細胞全能性

大量科學實驗已證明，高度分化的植物細胞仍然有發育成完整植物體的能力，即保持着細胞的全能性。在動物體內，隨着細胞分化程度的提高，細胞分化潛能越來越窄，但它們的細胞核仍然保持着原有的全部遺傳物質，具有全能性。“多莉”綿羊的克隆成功就證明了動物細胞核具有全能性。細胞核的全能性是細胞全能性的基礎，只有當細胞內外的條件使細胞核的全能性得到表現時，細胞全能性才能表現出來。 ^[1] 

一個植物細胞，只要有完整的膜系統和細胞核，它就有一套發育成一個完整植株的遺傳基礎，在一個適當的條件下可以通過分裂、分化，再生成一個完整植株，這就是所謂的植物細胞全能性。 ^[2] 

一個植物體的全部細胞，都是從受精卵經過有絲分裂產生的。受精卵是一個有着特異性的細胞，它具有本種植物所特有的全部遺傳信息。因此，植物體內的每一個體細胞也都具有和受精卵完全一樣的DNA序列鏈和相同的細胞質環境。當這些細胞在植物體內時，由於受到所在器官和組織環境的束縛，僅僅表現一定的形態和局部的功能。可是它們的遺傳潛力並未喪失，全部遺傳信息仍然被保存在DNA的序列鏈之中，一旦脱離了原來器官組織的束縛，成為遊離狀態，在一定的營養條件和植物激素的誘導下，細胞的全能性就能表現出來。於是就像一個受精卵那樣，由單個細胞形成愈傷組織，然後成為胚狀體，再進而長成一棵完整的植株。所以離體培養之所以能夠成功，首先是由於植物細胞具有全能性的緣故。 ^[2] 

1902年，德國植物學家Haberlandt預言植物體的任何一個細胞，都有長成完整個體的潛在能力，這種潛在能力就叫植物細胞的全能性。為了證實這個預言，他用高等植物的葉肉細胞、髓細胞、腺毛、雄蕊毛、氣孔保衞細胞、表皮細胞等多種細胞放置在他自己配製的營養物質中（人工配製的營養物稱為培養基）。這些細胞在培養基上可生存相當長一段時間，但他只發現有些細胞增大，卻始終沒有看到細胞分裂和增殖。

1934年，美國的植物生理學家White用無機鹽、糖類和酵母提取物配製成White培養基，培養番茄根尖切段，400多天後，在切口處長出了一團癒合傷口的新細胞，這團細胞被稱為愈傷組織。

法國的高斯雷特（Gautherete）1934年製成了一種固體培養基，使山毛柳、黑楊形成層組織增殖，最後形成了類似藻類的突起物。

1946年，羅士韋培養菟絲子的莖尖，在試管中形成了花。隨後許多科學家為證實這一論斷做了不懈的努力。

1958年，Steward等將高度分化的胡蘿蔔根的韌皮部組織細胞放在適宜的培養基上培養，發現根細胞會失去分化細胞的結構特徵，發生反覆分裂，最終分化成具有根、莖、葉的完整植株。

1964年，Cuba和Mabesbwari利用毛葉曼陀羅的花葯培育出單倍體植株。

1969年Nitch將煙草的單個單倍體孢子培養成了完整的單倍體植株。

1970年，Steward用懸浮培養的胡蘿蔔單個細胞培養成了可育的植株。

截至2015年，經過科學家們50餘年的不斷試驗，植物分化細胞的全能性得到了充分論證，建立在此基礎上的組織培養技術也得到了迅速發展。 ^[2] 

植物細胞全能性大小排列是：受精卵大於生殖細胞，生殖細胞大於體細胞。 ^[3] 

動物的卵細胞中有刺激全能性表達的物質，所以必須把體細胞核移植到卵細胞中，細胞核才能表現全能性，只有體細胞不行。動物細胞核有全能性的本質是因為細胞核裏面有全套遺傳物質DNA。 ^[4] 

動物細胞的全能性可分為全能性細胞（如動物早期胚胎細胞）、多能性細胞（如原腸胚細胞）、專能性細胞（如造血幹細胞）。全能性的物質基礎是細胞內含有本物種全套的遺傳物質。 ^[3] 

一般來説，細胞全能性高低與細胞分化程度有關，分化程度越高，細胞全能性越低，全能性表達越困難，克隆成功的可能性越小。植物細胞全能性高於動物細胞，而生殖細胞全能性高於體細胞。幼嫩的細胞全能性高於衰老的細胞。細胞分裂能力強的全能性高於細胞分裂能力弱的。在生物體的所有細胞中，受精卵的全能性是最高的。生殖細胞，尤其是卵細胞，雖然分化程度較高，但是仍然具有較高的全能性，如蜜蜂的孤雌生殖，自然界偶然出現的單倍體玉米等。體細胞的全能性比生殖細胞低得多，尤其是動物，高度分化的動物體細胞的全能性受限制，嚴格來説只有高度分化的動物細胞的細胞核才具有全能性。 ^[5]