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哺乳动物如何在发育中保持对称性

来源:环球科学

发育中的小鼠胎儿。图源:Steve Gschmeissner Science Source

与胎盘的交流是保证身体各部分以相同速率生长的关键

拥有对称的身体构造的物种已经在地球上遨游了将近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,他领导过一项关于小鼠胎儿如何在发育时维持对称的研究。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,从而使不对称最终被矫正。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和他的团队在小鼠上创造了一种模型。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。他们发现这些细胞会围绕着受抑制的组织进行交流,然后向此生物体的其余组织发出信号——包括另一侧后腿——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。这些发现发表在6月的PLOS Biology上。

把这个过程想象成一次“双人三腿赛跑”, 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。“如果一个人前进得太快,要想保持平衡就很难。胎盘的这一机制则让更慢的那个人有机会迎头赶上。

这项研究洞悉了肢体的发育以及所谓的“追赶生长”。但也引申出新的问题:例如,一旦某一肢体达到了相同的生长水平,其余的肢体是如何得知信息从而重新开始生长的?“我们都指望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那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 Miler

Maya Miller是《科学美国人》的实习编辑

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