04 細胞的壽命 The Life of Cells 細胞周期

  按照丹佛大學迪克·麥金托什（Dick McIntosh）的說法，細胞分裂的機制遠比建造火箭或者超級計算機複雜。首先，細胞需要複製其所有的分子，包括DNA、RNA、蛋白質、脂質等。而在細胞器水平，數百個線粒體、大面積的內質網、新的高爾基體、細胞骨架結構以及幾百萬個核糖體均需要進行複製，以便子細胞能有足夠的資源用來生長與分裂。以上所有過程共同構成了「細胞周期」的概念。我們體內的部分細胞每天都會分裂，而另一部分細胞則可以存活數十年而不再分裂。細胞周期可分為多個階段，包括分裂間期與有絲分裂期（M期）。細胞周期起始於間期，即兩次分裂之間的階段（約23小時）。M期是原始細胞分裂為兩個子細胞的階段（約1小時）。間期又可以進一步細分為三個不同的時期，包括間隙1（G1期，持續4~6小時），合成階段（S期，持續12小時）和間隙2（G2期，持續4~6小時）。通常，細胞可在整個間期中持續生長，但DNA複製僅發生於S期。在G1期的末尾存在著一個檢查點。如果營養與能量水平不足以進行DNA合成，那麼細胞將會進入G0期。2001年，蒂姆·亨特（Tim Hunt）、保羅·奈瑟斯（Paul Nurse）與里蘭德·哈特威爾（Leeland Hartwell）因闡明細胞周期的調控機制獲得了諾貝爾獎。其中，亨特發現了細胞周期蛋白，該蛋白可在細胞周期的特定階段進行積聚。一旦達到合適的水平，將「允許」細胞進入下一階段，同時細胞周期蛋白會被破壞。之後，細胞周期蛋白將再次積累，並且在細胞周期的不同階段保持特定的含量，只有當細胞周期蛋白達到合適濃度時，細胞才會進入下一階段。