[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]一般認知的細胞分裂過程，是由一顆細胞先將遺傳物質複製為兩份，再一分為二，分配給兩顆細胞。然而，由中央研究院細胞與個體生物學研究所的陳振輝副研究員領軍，在2022年4月發表於《自然》（Nature ）的論文中卻報告了過往未知的一種分裂方式：斑馬魚的皮膚細胞可以直接一變二，再二變四，過程中不用合成新的DNA！這項新發現將成為改寫未來教科書的新知識。
識破斑馬魚細胞的「表面功夫」[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]斑馬魚的皮膚和人類的皮膚基本構造類似，但斑馬魚的皮膚外層沒有角質化的死細胞，更易於拍照觀察，還可經由麻醉，直接在顯微鏡下觀察斑馬魚活體。若再透過基因改造，將紅、藍、綠色三原色的螢光蛋白質基因組植入斑馬魚的細胞，並利用遺傳學的工具，讓三原色的螢光蛋白在個別細胞隨機表現不同的比例，即可產生不同的顏色組合，形成像是由彩色馬賽克磚拼貼而成的斑馬魚。這項技術讓持續追蹤同一條魚其身上所有皮膚細胞的動態行為成為可能。
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基因改造讓斑馬魚的不同細胞標記上不同顏色，可清晰地分辨和追蹤不同細胞的動態行為。圖中為斑馬魚的仔魚，年齡為受精之後第8天。[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]斑馬魚的皮膚分為上中下三層，下層的幹細胞會分裂產生新的細胞，送到上層成為覆蓋在身體最外側的皮膚細胞。通常研究人員見到表皮細胞的數目變多時，會直覺地認為是下層的幹細胞又送上新的細胞，但陳振輝團隊在對2,000到3,000顆皮膚細胞同時進行監測後，卻發現不是這麼回事。上層已分化的細胞竟然可以不用複製遺傳物質，就直接分裂成2顆，甚至是4顆細胞！
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斑馬魚皮膚剖面示意圖，從顯微鏡觀察到的是最上層的表皮細胞。[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]陳振輝團隊同時標記下層、上層細胞，證實進行分裂的細胞確實位於上層。為了證明遺傳物質沒有複製，他們也進一步測量細胞內DNA的量、包覆DNA的組蛋白（histone）的量，以及施加抑制DNA複製的藥劑。結果顯示分裂後的細胞，其遺傳物質的含量確實有等比下降，且分裂過程不受抑制DNA複製藥劑的影響。顯然細胞沒有合成新的DNA就直接分裂了，陳振輝稱之為「無合成分裂」（asynthetic fission）。
無合成分裂的意義？[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]無合成分裂對斑馬魚有什麼好處？斑馬魚由受精卵孵化後，仔魚在前8天不用吃東西，成長速度緩慢；第8天起開始進食，體型也會像吹氣球般迅速膨脹；第14天時成長速度達到最快。觀察發現皮膚細胞的無合成分裂發生在第8天到第21天，因此團隊推測此分裂現象與身體表面積的快速延展息息相關。不過，細胞進行無合成分裂時雖然省略掉複製遺傳物質的階段，但所花費的時間卻比一般細胞分裂稍慢，因此目的並非單純縮短時間，應該是節省資源。團隊發現皮膚細胞進行一次無合成分裂能增加26%的表面積，兩次能達到59%，而且這些遺傳物質不完整的細胞仍可在斑馬魚體表存活2到3週，藉此讓斑馬魚仔魚在特定時間迅速增加的身體表面積，能獲得皮膚細胞的完整覆蓋。
還有其他細胞會無合成分裂嗎？[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]斑馬魚如何啟動無合成分裂、詳細的分裂方式，以及在沒有合成新DNA的情況下如何避免細胞凋亡等，仍有待更多研究。而無合成分裂目前只在斑馬魚表皮的發育過程中觀察到，其它細胞、生物、情境下是否也存在？比如像是人體的皮膚、口腔內膜、消化道組織等，也都有表皮細胞覆蓋的需求，且耗損甚鉅，需不斷補充，或許也有無合成分裂參與其中。發現斑馬魚表皮細胞的無合成分裂，像是開啟一扇新的大門，可以通往過去想像不到的研究方向。此一細胞分裂機制的基礎研究，有機會對癌症的成因或治療有所啟發。不過陳振輝也強調，從基礎研究到醫學應用是很漫長的一段路，科學家能做的就是一步一步踏實前進。對沒預期的發現保持警覺，在探索過程中充分滿足自己的好奇心，這樣的態度將繼續支持他挑戰下個研究課題。
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