你的头发在生长。手指上的伤口愈合了。春天的空气中弥漫着花粉。虽然这些看起来大不相同，但它们有一个共同的关键点——都离不开细胞分裂。
细胞以两种方式进行分裂：有丝分裂和减数分裂。
几乎每一个构成我们所知生命的细胞都是通过有丝分裂产生的。它在发育过程中、伤口愈合以及替换衰老细胞时都很重要。另一方面，减数分裂只发生在特定的一组细胞中：配子。这些是在有性生殖的动物、植物和真菌中的卵子、精子和花粉细胞。在植物和动物中，减数分裂发生在专门的器官中，如睾丸、卵巢和花朵。
虽然目的和过程不同，但有丝分裂和减数分裂对生命都很重要。
有丝分裂和减数分裂是优雅而精确的过程。你能看出它们的相似之处吗？
有丝分裂和减数分裂都产生新细胞。起始细胞的内容，包括细胞器和遗传物质，物理上分离成新细胞。为了完成分裂，周围的膜会收缩脱落。
有丝分裂产生用于发育、维持和修复的细胞。在发育过程中，新细胞构建组织和器官。在你的一生中，新细胞维持你的身体。它们帮助愈合伤口，替换旧的、受损的或死亡的细胞，以及更多功能。
有丝分裂发生在身体的几乎所有细胞中，包括你的皮肤、血液和肌肉。
细胞复制其遗传物质，然后分裂成两个。
有丝分裂产生两个子细胞，具有与母细胞相同的遗传内容和相同数量的染色体。每个子细胞将在你的身体中承担特定功能。
减数分裂产生用于有性生殖的细胞。这一切都是为了产生具有正确染色体数量的后代，并确保遗传多样性。因为有减数分裂，兄弟姐妹不相同，孩子也不是父母的精确复制品。
减数分裂发生在分裂产生卵子和精子（在大多数动物中）、卵子和花粉（在植物中）以及孢子（在真菌中）的细胞中。
细胞复制其遗传物质。然后它分裂成两个——两次。
在细胞复制遗传物质之后但在第一次分裂之前，发生重组。染色体断裂、交换片段，然后重新融合。这个过程将信息打乱以增加多样性。
减数分裂产生四个独特的细胞，每个细胞的染色体数量是母细胞的一半。新细胞参与受精，恢复后代中的染色体数量。
由于重组，产生的配子都具有不同的等位基因（基因版本）组合。它们彼此不同，也与它们起始的细胞不同，这对维持遗传多样性至关重要。
有丝分裂和减数分裂有不同的结果，但使用相似的过程和机制来完成工作。这是生物学以有利的方式重用和回收工具的一个很好的例子。
就像你体内的许多其他过程一样，蛋白质在有丝分裂和减数分裂期间完成大部分工作。这些动态分子在复制细胞遗传物质方面很关键，但它们并不止于此。随着细胞分裂的继续，是蛋白质机制组织和分离染色体。本节仅探索涉及的许多蛋白质中的几个。
在有丝分裂和减数分裂期间，染色体不会在细胞中随意漂浮。它们被纺锤体装置以非常特定的方式移动，纺锤体装置主要由称为微管的长的圆柱形蛋白质构成。
细胞复制其遗传物质后，新旧副本保持紧密连接。当需要分裂时，微管通过称为动粒的区域附着到染色体上并拉动以产生机械张力。
这有点像拔河。拉动在相反方向上产生张力。张力确保染色体（或姐妹染色单体，取决于过程和阶段）在被拉向相反方向之前正确排列。如果一条或两条染色体没有连接到微管，或者两条染色体都连接到来自同一侧的微管，则没有足够的张力，细胞将延迟分裂直到修复。
一旦染色体正确排列，就是分裂的时候了。微管拉动染色体。想象一下拖车，将染色体拉入新细胞。
在有丝分裂中，这是一次性拉开。当来自细胞两端的微管附着并拉扯姐妹染色单体时，张力逐渐增强。一旦一切正确排列，微管将姐妹染色单体拉开成两个具有相同染色体组的细胞。
在减数分裂中，分裂发生两次。
首先，在减数分裂I中，微管拉开同源染色体对。张力确保每个同源染色体附着到来自相反极的微管，但目标是分离染色体对，而不是姐妹染色单体。
然后在减数分裂II中，这个过程看起来更像有丝分裂。微管分离姐妹染色单体。
细胞分裂过程有两个关键步骤。首先，细胞复制其遗传物质，产生每条染色体的两个相同副本。稍后，细胞将这些复制的副本放入子细胞中。
你在上面了解到，微管产生的张力确保染色体在分裂期间正确排列后再分离。但是什么使染色体副本保持在一起？那是蛋白质聚集在一起构建称为黏连蛋白的结构的工作。黏连蛋白充当胶水，将姐妹染色单体从复制的那一刻起保持在一起，直到它们被拉入子细胞的那一刻。
蛋白质有多种形状，并专门用于它们所做的工作。在黏连蛋白的情况下，几种类型的蛋白质聚集在一起构建类似于环的结构。这些环环绕并困住染色体。而且它们很强！它们承受有丝分裂和减数分裂早期阶段微管产生的拉力。当时机成熟时，细胞释放一种蛋白质酶，充当剪刀，切割环并允许染色体被拉入子细胞。
在有丝分裂中，拔河发生在附着到来自两侧动粒的微管之间。只有当微管正确附着时，才有向相反方向的拉动产生张力。
在那一刻，细胞发出前进信号，酶同时切割所有黏连蛋白环。相同的姐妹染色单体终于分离并被拉向两侧，每个子细胞一个。
减数分裂的两次分裂都依赖张力来确保染色体被拉到正确的子细胞。但两次分裂意味着分两步切割黏连蛋白。
在第一次减数分裂之前，两条亲本染色体通过重组连接（见下一节）。微管通过它们的动粒附着到每对染色体上，将每对拉到对面。一旦在所有染色体上检测到张力，酶就切割染色体臂上的所有黏连蛋白，允许每对被拉到一侧。
第二次减数分裂更像有丝分裂。每个姐妹染色单体需要被微管拉到分裂细胞的两端。剩余的围绕动粒的黏连蛋白在被拉到对面时允许足够的保持力来产生张力。一旦所有动粒都处于张力下，所有剩余的黏连蛋白都被切割，染色单体被拉入子细胞。
为了允许这种两步切割，减数分裂黏连蛋白具有特殊适应，使细胞能够在第一次减数分裂期间保护围绕动粒的黏连蛋白不被切割。然后在第一次和第二次减数分裂之间释放该保护。
染色体主要由DNA构成。它们保持DNA有序且不纠缠，这是一项大工程！我们的每个细胞都包含数十亿个DNA字母，其中包含构建一个人（以及使他们独特的特征）的指令。
每条染色体包括一个DNA分子。该分子由连接的构建块组成，形成线性DNA"序列"。细胞像阅读书中的字母一样阅读序列，以制造构建和维持身体的蛋白质。正如你想象的，保持该序列完整很重要。即使是单处断裂也非常危险。它使序列无法阅读。而且，如果断裂在细胞分裂前没有得到纠正，染色体的整个部分可能最终不会进入子细胞。
DNA损伤是生活中的事实。幸运的是，细胞有修复它的方法。一种方式称为同源重组（或简称重组）。这是一个非常重要的过程，在生物学中经常使用，包括在有丝分裂和减数分裂期间。简而言之，如果检测到断裂，蛋白质酶使用未受损的DNA副本作为模板。它们复制正确的序列回来，并密封断裂。通过这种方式，细胞最大限度地恢复完整染色体和完整遗传程序的机会。
如果在即将进行有丝分裂的细胞中发生意外断裂，有一个完美的来源可以从中复制缺失的信息：相同的姐妹染色单体。为此，修复机制将断裂的副本直接带到完整的姐妹染色单体旁边，然后复制信息。
减数分裂是DNA断裂有帮助的罕见情况。这就是信息被打乱以增加遗传多样性的方式。但是，正确地进行并确保一切都被修复，非常重要！
在减数分裂期间，细胞故意在其染色体上引入许多断裂。这发生在过程的早期，当亲本染色体副本配对时。那个时机很关键，因为不是使用相同的姐妹染色单体作为修复断裂的信息来源，而是使用另一条亲本染色体作为信息来源。每对亲本染色体具有相同的基因以相同的顺序排列，但可能具有不同的等位基因（基因版本）。在修复过程中，等位基因被打乱。因为断裂发生在每次减数分裂的不同位置，该过程产生许多新版本染色体，导致具有独特特征组合的后代。
重组在细胞分裂的这个阶段还有第二个同样重要的作用。还记得需要张力才能使细胞正确分离染色体吗？亲本染色体开始时并不相互附着。没有附着意味着没有张力。但是，亲本染色体在重组期间确实连接。这允许微管拉动、产生张力，并在分裂期间最终将染色体拖到对面。
在减数分裂中产生断裂是一件冒险的事情，因为未修复的断裂可能导致遗传信息丢失甚至染色体的大片段。但最终，这是值得的。这对产生多样性和连接染色体以产生细胞分裂进展所需的张力都至关重要。没有重组，就没有后代。
有丝分裂和减数分裂在人的健康中都有正常作用，如果过程出错也会产生后果。
即使现在你正在阅读这个，你体内数百万个细胞正在分裂以保持你活着和健康。例如，你的皮肤细胞和肠道内壁经历大量磨损，需要经常更换。这些组织中的细胞不断分裂。其他组织，如骨骼、神经组织和某些类型的肌肉很少或根本不分裂。那也是正常和健康的关键！
如果有丝分裂出错，或变得不受调控，可能导致严重问题如癌症。例如，未能均匀排序遗传物质导致具有错误数量染色体的细胞（称为非整倍体的特征）。非整倍体是癌细胞的常见特征。虽然大多数非整倍体细胞死亡，但非整倍体也可能使细胞失控生长。这就是为什么上面讨论的大部分分子机制的工作是保持有丝分裂准确和仔细控制的原因。即使上述过程保真度的轻微缺陷也可能导致发育综合征并显著增加患癌症的机会。
减数分裂是健康生殖的重要组成部分。它确保每个卵子和精子（或花粉）最终具有父母一半的染色体。这样当生殖细胞结合时，产生的胚胎也具有正确的染色体数量——与父母相同。
减数分裂还确保种群具有遗传多样性。由于减数分裂的工作方式，每个配子都是独特的。有时这很容易看到，比如一窝具有多种颜色的小狗或小猫，即使它们共享相同的母亲和父亲。其他多样性更隐蔽，同样重要。某些等位基因组合可能使个体能够抵抗疾病、吃不同的食物或在某个地方茁壮成长。通过重组产生的混合匹配配子在每一代提供新的组合。
当减数分裂出错时，可能导致严重问题。错误可能导致不孕或流产，有时婴儿出生时就患有遗传疾病。例如，唐氏综合征是多一条21号染色体的结果。减数分裂失败也导致随着年龄增长生育能力下降。
所以就像有丝分裂一样，减数分裂是一个严格控制的过程，对生命和健康至关重要。
在许多方面，有丝分裂和减数分裂是同一主题的两种变体：制造更多细胞。虽然它们有许多相似之处，但每个过程在目的和结果上都是独特的。我们对这两种细胞分裂形式了解得越多，包括它们如何相似和不同，我们就越了解生命的基本过程——从我们的身体如何发育和愈合，到生殖如何产生驱动进化的变异，等等。