编者按：
由于DNA复制时会发生突变，一般认为“细胞分裂越多越容易患癌”，但是有一种特殊的细胞，可以让其中的DNA不会因复制而突变，这种“身体里的抗癌能手”就是干细胞。
干细胞这种能力是怎么被发现和确定的？我们将用两篇文章跟你讲述这个故事。
01 关于癌症发生率的困惑
早在上个世纪60年代，英国科学家John Cairns（22-20）就发现了一个令人困惑的问题：癌症发生率和细胞分裂次数之间不相匹配。
例如血液细胞、皮肤细胞和小肠绒毛细胞都是生命周期很短的细胞，必须有细胞不断分裂来替补它们，这就给DNA序列的变化提供了大量的机会，在这些细胞中发展出癌细胞的几率也应该比较高，但是多数人在其一生中并不会患血癌（如白血）、皮肤癌和小肠癌。
其中更令人不解的是小肠绒毛细胞。由于处在非常恶劣的环境中，包括小肠蠕动引起的机械摩擦，来自消化道上部的各种消化液，以及大量的肠道细菌，这些细胞一般只能存活两、三天，需要不断地得到补充。小肠的长度占整个消化道长度的75%左右，黏膜面积更占消化道黏膜总面积的90%，但是小肠癌的例数却只占消化道癌总数的1%。
Cairns 的这个疑问是有道理的：DNA是生命的“设计蓝图”，规定生物体如何形成和运作。DNA序列的改变相当于对设计图进行修改。在一些情况下，这些修改是有益的，使生物能更好地适应环境，并且通过自然选择进行演化；但是在许多情况下，这些修改的后果却是有害的，其中包括使动物体内的细胞分裂和生长失控，导致癌症。
DNA序列变化的一个重要原因是细胞在分裂前必须要复制DNA。这个过程不是100%准确的，而是会有一些误差。细胞分裂的次数越多，DNA积累的变化也越多，按理说癌症发生的几率也应该更大，但是在动物组织中观察到的事实却与这个推理不相符。
动物的组织如此，不同动物之间癌症的发生率也和细胞分裂次数不相符。例如大象和鲸鱼的身体比老鼠大得多，从一个受精卵发育成为那么大的动物，需要更多次数的细胞分裂，癌症发生率也应该比较高，但是大象和鲸鱼患癌症的几率却并不比老鼠高。
理论上来说，生物的寿命和尺寸应该与癌症发生率成正比，图中红线即为理论上的癌症发生率，蓝线为观察到的实际癌症发生率（与生物尺寸无关，人类与小鼠的癌症发生率相似，为11%-25%,而大象的仅为5%），此外，灰色剪影为鸭嘴龙，其体重与大象相近，但从化石中观察到的情况是，其癌症发生率比大象要高。
63年发现的干细胞（stem cells）给出了一种解释。
02 干细胞理论：解释了但没完全解释
在多细胞生物中，由于许多体细胞（somatic cells，即组成身体的细胞，如皮肤细胞、肌肉细胞、神经细胞，以别于专管繁殖的生殖细胞germ cells）的寿命远低于生物的整体寿命，在生物的各种组织中都存在少数未分化的细胞，即干细胞。它们可以进行不对称分裂，产生两个子细胞，其中一个仍然保留干细胞的特性（自我复制），另一个是要变成体细胞的前体细胞（progenitor cell）。前体细胞可以通过分化和分裂成为新的体细胞。通过这种方式，干细胞分裂一次就可以形成许多体细胞。由于大量的细胞分裂发生在前体细胞方向上，干细胞自身的分裂次数就可以大大减少了。
干细胞的不对称分裂
不过干细胞理论还不能使Cairns完全满意。由于小肠绒毛细胞替换频繁，即便是通过干细胞分裂来替补它们，据他估计在小鼠的一生中小肠干细胞也要分裂千次以上，这么多次的分裂难道不会积累出足够的DNA序列改变而引起癌变吗？
Cairns所不知道的是，答案在当时其实已经有了，这就是上个世纪60年代，美国科学家Karl Lark（30-2020）发现的“细胞分裂时DNA链的非随机分配”。
03 DNA链非随机分配现象的发现
许多重大的科学发现都是偶然做出的，DNA链非随机分配现象的发现也是如此。Lark更初研究的是大肠杆菌的T-菌株（Escherichia coli T-），目的是观察细胞分裂时，DNA如何分配到子细胞中去。
在比较好的培养液（例如以葡萄糖为营养）中，细菌生长迅速，而且每个细胞含有两份DNA。在每份DNA中，一条链是以另一条链为模板，在上一次细胞分裂时合成的，因此这两条链的“辈分”不同。对于下一次细胞分裂产生的“子”细胞来说，一条链是“父亲”辈的，另一条是“父亲”辈链的模板，也就是“爷爷”辈的。
在新一轮细胞分裂前，父亲辈的DNA链和爷爷辈的DNA链会彼此分开，并且分别作为模板，合成新的DNA链。2条DNA复制会形成4条DNA，但是由于起模板作用的DNA链的辈分不同，待分裂细胞所含的4条DNA在辈分上是不一样的：两条含有爷爷辈的DNA链，两条含有父亲辈的DNA链。
如果DNA的分配过程是随机的，子细胞中的一些就应该有两份含爷爷辈链的DNA（理论上占25%），另一些有两份含父亲辈链的DNA（占25%），还有一些有一份含爷爷辈链的DNA和一份含父亲辈链的DNA（占50%）。
为了追踪不同辈分的DNA在细胞分裂时被分配到子细胞中的情形，Lark先让细胞在含超重氢（3H，即具有放射性的氚）的胸腺嘧啶的培养基中分裂，这样新合成的DNA链就会被超重氢标记。Lark再让这样的细胞在不含3H的培养基中进行分裂，让被标记的DNA链成为爷爷辈的。根据子细胞中放射性的情形，就可以知道爷爷辈和父亲辈的DNA进入了哪个细胞。
出乎Lark的意料，大肠杆菌T-在分裂时的过程不是随机的。半数子细胞只有含爷爷链的DNA，另一半只有含父亲辈链的DNA，而不存在既含爷爷辈链的DNA、又有含父亲辈链的DNA的子细胞。
04 真核细胞中的DNA非随机分配
大肠杆菌是原核生物，为了确定在真核生物中是否存在这种非随机分配现象，Lark使用了小鼠胚胎组织细胞和植物根尖细胞进行了相同的放射性示踪实验。
结果表明，无论是小鼠的胚胎细胞还是植物（蚕豆和野生小麦）根尖细胞，均有识别DNA辈分的能力，且含有爷爷辈链的DNA都进入同一个子细胞，而含有父亲辈链的DNA都进入另一个子细胞。
国内科学家在人体细胞中观察到的DNA非随机分配现象，上面一行为随机分配的情况，下面一行为非随机分配情况，其中蓝色为老的DNA，红色为新的DNA
但当Lark用海拉细胞（人的子宫颈癌细胞）和CHO细胞（仓鼠卵巢细胞）做实验时，却发现DNA在这些细胞中的分配是随机的，即子细胞并不按照DNA的辈分来接收DNA。
这是因为小鼠胚胎和植物根尖中均富含干细胞，因而有不对称分裂现象。但海拉细胞和CHO细胞却不具备干细胞性质，也不进行非对称分裂。但这一点是Lark当时不知道的，他只是幸运地首先使用了正好富含干细胞的实验材料。
虽然Lark做出了DNA链非随机分配的重大发现，他本人却不理解这项发现的意义，更不知道这个现象正是破解Cairns迷惑的关键。再次幸运的是，Cairns对他进行了访问，由此导致了永生DNA链（immortal DNA strand）理论的诞生。
05 永生DNA链理论
72年，Cairns访问了当时在犹他工作的Lark，其间Lark向Cairns谈起他发现的不同辈分的DNA在细胞分裂时非随机分配的“奇怪”现象。Cairns意识到，这正是他所需要的结果。
Cairns推论道，如果干细胞在进行不对称分裂时，继续保有干细胞性质的那个子细胞保留爷爷辈的DNA链，而让由父亲链为模板合成的DNA进入要分化的子细胞，到下一轮细胞进行不对称分裂时，又是保留干细胞性质的子细胞继承原来那个爷爷辈的DNA链，这样不管干细胞分裂多少次，原来那个爷爷辈的DNA链都会一直留在干细胞的后代中，不会有DNA复制产生的序列改变，这就解决了干细胞分裂导致的DNA序列改变的问题。这些爷爷辈的DNA链由于在细胞分裂过程中一直被干细胞保留，也就成为永生（immortal）的。在这里，所谓的永生是相对的，指的是DNA链在干细胞生命周期内一直存在，但它依然会随着生物体的死亡而死亡。
永生DNA链理论示意图
带有序列变异的父亲辈链的DNA进入要进行分化的前体细胞，前体细胞一边繁殖，一边分化，更后形成新的体细胞。虽然在这些细胞中DNA序列会变化，但更终会随着体细胞被替换而替换掉，不会影响干细胞DNA。这真是一个非常“聪明”的减少癌症发生率的方法。
在这些想法的基础上，Cairns在75年提出了他著名的“永生DNA链说”（Immortal strand hypothesis）。这是一个破天荒的想法，干细胞居然能够识别DNA的辈分，并且据此保留永生的DNA链。文章发表后，引起了许多人的兴趣，开始进行这方面的研究，但是也有一些人觉得难以置信：干细胞还能有这本事？随后一系列的实验证明，干细胞真有保留DNA原始文件的本事。
参考文献：
[1] Cairns J，Mutation selection and the natural history of cancer。 Nature 75；255:7–200、
[2] Rando TA, The Immortal Strand Hypothesis: Segregation and Reconstruction。 Cell 2007；129:1239-1243、
[3] Lark KG, Consigli RA, Minocha HC，Segregation of sister chromatids in mammalian cells。 Science 66；4:1202–1205、
[4] Lark KG, Discovering non-random segregation of sister chromatids: the naïve treatment of a premature discovery。 Frontiers in Oncology 2012；2: 211、
[5] Potten CS, Hume WJ, Reid P，Cairns, J, The segregation of DNA in epithelial stem cells。 Cell 78；:899-906、
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[9] Cairns J, Somatic stem cells and the kinetics of mutagenesis and carcinogenesis。 Proc Natl Acad Sci U S A 2002；99(16): 10567–10570、
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[12] Rando T A。 The immortal strand hypothesis: segregation and reconstruction[J]。 Cell, 2007, 129(7): 1239-1243、
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究人员发现，人体的3万亿个细胞并不是单一DNA序列的克隆，这是众所周知的。取而代之的是，人体细胞中含有大量被改变的DNA，称为突变。它们繁殖以在“正常”组织内部产生称为“体细胞克隆”的组织斑块。这种凝胶成像现象的科学术语是镶嵌主义。
当分裂细胞经历突变时，由于DNA复制过程中发生的随机错误，马赛克DNA出现了。由于外部因素（例如高能辐射）造成的DNA损伤，也会发生许多突变。
马赛克已经在较早的研究中通过基因测序技术进行了研究，其目标是单个组织的微观位点中的特定基因。
但是，波士顿麻省总的Gad Getz和他的团队决定使用基因型组织表达（GTEx）数据库中已有的RNA序列，而不是依赖微小样本的DNA序列。GTEx具有基于正常组织类型的数据，这些数据来自死于癌症以外疾的人。
RNA可以反映DNA突变，因为它是从DNA模板合成的。但是，并非所有的DNA序列都被转录成RNA，因此仅研究RNA就能遗漏很多突变。同样，该项目中使用的大量样本也意味着科学家有可能遗漏出现在隐藏在“正常”细胞中的非常小的镶嵌岛中的独特DNA变异。
通常，RNA转录本还包含很多杂音或不必要的序列，因此开发了一种称为RNA-MuTect的特殊工具来识别体细胞突变，同时更大程度地减少阳性。
健康的DNA也包含突变
转向RNA的研究使研究人员可以对从大约500个个体的29个不同组织中提取的6700个样品进行测序。令人惊讶的是，95％的健康个体至少有一块镶嵌组织，其中40％的镶嵌组织数量可观。在5％的突变组织中发现了五种或更多类型的突变。这些突变大多数并不重要，但在癌组织中也发现了许多突变。
科学家发现，某些组织类型包含的镶嵌比以前的研究少，但显示镶嵌的组织比以前已知的要多得多，甚至更深的组织（如肾脏，肌肉和肝脏）也是如此。这是项分析许多人体组织安康常细胞基因突变情况的研究。”
正如预期的那样，突变率反映了环境暴露，与年龄相关的暴露以及组织的增殖速率。因此，暴露于烟雾，污染物和紫外线（皮肤，食道和肺）等因素的组织具有更高的镶嵌率。欧洲裔个体在暴露于阳光下的皮肤上有更多的突变，但非裔美国人则没有。
随着时间的推移，突变堆积在诸如肺和皮肤等组织中，这些突变活跃地分裂并暴露于高浓度的诱变剂中。因此，这些组织在45岁以上的人群中含有大量的突变。在分化较慢或根本没有分裂的组织中看不到这一点。
突变意味着癌症吗？
突变频率更高的基因之一是称为TP53的基因，称为“基因组的守护者”，可帮助修复受损的DNA。在癌细胞中发现了一些TP53突变。但是，这些突变本身不会产生癌症。在实际发生癌变之前，其他基因必须发生其他突变。
正如研究员Erin Pleasance所说：“我们所看到的是一些更早的癌前变化，这些变化随后将积累更多的突变。”其中只有少数更终可能变成癌症。
由于本研究中使用的所有组织都是非癌性的，所以下一个挑战是确定这些突变中的哪些是正常变异，哪些是致癌的或致癌的。这种差异是开发用于早期检测癌症的工具的重要方面。
“我们希望这些克隆中的大多数都不会成为癌症；它们会增长，但可能会在某个时候停止。”
另一位研究者克里斯蒂安·托马塞蒂（Cristian Tomasetti）已经开发出分选技术，将肿瘤DNA从肿瘤细胞（血液活检）流下的碎片中分离出来，以检测早期癌症。现在看来，其中一些突变被认为是癌症的生物标志物，也可能已经被非癌性细胞清除了。
该研究证实，健康的身体包含过多的不同DNA序列，包括一些被鉴定为癌性的序列。为了确定如何将癌性突变与正常的镶嵌术分开，还需要进行更多的研究。
EricKarlQi发布于陕西
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引用 @69npl发表的:
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那你跟我聊什么呢？
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单眼皮长脸属于东北亚通古斯人种的特征，山东半岛的考古发现还有现存当地人的特征无法佐证你的观点而且正好相反，根本就不是一波人
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爱罗不离发布于安徽
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龙口的jr？
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黄县前来报到[表情-十分]
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你坐小孩那桌发布于北京
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是互砍还是融合有待考古。。。但那时候不能称之为文明吧。。。若那时候的互砍被认为是文明时代的种族灭绝, 那无限上溯, 岂不连智人 北京猿人啥的都得算进去。。。
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边砍边日吧应该
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十木百人发布于浙江
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引用 @zjjccc发表的:
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没办法解释，妇好墓里也有雅利安人的遗骸，谁知道是白人的文明，还是人殉呢，不过都山东半岛了，说起来也算是欧亚大陆更东位置之一，只能说人类的大融合可能比我们想象中的要复杂
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古代女性165、这就蛮厉害了。
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zjjccc发布于山东
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奴隶主的蛋白质摄入，可能不比今天的人低，特别是那会也没什么烹饪技法，主要就是吃烤肉
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69npl发布于北京
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单眼皮长脸属于东北亚通古斯人种的特征，山东半岛的考古发现还有现存当地人的特征无法佐证你的观点而且正好相反，根本就不是一波人
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嗯，考古发现还能看出来双眼皮？
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EricKarlQi发布于陕西
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我说的是现存当地人啊没看见吗
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正经人谁写日记啊丶发布于山东
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我姑父姓姜，烟台人，长相立体感很强，瞳孔褐色的。
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确实，我篮球队的队友就是烟台人 姓姜，高鼻梁，附 个图
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阿森纳只是曾经发布于重庆
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我同事地道的河南人，但五官像欧洲人一样立体，毛发旺盛络腮胡，头发还是偏金色的皮肤也很白，胡子也是金色的皮肤很白，经常被人问是不是外国人，很奇怪的是他又不是混血儿
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我也是这样。我妈我小姨我外婆皮肤都很白而且长相不像我们这边的本地人。我小时候睫毛很长头发很卷，眼睛也是褐色的，络腮胡也有，但是我家祖祖辈辈重庆的
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hupu3708461发布于山东
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前几天见个妹子看着不胖挺匀称的 妈的上边得有e
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野生克洛普发布于北京
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东夷有白种人我觉得也正常，毕竟东夷之后的鲜卑还有贵族甚至族长都有明显白种人特征
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69npl发布于北京
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我说的是现存当地人啊没看见吗
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现存当地人跟古代当地人能划等嘛？你去美洲显存当地人分析古代印第安人的样子？
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EricKarlQi发布于陕西
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你拿出国国家举反例吗？胶东半岛向来就没有大规模出国往那里的，只有鲁西明朝的时候有，因为棣把当地的人都杀光了
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你拿出国国家举反例吗？胶东半岛向来就没有大规模出国往那里的，只有鲁西明朝的时候有，因为棣把当地的人都杀光了
你拿出国国家举反例吗？胶东半岛向来就没有大规模出国往那里的，只有鲁西明朝的时候有，因为棣把当地的人都杀光了
怎么没有？周代开始大规模出国啊。商代以前都没有实际控制胶东
怎么没有？周代开始大规模出国啊。商代以前都没有实际控制胶东
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EricKarlQi发布于陕西
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引用 @69npl发表的:
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怎么没有？周代开始大规模出国啊。商代以前都没有实际控制胶东
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你要这么说原住民也是别的地方移过来的，莱国被灭所有莱国人血统都消失了吗
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YOLI1030发布于广东
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胶东地这种真的超多，我就是鼻梁特别高，以前没有发现，去外省上学才发现跟周围人不一样。我跟唐国强算是同村同宗，他的长相就很胶东。
胶东地这种真的超多，我就是鼻梁特别高，以前没有发现，去外省上学才发现跟周围人不一样。我跟唐国强算是同村同宗，他的长相就很胶东。
加一，我也是鼻梁特别高，出门经常被人指出这一点……我爸烟台的
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69npl发布于北京
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你要这么说原住民也是别的地方移过来的，莱国被灭所有莱国人血统都消失了吗
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我不知道啊，你不是说有考古成果嘛？拿来看看不就知道了？
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单眼皮大脸盘……是典型的中北亚蒙古脸吧……
日本的深目高鼻络腮胡体毛重这些特征貌似是来自北海道的虾夷人。
单眼皮大脸盘……是典型的中北亚蒙古脸吧……
日本的深目高鼻络腮胡体毛重这些特征貌似是来自北海道的虾夷人。
我怎么记得日本人祖先是东南亚矮黑人
我怎么记得日本人祖先是东南亚矮黑人
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以上关于“身体含dna的”的全部内容了，想要了解更多亲子鉴定相关资讯，请继续关注安康生物。
2023-12-01
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