PBMB：單個細(xì)胞如何發(fā)育演變成脊椎動物大型機(jī)體？

2016年09月07日訊 近日，發(fā)表在國際雜志Progress in Biophysics & Molecular Biology上的一項研究報告中，來自曼荷蓮學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員提出了一種新的理論，解釋了為何在機(jī)體發(fā)育期間復(fù)雜的脊椎動物機(jī)體來源于單細(xì)胞以及隨著時間這些系統(tǒng)進(jìn)化的機(jī)制，其中就包括骨骼、肌肉、神經(jīng)和心血管系統(tǒng)等，這種理論稱之為胚胎幾何學(xué)，其是20年來科學(xué)家們工作的一項重大突破；而且這種新理論或許也可以應(yīng)用于不同的脊椎動物器官系統(tǒng)中。

新達(dá)爾文學(xué)說指出，隨著時間延續(xù)，主要的進(jìn)化改變往往是隨機(jī)的選擇以及意外的遺傳突變所致，然而有些研究者認(rèn)為這種理論并不能完全從根本上說明不同的生命形式以及其機(jī)體的復(fù)雜性，尤其是在脊椎動物比如人類中觀察的機(jī)體復(fù)雜性。文章中研究者提出的這種胚胎幾何學(xué)理論著眼于觀察動物的復(fù)雜性以及脊椎動物的機(jī)體復(fù)雜性，尤其是機(jī)械力和相關(guān)幾何學(xué)法則的產(chǎn)物，而并不是單一的隨機(jī)遺傳突變所引發(fā)的后果。

研究者Stephen Jay Gould說道，我們希望這種胚胎幾何學(xué)的理論能夠激起我們后期更加深入的探索和研究；長期以來解剖學(xué)家假設(shè)，動物機(jī)體的復(fù)雜性或源于胚胎發(fā)育階段，但盡管我們對所有主要類型動物的胚胎發(fā)育階段進(jìn)行了詳細(xì)地描述，個體發(fā)育階段有機(jī)體進(jìn)化的復(fù)雜性以及其基因表達(dá)目前仍然是個謎題。

提出胚胎幾何學(xué)的研究者表示，脊椎動物的胚胎起源于囊胚的機(jī)械變形，當(dāng)受精卵分裂時就會形成囊胚細(xì)胞，隨著這些細(xì)胞增殖，囊胚球狀細(xì)胞就會增加體積和表面，并且改變其幾何學(xué)特性，這種理論認(rèn)為，囊胚可以維持最開始受精卵三分裂時產(chǎn)生的最原始的八個細(xì)胞的幾何學(xué)特性，而這或許就可以幫助確定脊椎動物機(jī)體的三軸特性。

這項研究中，研究者提出了24個梗概圖（藍(lán)圖），這些藍(lán)圖揭示了機(jī)體肌肉骨骼、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)如何通過幾何學(xué)模式的機(jī)械變形所形成，而且其或許也可以幫助解釋在進(jìn)化過程以及個體胚胎發(fā)育階段脊椎動物的機(jī)體如何基于單細(xì)胞而發(fā)育產(chǎn)生，與此同時研究者還完成了對花及果蠅起源奧秘的解釋。

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