISPR基因編輯技術能夠這麼火熱的原因啊，但是CRISPR擁有的靶標來自於之前的病毒感染所留下的片段，在自己基因組裡面想做這種靶標也不是不行，microRNA應該算作一個例子，但是調控起來就太麻煩了

CRISPR切過的位點進行修復的時候，會產生許多突變，這也是CRISPR技術使基因失活的機理，但是要修改我們基因組的時候，想要為了省DNA而切掉，需要的是兩端各切一刀，引入的突變指不定是什麼樣的，類似例子可以參考TCR和BCR發育過程中的多變性。而對於同一種組織，因為基因隨機剪切導致的細胞之間功能性質的不一致，這塊組織也是蠻悲哀的。

所以說切了不好，又不好切，不如留下，反正複製也多花不了多少東西。