PBMB：單個細胞如何發(fā)育演變成脊椎動物大型機體？

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)院等機構(gòu)的研究人員提出了一種新的理論，解釋了為何在機體發(fā)育期間復(fù)雜的脊椎動物機體來源于單細胞以及隨著時間這些系統(tǒng)進化的機制，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。

新達爾文學(xué)說指出，隨著時間延續(xù)，主要的進化改變往往是隨機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體的復(fù)雜性，尤其是在脊椎動物比如人類中觀察的機體復(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體復(fù)雜性，尤其是機械力和相關(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)育階段進行了詳細地描述，個體發(fā)育階段有機體進化的復(fù)雜性以及其基因表達目前仍然是個謎題。

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械變形，當(dāng)受精卵分裂時就會形成囊胚細胞，隨著這些細胞增殖，囊胚球狀細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胞的幾何學(xué)特性，而這或許就可以幫助確定脊椎動物機體的三軸特性。

這項研究中，研究者提出了24個梗概圖（藍圖），這些藍圖揭示了機體肌肉骨骼、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)模式的機械變形所形成，而且其或許也可以幫助解釋在進化過程以及個體胚胎發(fā)育階段脊椎動物的機體如何基于單細胞而發(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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