五、单细胞发育成人体的奥秘

马克·考德威尔

 

我们所有的人都是从最简单的单细胞，或者说是一团简单的蛋白质开始生命之旅的。但是与细胞不同的是，人类受精卵在分裂时，不是简单地产生同样的新细胞，而是在未来9个月中增殖出具有各种形状和功能的后代细胞：骨骼细胞、神经细胞、 细血球和白血球细胞以及形成眼睛、指甲、胃和皮肤的细胞，等等。这些细胞是如何准确无误地择在增殖的？受精卵在发育过程中又是如何在你体内布下天罗地网般的神经细胞，并且如何在神经末梢和中枢神经之间通过丝状神经进行信号传递呢？

自从生物学成为一门科学以来的200年中，这个发育过程就一直是一个未解之谜。 现在因为人们已经取得了两项重大突破，所以这个谜团开始被人们弄清楚了。第一项突破是1953年在人类细胞核心发现了遗传基因──DNA结构。 这导致人们在理解发育中胚胎细胞的生长和命运是如何受基因指挥方面有了飞跃性的进步。第二项突破是最近才取得的。因为对人类胚胎进行研究既有道德上的困难，又有科学上的不便，所以生物学家们主要以果蝇等简单的有机体作为研究对象。1984 年， 生物学家们在研究果蝇时发现了他们称之为HOMEOBOS的DNA片断。这种物质最初是以同源转化基因中的主要成分出现的， 它依一定的顺序排列， 能限定身体部位的形成。 他们发现， 在所有动物每个形成身体的基因中，HOMEOBOX都一样。1990年，研究人员认识到HOMEOBOX是基本基因开关的一部分，以级联的方式打开其他基因，从而将一开始毫无特色的细胞训练成它们最终要担当的成千上万个角色。人们进而还发现含有HOMEOBOX的基因可以在所有的动物间移植。所以对低等动物的研究也是通向探索形态形成之秘密的大道。

现在，人们对人体形态形成的认识达到了这样的程度：受精卵中含有一种蛋白质，它能打开遗传基因，而这些基因又能打开其他的制造蛋白质的基因，这些蛋白质承担了把简单的受精卵发育成复杂的生命的工程。