作者:Maya Miller
发育中的小鼠胎儿。
拥有对称形体的物种已经在地球上遨游了大约4亿年。人类也早已对自己身上的这一特征表现出强烈的兴趣——如以“对称”作为定义“美”的重要指标,亦或是列奥纳多·达·芬奇的《维特鲁威人》中对人体伸展的著名描绘。
现在科学家们已经迈出了更远的一步。Alberto Roselló-Díez是一名发育生物学家,目前就职于莫纳什大学的澳大利亚再生医学研究所,他领导了一项关于小鼠胎儿如何在发育过程中保持对称的研究。通过使鼠胎的一侧肢体比另一侧生长得更慢,这个团队观察了细胞间如何交流,从而使其中的不对称最终得到矫正。在此之前,还没有研究能成功地检验这一现象。
经历了一年的失败尝试后,Roselló-Díez和他的团队在小鼠体内设计了一种模型。借助一种早先针对于改造培养皿里的细胞的技术,研究人员向鼠胎的左后腿注入了一种可以抑制腿部生长的细胞。他们发现这些围绕着受抑制的组织的细胞会与胎盘进行交流,然后胎盘向此生物体的其余组织发出信号——包括另一侧的后腿——从而减缓它们的生长,直到发育受阻的肢体追上进度。随后,均匀的生长会重新开始。这些结果发表在6月的《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)上。
把这个过程想象成“两人三足的比赛。”Kim Cooper说。他是加州大学圣迭戈分校的一名细胞和发育生物学家,并未参与此次研究,“如果一个人比另一个人走得快,那么要想保持平衡就很难。胎盘的这一机制就是让更慢的那个人有机会迎头赶上。
这项研究为肢体的发育以及所谓的“追赶生长”提供了深刻的见解,但也引申出新的问题:比如一旦生长落后的肢体达到了相同的生长水平,其余肢体是如何知道该重新开始生长的?“我们都期待自己的四肢是对称的,”Adrian Halme说,他是弗吉尼亚大学的一名细胞生物学家,也未参与此次研究,“但它们究竟如何实现这种对称性才是真正引人关注的。”
这篇文章起初以“身体的平衡”为标题发表。
关于作者:Maya Miller是《科学美国人》的实习编辑
翻译:卢大山
审校:杨青