細胞分裂的多樣性是胚胎發(fā)育過(guò)程中一個(gè)重要現象。傳統上，研究人員認為這種變化是一種需要調節的障礙，但Hiiragi團隊的新發(fā)現表明，這種變化實(shí)際上促進(jìn)了健康的發(fā)育。該研究結果最近發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上，不僅鼓勵其他科學(xué)家重新思考變化的潛力，并可能對相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

胚胎由細胞組成，這些細胞通過(guò)分裂來(lái)產(chǎn)生新的細胞，從而實(shí)現胚胎的生長(cháng)。在細胞分裂的時(shí)間、方式和細胞間的相互作用上存在變化?？茖W(xué)家們過(guò)去普遍認為這種變化對胚胎的正常發(fā)育是一種障礙，需要加以消除。然而，Hiiragi團隊的研究提出了不同的觀(guān)點(diǎn)。

胚胎的發(fā)育

圖片鏈接：https://www.eurekalert.org/multimedia/1044694

圖片信息：在 4 細胞階段結束時(shí)，胚胎分裂到 8 細胞階段，形成許多不同的形狀和胚胎之間的高度可變性。然后，細胞增加其表面張力，使細胞彼此更接近并觸發(fā)拓撲轉變（即細胞間接觸的變化）。最終，胚胎被驅趕到最佳堆積（青色）。同時(shí)，隨著(zhù)時(shí)間的推移，細胞分裂逐漸變得越來(lái)越不同步。這種時(shí)間可變性的增加有助于在幾代人中保持拓撲最優(yōu)性，降低空間可變性并促進(jìn)胚胎發(fā)生穩健性。

“我們發(fā)現，細胞分裂的隨機性實(shí)際上有助于胚胎的良好發(fā)育。”Hiiragi團隊的博士后研究員Dimitri Fabrèges表示。他和他的團隊研究了小鼠、兔子和猴子的胚胎，對他們的發(fā)現感到驚訝。“盡管細胞分裂的時(shí)間是隨機的，胚胎仍然能形成有序且功能正常的結構。”Fabrèges解釋道。

細胞的相互作用

隨著(zhù)細胞分裂并形成新細胞，胚胎逐漸生長(cháng)。因此，所有細胞必須在發(fā)育中的胚胎內重新排列，以形成有組織的結構。Hiiragi團隊使用形態(tài)圖追蹤細胞在發(fā)育過(guò)程中的空間排列情況，同時(shí)分析細胞之間如何相互作用以形成連接的結構，并研究這些變化如何塑造胚胎。

發(fā)展中的健康

研究人員發(fā)現，更高的細胞分裂多樣性能夠實(shí)現胚胎內細胞更優(yōu)化的排列，從而促進(jìn)健康發(fā)育。Fabrèges解釋道：“我們的研究表明，細胞分裂時(shí)間、方式和相互作用的多樣性在發(fā)育中的胚胎中不僅是被容忍的，實(shí)際上還在促進(jìn)更穩定的發(fā)展中起到關(guān)鍵作用。”

新的認知

這些發(fā)現與傳統觀(guān)點(diǎn)大相徑庭。“在胚胎發(fā)育領(lǐng)域，對變化作用的重視程度明顯不足。但現在，我們證明這種變化實(shí)際上推動(dòng)了更精確和穩定的組織發(fā)展。”Fabrèges說(shuō)道。他和同事們希望他們的研究能夠促使其他科學(xué)家看到變化的潛力。他總結道，“甚至可能這些變化可以作為評估胚胎狀態(tài)的有效指標。”

雜志：Science

DOI：10.1126/science.adh1145