星期一, 06 2月 2023 00:30

设计完美的细胞周期

本文摘自《创造》杂志中文版第41卷第4期

原文章名:The wonderfully designed cell cycle.

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细胞周期是生命最重要的一个生化过程,它含括了一个细胞复制其基因信息以及分裂为两个子细胞的生长过程。

细胞周期
图 1.  细胞周期示意图

人体内有超过 10 万亿个细胞,细胞周期必须高效准确运作,才能增殖并分化成不同类型的组织。

细胞分裂是一个精细而优雅的过程,由几十种蛋白质精确调节和控制。如果突变破坏了这一过程,由此产生的不受控制的细胞分裂通常会导致癌症。

进化论者承认第一个细胞的起源是进化论中最难以解决的一个问题,这是因为第一个细胞必须包含大量的存储信息,同时必须有大量复杂的分子机器来维持细胞运作、产生能量等等,并且必须能够通过分裂来自我复制。细胞周期存在于所有生命形态中,从简单的细菌到复杂的人体都有,它是任何生物都不可或缺的一个设计元素。

细胞分裂是一个精细而优雅的过程,由几十种蛋白质精确调节和控制。如果突变破坏了这一过程,由此产生的不受控制的细胞分裂通常会导致癌症。

 

细胞周期如何运作?

细胞周期被分为不同的阶段(见图 1)。细胞的起始状态称为G0(G 是 gap 的缩写,意思是“间期”)。在G1期,细胞积聚复制其DNA所需的组成物质和能量。它的体积也会增大,这样细胞分裂时每个子细胞都会有足够的组成成分。然后 DNA 在合成期(S 期)完成复制,以便每个子细胞接收到相同的遗传物质。分子机器在这一阶段修复 DNA,以最大程度降低新突变传递给子细胞的可能性。

在进入有丝分裂期(M 期)之前,细胞在 G2 期进一步增大,此时 DNA 被浓缩成染色体,并被分配到两个子细胞中。只有在 M 期,高等生物中的染色体(紧密缠绕的DNA)才会呈现出其特有的紧凑浓缩的外观,像中间处绑在一起的两条香肠。在最后一步,其他的蛋白质把细胞一分为二,以完成细胞周期。被称为细胞周期蛋白的蛋白质鲁道夫·维尔丘(1821-1902)负责调节细胞周期的进程。当细胞处于活跃分裂或静止状态时,它们的水平随着细胞周期的开启和关闭而周期性地上升和下降(见图 2)。

细胞周期蛋白
图 2.  细胞周期中细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk)水平的上升和下降

在 G1 期 和 S 期 之间有一个“检查点”,G2 和 M 期之间还有一个“检查点”,用来复核细胞的内容物,以确保它们已经准备好,才能进入下一个阶段。如果没有这样的检查,细胞周期可能更容易导致癌症。1 细胞周期必须以受控的、规律的方式完美而精确地运行(见图 1)。

上帝最初创造了一切,包括我们 DNA 中的基因,一切都处于完美的状态,没有缺陷和突变。但是由于亚当堕落后上帝诅咒了一切受造之物(创世记3章罗马书8章),有时基因复制机制会出错,这些被称为突变。当参与细胞周期的基因发生突变时,就会致癌。这种情况可能发生于两种基本的基因类型:癌基因和抑癌基因。癌基因推动细胞周期向前发展。如果发生突变,它们会变成始终“打开”的状态,这样细胞就会不断地分裂。就好像有人开着一辆汽车下坡,踩下的油门踏板被卡住了,这辆车最终会失去控制,导致一场车祸(见图 3)。

细胞理论

鲁道夫·维尔丘(1821-1902)
鲁道夫·维尔丘(1821-1902)

这一重要理论的主要原则是:

• 所有生物都是由细胞组成的。1

• 细胞是所有生命的结构和组织的基本单位。

• 所有细胞都来自先前存在的细胞。

该理论的主要贡献者是病理学之父(反达尔文主义者)鲁道夫·维尔丘(Rudolf Virchow,见右图)。他用拉丁语omnis cellua e cellua(“所有细胞都来自细胞”)阐明了最后一个原则——一个至今仍然成立的科学真理。2,3

这意味着细胞并不是来自更简单的非生命组成部分,如蛋白质、脂质或DNA。这是一个极其重要的概念,直接反对进化论对生命起源的猜想。

上帝创造了生物,包括精妙的细胞周期,一切都可以按照我们今天看到的那样进行。但是这个系统不能在没有大量外力介入的情况下启动,这外力就是由我们大能的创造者提供的。


参考文献与注释

  1. 这意味着病毒并不是真正的生命体,这是目前大多数人的观点。
  2. Wright, N.A. and Poulsom, R., Omnis cellula e cellula revisited: cell biology as the founda-tion of pathology, J. Pathol. 226(2):145–7,2012.
  3. 最近,有一些额外的原则被加入到细胞理论中,例如DNA/RNA的存在和作用。

另一方面,抑癌基因会使细胞周期慢下来,防止细胞失控地分裂。它们就像细胞周期的刹车控制器。如果这些基因发生突变,它们可能会失去功能,变成一种恒定的“关闭”状态,即失活。因此,细胞周期又将处于异常的“失控”状态,从而导致癌症。回到汽车的类比,就像有人开车下坡时刹车失灵,导致他无法减速(见图 3)。

 

细胞周期非常复杂

癌基因与抑癌基因
图3. A:癌基因中某些突变的影响就像汽车油门踏板被卡在踩下的位置一样。图B:同样,如果抑癌基因突变导致这些基因被“关闭”,就像刹车失灵一样。在这两种情况下,汽车都会无法停止,只能不断向前冲。在细胞中,癌基因或抑癌基因的突变通常会导致细胞失控地或异常地分裂(癌症)。

细胞周期是一个不能简化的复杂系统的典型例子。如果细胞周期中的一种蛋白质缺失了(在有性繁殖的生物中,这可能由于子代个体从父母都遗传了突变而失效的基因造成),周期就无法正常进行,导致整个系统崩溃。半个细胞周期是没有作用的。就好比一辆汽车的 4个车轮都只能转动半圈,那这辆车就无法行驶了。同样,如果细胞周期不完整,组织就不能发育。如果没有细胞分裂,即使最简单的生命也无法生存。如果突变损伤破坏了细胞周期,结果必然是致命的。

我们想想看,如果生物都是进化来的,那么就意味着所有生物都有共同的祖先,那么在所有生物中,构成细胞周期的蛋白质组成应该都是相同的。然而,事实并非如此。动物和真菌中细胞周期的蛋白质组成基本相同,但藻类和绿色植物中的则不同,酵母中的也不同。2,3 这意味着,虽然细胞周期对所有生命形态都是通用的,但在不同的生物中,起作用的遗传因素是不同的。

 

总结

完整的细胞必须在一开始就存在,如此精妙复杂的生命是上帝在创造周创造出来的,如创世记第一章所述。细胞周期是一个非常复杂的过程,不可能通过随机的进化突变形成。生命只能来自生命,而不是非生命物质。耶稣是神的儿子,是生命之主(使徒行传 3:15),也是活人的神(路加福音 20:38)。

“ 你必将生命的道路指示我;在你面前有满足的喜乐”。 (诗篇16:11) 

 

【扩展阅读】

● 癌症新疗法竟归功于达尔文?

● 我们体内奇妙的免疫卫士

● 抗生素的耐药性

● 最近的冠状病毒爆发事件是否支持进化论?

● 科学坚固对上帝的信心

● 神创造了致病的病毒吗?

● 基因突变能推动进化吗?

 


参考文献和注释

1. Kastan, M.B. and Bartek, J., Cellcycle checkpoints and cancer, Nature 432(7032):316–23, 2004.

2. Cross, F.R. and Umen, J.G. The Chlmydomonas cell cycle, Plant J.82(3):370–92, 2015.

3. Harashima, H., Dissmeyer, N., and Schnitt-ger, A. Cell cycle control across the eukaryot-ic kingdom, Trends Cell Biol. 23(7):345–56,2013.

    

本文原英文链接见:https://creation.com/cell-cycle.

 

 

 
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