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人类胚胎究竟是如何分化的?

我们都知道这样一则故事:卵子和精子相遇、受精,变成受精卵。一旦开始分裂,它们便会形成一团细胞并重新生长,直到分化为各种器官和身体部位。最终,那个小小的细胞变成了一个形态完整的小型哺乳动物(或昆虫、青蛙)。

人类胚胎究竟是如何分化的
人类胚胎究竟是如何分化的

但细胞究竟如何得知应在哪里制造皮肤、在哪里制造手指、在哪里长出一个肾呢?大体说来,细胞需要决定其命运的指令——换句话说,即它将成为身体的哪一结构。一旦命运决定了,细胞便会开始分化为神经细胞、皮肤细胞等等。然而,我们并不完全明白这些“指令”的本质。

“细胞决定”或源于细胞之间的分子信号,或源于分裂之前细胞内的特定分子分布。这些分子通常是蛋白质或RNA片段,它们将继续影响每一个细胞的基因表达。例如,如果一个母细胞有大量的“神经细胞”决定质分散在左侧,那么在分裂之后,左侧的子细胞便会继续发展为一个神经细胞,因为它携带了必要的决定质。

然而在绝大多数情况下,微小胚胎雏形的细胞实际上是通过一种“诱导信号”来互相决定彼此的命运。细胞表面会逸出蛋白质,告知邻近细胞它们的宿命是什么。它们可以进行直接接触,或向细胞之间的空间发送信号。

当涉及到形成特定模式并发展为身体的特定部位时,化学信号变得更为复杂。细胞会分泌多种信号,名为“成形素”——组织里的化学物质浓度水平会向细胞传送相对位置的信号,这会告知细胞核里的基因应当打开还是关闭,并决定那个细胞群最终会成为指甲还是肾脏。

我们很晚才发现这点。自20世纪伊始,科学家便一直在努力破解细胞决定的问题。但直到1990年,胚胎学家Eddy De Robertis才在一个青蛙的胚胎中发现了第一个传送此类化学信号的基因。目前,科学家仍未透彻知晓这一复杂的化学交流过程,但他们已取得了进展。过去二十年来,De Robertis及其他研究人员揭开了一个组织基因网络,它们共同产生各种信号蛋白质,以不同浓度在胚胎中扩散开来。

不得不说,难怪人类有时会出现发育异常,毕竟塑造我们的分子和基因交流系统是如此复杂,它们既不可思议又美丽迷人。

来源:http://www.sciencealert.com/how-exactly-does-a-human-embryo-form

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