哺乳動物如何在發育過程中保持對稱性

與胎盤的溝通是確保身體各部分以相同速度生長的關鍵

正在發育的小鼠胎兒。

Steve Gschmeissner 科學來源

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擁有對稱身體結構的物種已經在地球上漫遊了約 4 億年。人類長期以來對我們自身物種的這一特性表現出濃厚的興趣——例如,對稱性在美感認知中的重要性,或萊昂納多·達·芬奇的《維特魯威人》中伸展的人體的著名描繪。

現在科學家們又向前邁進了一步。阿爾貝託·羅塞洛-迪茲是一位發育生物學家,目前在莫納什大學澳大利亞再生醫學研究所工作,他領導了一項關於小鼠胎兒如何在發育過程中保持對稱性的研究。透過使胎兒的一個肢體比另一個肢體生長得更慢,研究小組觀察了細胞如何溝通以最終糾正不對稱性。在此之前,沒有研究成功地檢驗過這種現象。

經過一年的失敗嘗試,羅塞洛-迪茲和他的團隊在小鼠身上建立了一個模型。研究人員借用了一種先前開發的用於改造實驗室培養皿中細胞的技術,將一種限制腿部生長的細胞型別注射到小鼠胎兒的左後腿中。他們發現,抑制組織周圍的細胞與胎盤進行溝通,胎盤隨後向生物體的其他組織(包括另一條後腿)發出訊號,減緩它們的生長,直到受阻肢體趕上。然後,恢復均勻生長。該研究結果於 6 月發表在《PLOS Biology》雜誌上。


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加州大學聖地亞哥分校的細胞和發育生物學家金·庫珀(未參與這項研究)將這一過程比作“三人四足賽”。庫珀說:“如果一個人跑得更快,就更難保持同步。這種胎盤機制使跑得慢的人有可能趕上。”

這項研究為了解肢體發育和所謂的追趕式生長提供了見解。但這項研究也提出了新的問題:例如,一旦肢體達到了相同的生長水平,另一個肢體如何知道重新開始生長?弗吉尼亞大學的細胞生物學家阿德里安·哈爾姆(也未參與這項研究)說:“我們有點期望我們的肢體是對稱的。但它們如何實現這種對稱性真的令人震驚。”

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