第一章細(xì)胞命運(yùn)的決定

動(dòng)物有機(jī)體是由多種類(lèi)型的分化細(xì)胞(specializedcell)

組成的。分化細(xì)胞不僅形態(tài)多樣，而且功能各異。現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五部分已分化細(xì)胞的類(lèi)型、特征產(chǎn)物及其功能現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五細(xì)胞定型和分化從單個(gè)全能的受精卵產(chǎn)生各種類(lèi)型細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程叫細(xì)胞分化（celldifferentiation）。已分化的細(xì)胞不但具有一定的形態(tài)和合成特異的產(chǎn)物，而且行使特異的功能。細(xì)胞在分化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，使細(xì)胞朝特定方向發(fā)展，這一過(guò)程稱(chēng)為定型（commitment）。定型可進(jìn)一步分為特化（specification）和決定（determination）兩個(gè)時(shí)相。現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五細(xì)胞定型的兩個(gè)時(shí)相當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或者組織放在中性環(huán)境（neutralenvironment）如培養(yǎng)皿中可以自主分化時(shí)，就可以說(shuō)這個(gè)細(xì)胞或組織已經(jīng)特化（specialized）了。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在胚胎另一個(gè)部位可以自主分化時(shí)，就可以說(shuō)這個(gè)細(xì)胞或組織已經(jīng)決定（determined）了。現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五已特化的細(xì)胞或組織的發(fā)育命運(yùn)是可逆的。如果把已特化的細(xì)胞或組織移植到胚胎不同的部位，它就會(huì)分化成不同的組織。相比之下，已決定的細(xì)胞或組織的發(fā)育命運(yùn)是不可逆的。在細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，定型和分化是兩個(gè)相互關(guān)連的過(guò)程。在胚胎早期發(fā)育過(guò)程中，某一組織或器官的原基（anlage）首先必需獲得定型，然后才能向預(yù)定的方向發(fā)育，也就是分化，形成相應(yīng)的組織或器官。現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五胚胎細(xì)胞的定型有兩種主要方式：1、通過(guò)胞質(zhì)隔離(cytoplasmicsegregation)實(shí)現(xiàn)的。卵裂時(shí)，受精卵內(nèi)特定的細(xì)胞質(zhì)分離到特定的分裂球中，裂球中所含有的特定胞質(zhì)決定它發(fā)育成哪一類(lèi)細(xì)胞，細(xì)胞命運(yùn)的決定與臨近的細(xì)胞無(wú)關(guān)。這種定型方式稱(chēng)為自主特化（autonomousspecification）。以細(xì)胞自主特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式稱(chēng)為鑲嵌型發(fā)育(mosaicdevelopment)，或自主性發(fā)育，整體胚胎好像是自我分化的各部分的總和。（櫛水母、環(huán)節(jié)動(dòng)物、線蟲(chóng)、軟體動(dòng)物、海鞘）現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五2、細(xì)胞定型是通過(guò)胚胎誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的。胚胎發(fā)育過(guò)程中，相鄰細(xì)胞或組織之間通過(guò)相互作用，決定其中一方或雙方的分化方向，也就是發(fā)育命運(yùn)。初始階段，細(xì)胞可能具有不止一種分化潛能，和鄰近細(xì)胞或組織的相互作用逐漸限制了它們的發(fā)育命運(yùn)，使它們只能朝一定的方向分化。細(xì)胞命運(yùn)的這種定型方式稱(chēng)為有條件特化(conditionalspecification)或漸進(jìn)特化(progressivespecification)或依賴(lài)型特化(dependentspecification)?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五對(duì)細(xì)胞呈有條件特化的胚胎來(lái)說(shuō)，如果在胚胎發(fā)育的早期將一個(gè)分裂球從整體胚胎上分離，那么剩余的胚胎細(xì)胞可以改變發(fā)育命運(yùn)，填補(bǔ)所留下的空缺。以細(xì)胞有條件特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式稱(chēng)為調(diào)整型發(fā)育（Regulativedevelopment）模式（海膽、兩棲類(lèi)、魚(yú)類(lèi)等）。現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五任何動(dòng)物胚胎發(fā)育中都存在自主特化和有條件特化兩種細(xì)胞定型方式，只是程度大小不同而已。一般來(lái)說(shuō)，在多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中，主要是細(xì)胞自主特化在發(fā)生作用，細(xì)胞有條件特化次之；而在脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中則相反，主要是細(xì)胞有條件特化在發(fā)生作用，細(xì)胞自主特化次之?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五一、形態(tài)發(fā)生決定子形態(tài)發(fā)生決定子(Morphogeneticdeterminant)也稱(chēng)為成形素(Morphogen)或胞質(zhì)決定子(Cytoplasmicdeterminant)，是指胚胎細(xì)胞中存在的決定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的物質(zhì)。大量研究證明，不論是以鑲嵌型發(fā)育為主還是以調(diào)整型發(fā)育為主，形態(tài)發(fā)生決定子廣泛存在于各種動(dòng)物的卵子細(xì)胞質(zhì)中。第一節(jié)細(xì)胞命運(yùn)通過(guò)形態(tài)發(fā)生決定子自主特化現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海鞘胚胎是依據(jù)卵內(nèi)貯存信息進(jìn)行自我分化的鑲嵌體。海鞘胚胎卵裂時(shí)，不同的細(xì)胞接受不同區(qū)域的卵細(xì)胞質(zhì)。不同區(qū)域的卵細(xì)胞質(zhì)含有不同的形態(tài)發(fā)生決定子，能夠使細(xì)胞朝一定的方向分化。某些海鞘卵細(xì)胞質(zhì)不同區(qū)域具有不同的顏色，卵子受精時(shí)不同區(qū)域的細(xì)胞質(zhì)分配到不同的裂球中。現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Conklin(1905)通過(guò)跟蹤柄海鞘裂球的發(fā)育命運(yùn)發(fā)現(xiàn)：不同區(qū)域的卵細(xì)胞質(zhì)分別與未來(lái)胚胎特定的發(fā)育命運(yùn)相聯(lián)系。黃色新月區(qū)含有黃色細(xì)胞質(zhì)，稱(chēng)為肌質(zhì)(myoplasm)，將來(lái)形成肌細(xì)胞。灰色新月區(qū)含有灰色細(xì)胞質(zhì)，將來(lái)形成脊索和神經(jīng)管。動(dòng)物極部分含透明細(xì)胞質(zhì)，將來(lái)形成幼蟲(chóng)表皮?；疑腰S區(qū)含大量灰色的卵黃，將來(lái)形成幼蟲(chóng)消化道?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海鞘不同胞質(zhì)決定子的鑲嵌分布?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Reverberi和Minganti(1946)證明海鞘裂球的發(fā)育命運(yùn)在8細(xì)胞期已經(jīng)決定，此時(shí)的裂球分離后能夠自我分化。不過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育例外，只有當(dāng)動(dòng)物極前面一對(duì)裂球a4.2和植物極前面一對(duì)裂球A4.1配合后，才形成神經(jīng)組織。在海鞘這樣嚴(yán)格的鑲嵌型發(fā)育胚胎中，也存在著裂球之間相互作用決定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的漸進(jìn)決定作用。Ortolani(1959)證明海鞘外胚層細(xì)胞直到64細(xì)胞期時(shí)尚未定型發(fā)育成神經(jīng)組織。現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Whittaker用玻針?lè)磸?fù)擠壓，使海鞘的分裂溝退化，而形成新的分裂溝，部分肌質(zhì)即黃色新月區(qū)胞質(zhì)便轉(zhuǎn)移到預(yù)定外胚層細(xì)胞中。肌質(zhì)轉(zhuǎn)移到預(yù)定非肌細(xì)胞后，也能產(chǎn)生肌肉。現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五我國(guó)學(xué)者童第周(1977)在海鞘卵子受精后把受精卵一分為二。其中一個(gè)無(wú)核卵塊作為受體，分別把原腸胚或尾芽期幼蟲(chóng)的外胚層、中胚層和內(nèi)胚層的細(xì)胞核移植到受體中。結(jié)果所形成的組織總是和無(wú)核卵塊含有的細(xì)胞質(zhì)組分有關(guān)，與細(xì)胞核無(wú)關(guān)。上面所有實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明卵細(xì)胞質(zhì)中存在某些形態(tài)發(fā)生決定子，能夠決定細(xì)胞朝一定方向分化，形成一定組織結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五除了海鞘屬于典型的鑲嵌型發(fā)育外，典型的鑲嵌型發(fā)育的胚胎還有櫛水母(ctenophores)、環(huán)節(jié)動(dòng)物(annelids)、線蟲(chóng)(nematodes)和軟體動(dòng)物(molluscs)等。另一方面，海膽、兩棲類(lèi)和魚(yú)類(lèi)等動(dòng)物的胚胎屬于典型的調(diào)整型發(fā)育胚胎。在這些呈典型的調(diào)整型發(fā)育的動(dòng)物卵子細(xì)胞質(zhì)中，也存在著形態(tài)發(fā)生決定子。形態(tài)發(fā)生決定子廣泛存在于各種動(dòng)物的卵子細(xì)胞質(zhì)中。現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五形態(tài)發(fā)生決定子在卵細(xì)胞質(zhì)中呈一定形式分布，受精時(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，被分隔到一定區(qū)域，并在卵裂時(shí)分配到特定的裂球中，決定裂球的發(fā)育命運(yùn)。這一現(xiàn)象稱(chēng)為胞質(zhì)定域（cytoplasmiclocalization）。胞質(zhì)定域也稱(chēng)為胞質(zhì)隔離（cytoplasmicsegregation）或胞質(zhì)區(qū)域化（cytoplasmicregionalization）或胞質(zhì)重排（cytoplasmicrearrangement）。二、胞質(zhì)定域現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五(一)、海鞘海鞘肌肉、內(nèi)胚層、表皮和前后軸也與胞質(zhì)定域有關(guān)表皮決定子在受精過(guò)程中遷移到卵子動(dòng)物極頂部(apicalregion)，卵裂時(shí)進(jìn)入動(dòng)物極裂球中。內(nèi)胚層決定子在受精過(guò)程中遷移到卵子植物極半球，卵裂時(shí)進(jìn)入植物極裂球中。海鞘受精卵植物極后端胞質(zhì)(posteriorvegetalcytoplasm，PVC)相對(duì)于其余部分細(xì)胞質(zhì)呈“顯性”。把一個(gè)受精卵的PVC移植到另一個(gè)去除PVC的受精卵的前端，受體卵原來(lái)的前端便發(fā)育成新的后端，而原來(lái)的后端(去除了PVC)則發(fā)育為前端?，F(xiàn)在是19頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海鞘肌肉、內(nèi)胚層和表皮三種胞質(zhì)決定子的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海鞘胚胎后端的發(fā)育命運(yùn)由卵細(xì)胞質(zhì)中特定的胞質(zhì)決定子決定，而前端的發(fā)育命運(yùn)則由缺乏PVC所決定?？傊?，海鞘卵子受精時(shí)，卵質(zhì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生獨(dú)特的胞質(zhì)區(qū)域；不同的胞質(zhì)區(qū)域含有不同的形態(tài)發(fā)生決定子，并在卵裂時(shí)分配到不同的裂球中?，F(xiàn)在是21頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五(二)、軟體動(dòng)物Wilson把帽貝（Patellacoerulea）早期裂球分離，發(fā)現(xiàn)分離裂球不僅發(fā)育命運(yùn)而且分裂速度和分裂方式都和留在完整胚胎內(nèi)的相同裂球一樣。分離裂球本身不但含有決定分裂節(jié)奏和分裂方式所必需的全部物質(zhì)，而且還含有不依賴(lài)于胚胎其他細(xì)胞而進(jìn)行自我分化所必需的全部物質(zhì)?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五帽貝成纖毛細(xì)胞（trochoblastcell）的分化現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五某些呈螺旋卵裂的胚胎（主要是軟體動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物）在第一次卵裂時(shí)卵子植物極部分形成一個(gè)胞質(zhì)凸起，稱(chēng)為極葉（polarlobe）。第一次卵裂結(jié)束時(shí)，極葉縮回。第二次卵裂開(kāi)始前，極葉再次凸起，第二次卵裂完成時(shí)，再次縮回，此后極葉的出現(xiàn)就不明顯了。極葉的形成是卵裂期間一種過(guò)渡性的形態(tài)變化，是卵內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)所引起的。現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五軟體動(dòng)物的極葉。A，第一次卵裂前極葉的掃描電鏡照片；B，三葉期胚胎的極葉?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Dentalium卵裂過(guò)程中極葉凸出和縮回各發(fā)生兩次現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五去除極葉，剩下的裂球雖然能正常分裂，但是不能形成正常的擔(dān)輪幼蟲(chóng)（trochophorelarva），而是發(fā)育成缺乏中胚層器官－肌肉、口、殼腺和足的幼蟲(chóng)。因此Wilson認(rèn)為極葉中含有控制D裂球特定分裂節(jié)奏、分裂方式以及中胚層分化所必需的決定子。如果吸除極葉區(qū)胞質(zhì)，胚胎發(fā)育正常；將極葉胞質(zhì)吸取并注射到B細(xì)胞中，未見(jiàn)B細(xì)胞產(chǎn)生中胚層結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五推測(cè)：形態(tài)發(fā)生決定子可能位于該區(qū)域皮質(zhì)部的胞質(zhì)或細(xì)胞骨架上，卵子可擴(kuò)散的細(xì)胞質(zhì)（diffusiblecytoplasm）不含形態(tài)發(fā)生決定子。殼腺是中胚層細(xì)胞誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞形成的。中胚層不存在時(shí)，便沒(méi)有誘導(dǎo)者誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞形成殼腺。這是鑲嵌型發(fā)育胚胎中也存在細(xì)胞間相互作用決定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的又一例證。現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五用細(xì)胞松弛素（cytochalasin）抑制極葉形成將形成兩個(gè)聯(lián)體胚胎。極葉還含有決定胚胎背腹軸形成的物質(zhì)?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五(三)、線蟲(chóng)最常見(jiàn)的形態(tài)發(fā)生決定子可能要算生殖細(xì)胞決定子。即使在蛙類(lèi)等的調(diào)整型卵子中也存在著生殖細(xì)胞決定子。生殖細(xì)胞決定子在卵裂時(shí)分配到一定的裂球中，并決定這些裂球發(fā)育成生殖細(xì)胞?，F(xiàn)在是30頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五副蛔蟲(chóng)(馬蛔蟲(chóng)，Parascarisaequorum)第一次卵裂形成的動(dòng)物極裂球發(fā)生染色體消減(chromosomediminution)，而植物極裂球仍保持正常數(shù)目的染色體。第二次卵裂形成的兩個(gè)植物極裂球開(kāi)始都有正常數(shù)目的染色體，后來(lái)靠近動(dòng)物極裂球的染色體在下一次卵裂前又發(fā)生消減。只有一個(gè)最靠近植物極的裂球含有全數(shù)染色體(全套基因)。全數(shù)染色體只存在于將來(lái)形成生殖細(xì)胞的裂球里?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五副蛔蟲(chóng)正常受精卵（A）和經(jīng)離心處理的受精卵（B）分裂時(shí)生殖質(zhì)的分布?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五據(jù)此，Boveri認(rèn)為副蛔蟲(chóng)卵子植物極胞質(zhì)中含有某些物質(zhì)能保護(hù)細(xì)胞核染色體不發(fā)生消減，并決定有關(guān)裂球形成生殖細(xì)胞。副蛔蟲(chóng)卵子植物極胞質(zhì)中所含的能決定生殖細(xì)胞形成的物質(zhì)叫生殖質(zhì)（germplasm）?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五秀麗隱桿線蟲(chóng)胚胎細(xì)胞命運(yùn)主要由卵內(nèi)細(xì)胞質(zhì)決定，而不是由鄰近細(xì)胞間相互作用決定。其胚胎中發(fā)現(xiàn)的SKN－1蛋白質(zhì)就很可能是一種“轉(zhuǎn)錄因子”樣形態(tài)發(fā)生決定子。SKN-1可能通過(guò)激活P1裂球及其產(chǎn)生的EMS和P2兩裂球中的某些特定基因，從而決定它們的發(fā)育命運(yùn)。咽部細(xì)胞命運(yùn)可以通過(guò)分離到這些裂球中的母源性因子（maternalfactor）自主決定?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五skn-1突變體中腸和咽部的缺陷現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五把SKN-1功能限制在4細(xì)胞期的EMS裂球中是通過(guò)pie-1(pharyngealandintestinalexcess)和mex-1(muscleexcess)兩個(gè)基因的活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)MEX-1和PIE-1可以單獨(dú)發(fā)揮作用。MEX-1在第一次卵裂時(shí)使SKN-1不對(duì)稱(chēng)地分布于P1卵裂球中，而PIE-1在第二次卵裂時(shí)使SKN-1不對(duì)稱(chēng)地分布于EMS裂球中。SKN-1是MS裂球形成必需的，缺乏SKN-1的胚胎不能產(chǎn)生咽?，F(xiàn)在是37頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五野生型和突變型胚胎中MS細(xì)胞決定模型現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)一般認(rèn)為形態(tài)發(fā)生決定子可能是某些特異性蛋白質(zhì)或mRNA等生物大分子物質(zhì)，它們可以激活或抑制某些基因表達(dá)，從而決定細(xì)胞的分化方向。形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)和作用方式在海鞘和果蠅中研究較為深入?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海鞘胚胎中可能含有兩類(lèi)形態(tài)發(fā)生決定子。第一類(lèi)是可以激活某些基因(乙酰膽堿酯酶基因)轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)，因?yàn)楹Ｇ逝咛ブ卸鄶?shù)組織特異性結(jié)構(gòu)的形成都對(duì)轉(zhuǎn)錄抑制劑敏感；第二類(lèi)可能是以mRNA的形式存在于卵內(nèi)一定的區(qū)域，在卵裂時(shí)分布到預(yù)定的裂球中，因?yàn)閷?duì)蛋白合成抑制劑敏感。現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五果蠅極質(zhì)果蠅卵子極粒已被分離出來(lái)，它主要由蛋白質(zhì)和RNA組成。生殖質(zhì)(極質(zhì))的組分之一是gcl(germcell-less)基因轉(zhuǎn)錄的mRNA。野生型gcl基因在果蠅卵巢的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，通過(guò)環(huán)管(ringcanal)運(yùn)至卵子中。gclmRNA一旦進(jìn)入卵子，便進(jìn)一步遷移到卵子的最后端，定位于稱(chēng)為極質(zhì)的細(xì)胞質(zhì)中?，F(xiàn)在是41頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五生殖細(xì)胞決定子的另一種可能是Nanos蛋白。NanosmRNA蛋白位于卵子后端，Nanos蛋白是果蠅形成腹部所必需。缺乏Nanos蛋白的極細(xì)胞不能遷移到生殖腺中，因而不能發(fā)育成生殖細(xì)胞。生殖質(zhì)可能含有非可譯RNA，也稱(chēng)極粒組分。oskar基因在果蠅極質(zhì)的形成和裝配過(guò)程中起著極其重要的調(diào)控作用。Oskar基因?qū)⑵鋗RNA定位于胚胎的后極?，F(xiàn)在是42頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五有些母體效應(yīng)基因(maternaleffectgene)的表達(dá)對(duì)于果蠅極質(zhì)的形成具有重要的作用。至少有7種基因的突變會(huì)導(dǎo)致果蠅不能形成極質(zhì)，不能形成生殖細(xì)胞，因此是不育(sterile)的?，F(xiàn)在是43頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五A.staufen基因內(nèi)應(yīng)在oskar基因之前行使功能，并影響oskar基因的表達(dá)。B.研究明了的影響果蠅生殖細(xì)胞發(fā)生的基因的作用順序?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五在調(diào)整型發(fā)育過(guò)程中，胚軸和細(xì)胞的命運(yùn)由胚胎細(xì)胞相互作用決定。胚胎一部分細(xì)胞對(duì)鄰近另一部分細(xì)胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用，即胚胎誘導(dǎo)（embryonicinduction）

，是決定胚胎細(xì)胞分化方向的一個(gè)極重要的方面。胚胎誘導(dǎo)決定細(xì)胞分化方向觀念的形成是隨著發(fā)育鑲嵌理論（mosaictheory）片面性的發(fā)現(xiàn)而逐漸發(fā)展起來(lái)的。第二節(jié)細(xì)胞命運(yùn)通過(guò)相互作用漸進(jìn)特化-胚胎誘導(dǎo)現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五一、種質(zhì)學(xué)說(shuō)的驗(yàn)證19世紀(jì)末，德國(guó)學(xué)者AugustWeismann根據(jù)受精和減數(shù)分裂過(guò)程中染色體數(shù)目的變化，提出了解釋細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說(shuō)（germplasmtheory）。Weismann的種質(zhì)學(xué)說(shuō)將組成有機(jī)體的細(xì)胞分為兩類(lèi)：體細(xì)胞（somaticcell）和生殖細(xì)胞（germcell）。體細(xì)胞是從生殖細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，是各種各樣的，隨個(gè)體的死亡而死亡。而生殖細(xì)胞完全不同于體細(xì)胞，是世代相傳的，是永生的（immortality），不受體細(xì)胞和環(huán)境的影響?，F(xiàn)在是46頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Weismann的種質(zhì)學(xué)說(shuō)，生殖細(xì)胞產(chǎn)生分化的體細(xì)胞和新的生殖細(xì)胞。現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Weismann理論的核心強(qiáng)調(diào)早期的卵裂必須為不對(duì)稱(chēng)卵裂。卵裂結(jié)果產(chǎn)生的子細(xì)胞彼此之間是完全不同的。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Weismann提出細(xì)胞的決定和分化是由核決定子分配到不同的細(xì)胞而實(shí)現(xiàn)的。那么，就可以推論：1.不同的胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核應(yīng)該有本質(zhì)上的差異;2.如果擾亂受精卵的卵裂過(guò)程,必然導(dǎo)致核決定子在細(xì)胞之間分布不正常,從而引起不正常發(fā)育。現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五WilhelmRoux：鑲嵌型發(fā)育

德國(guó)胚胎學(xué)家WihelmRoux的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明蛙的發(fā)育為鑲嵌型發(fā)育，正好和Weismann假設(shè)預(yù)期的結(jié)果吻合。

現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五J.F.McClendon證實(shí)，Roux實(shí)驗(yàn)中蛙呈鑲嵌型發(fā)育的結(jié)果純粹是實(shí)驗(yàn)的假象（缺損實(shí)驗(yàn)）。壞死裂球的內(nèi)部或者表面某些物質(zhì)仍然能夠和存活的裂球進(jìn)行交流，從而影響后者的發(fā)育。但Roux在蛙胚上的一系列實(shí)驗(yàn)開(kāi)創(chuàng)了用實(shí)驗(yàn)方法研究胚胎學(xué)的先例。McClendon1910年，把蛙胚兩裂球分開(kāi)，均可發(fā)育成完整的幼體。現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五二海膽的調(diào)整型發(fā)育

HansDriesch采用分離實(shí)驗(yàn)（isolationexperiment）的方法，即通過(guò)劇烈的搖晃將海膽胚胎裂球分開(kāi)培養(yǎng)。結(jié)果表明，2-細(xì)胞或4-細(xì)胞期時(shí)，分開(kāi)的海膽裂球不是自我分化成胚胎的某一部分，而是通過(guò)調(diào)整發(fā)育成一個(gè)完整的有機(jī)體。這一類(lèi)型的發(fā)育稱(chēng)為調(diào)整型發(fā)育。Driesch實(shí)驗(yàn)表明胚胎細(xì)胞核在卵裂過(guò)程中并未出現(xiàn)本質(zhì)上的差異，不存在所謂核決定子不均等分布的現(xiàn)象。現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Figure3.15.Driesch'sdemonstrationofregulativedevelopment.(A)Anintact4-cellseaurchinembryogeneratesanormalpluteuslarva.(B)Whenoneremovesthe4-cellembryofromitsfertilizationenvelopeandisolateseachofthefourcells,eachcellcanformasmaller,butnormal,pluteuslarva.(Alllarvaearedrawntothesamescale.)Notethatthefourlarvaederivedinthiswayarenotidentical,despitetheirabilitytogenerateallthenecessarycelltypes.Suchvariationsarealsoseeninadultseaurchinsformedinthisway(Marcus1979).(PhotographcourtesyofG.Watchmaker.)HansDriesch:調(diào)整型發(fā)育-1893年，分離實(shí)驗(yàn)（isolationexperiment）現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五

Driesch將海膽放在兩塊玻璃片之間輕輕擠壓，改變第三次分裂面，使第三次卵裂由緯裂變?yōu)榻?jīng)裂。這樣一來(lái)，正常情況下本應(yīng)該分配到內(nèi)胚層中的細(xì)胞核可能分配到外胚層細(xì)胞中，卵裂過(guò)程被擾亂，但是仍然得到正常的胚胎。Driesch由此得出結(jié)論，裂球在整體胚胎中的位置總體上可以決定其發(fā)育的結(jié)果?，F(xiàn)在是54頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Driesch有關(guān)海膽裂球分離和壓板改變分裂面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，Weismann和Roux兩人有關(guān)細(xì)胞分化是核決定子不均等分離引起的假設(shè)是錯(cuò)誤的。Driesch的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海膽分離裂球的預(yù)期潛能（prospectivepotency）大于預(yù)期命運(yùn)（prospectivefate）。海膽胚胎是一個(gè)和諧等能系統(tǒng)（harmoniousequipotentialsystem），它把獨(dú)立自主發(fā)育成完整胚胎的各部分組織在一起協(xié)調(diào)作用發(fā)育成單個(gè)完整的有機(jī)體?，F(xiàn)在是55頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五再者，Driesch認(rèn)為細(xì)胞核在胚胎發(fā)育中的命運(yùn)只取決于它在胚胎內(nèi)的位置。在此基礎(chǔ)上，Driesch提出了發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)相互作用假說(shuō)。當(dāng)代實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)研究結(jié)果表明，哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育也具有調(diào)整能力。兩個(gè)或更多個(gè)小鼠早期胚胎融合后，仍能正常發(fā)育。在小鼠或兔子胚胎2-細(xì)胞期，毀壞其中一個(gè)裂球，移植到母體子宮內(nèi)，也能正常發(fā)育?，F(xiàn)在是56頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五SvenH?rstadius：雙梯度模型Driesch裂球分離實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論也不是百分之百正確。許多動(dòng)物胚胎在很大程度上呈鑲嵌型發(fā)育，即使海膽胚胎也不是由完全等能的細(xì)胞組成的集合體，不是百分之百呈調(diào)整型發(fā)育。瑞典學(xué)者SvenH?rstadius將海膽8細(xì)胞胚胎沿垂直于赤道面切割成兩部分，使其發(fā)育，獲得了和分離實(shí)驗(yàn)相似的結(jié)果。將8-細(xì)胞期海膽胚胎沿赤道分開(kāi)成動(dòng)物極和植物極兩部分時(shí)，兩部分都不能發(fā)育成完整幼蟲(chóng)。現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五SvenH?rstadius的裂球分離實(shí)驗(yàn)證明海膽胚胎在一定程度上呈鑲嵌型發(fā)育，至少沿動(dòng)植物極軸是如此。現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五海膽64細(xì)胞期胚胎各部分細(xì)胞的組合發(fā)育（Horstadius,1939）。A，正常發(fā)育；B，分離的動(dòng)物半球的發(fā)育；C，動(dòng)物半球與veg1細(xì)胞的組合發(fā)育；D，動(dòng)物半球與veg2細(xì)胞的組合發(fā)育；E，動(dòng)物半球與小裂球的組合發(fā)育。在每一種組合中，都有細(xì)胞相互作用而改變?cè)ǖ陌l(fā)育命運(yùn)的現(xiàn)象?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五結(jié)論植物極細(xì)胞具有抑制動(dòng)物極化的能力。抑制動(dòng)物極化的作用稱(chēng)為植物極化；小裂球比veg2、veg2比veg1具有更強(qiáng)的抑制動(dòng)物極化的能力；海膽胚胎中植物極化的能力從植物極到動(dòng)物極遞減現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五結(jié)論：海膽胚胎中還存在一個(gè)動(dòng)物極化梯度（沿動(dòng)物極到植物極遞減）海膽32細(xì)胞時(shí)：?jiǎn)为?dú)培養(yǎng)每一層細(xì)胞，an1、an2、veg1→永久囊胚；veg2→出現(xiàn)植物極化將每層細(xì)胞分別于1，2，4個(gè)小分裂球組合培養(yǎng)；

an1+4個(gè)小分裂球→正常幼蟲(chóng)；an2+2個(gè)小分裂球→正常幼蟲(chóng)；an2+4個(gè)小分裂球→幼蟲(chóng)具膨大的消化管veg1+1個(gè)小分裂球→幼蟲(chóng)消化管異常膨大現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五Horstandius所示的動(dòng)物極化梯度現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五由海膽胚胎32-細(xì)胞期兩極細(xì)胞和中間兩層細(xì)胞形成的長(zhǎng)腕幼蟲(chóng)現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五總結(jié)：1、海膽胚胎存在植物極化和動(dòng)物極化兩個(gè)對(duì)立的梯度；其正常發(fā)育依賴(lài)于兩個(gè)梯度的平衡；某些蛋白抑制劑（重金屬、NaSCN和伊萬(wàn)斯藍(lán)）可減弱植物極化因子的作用，而某些呼吸抑制劑（CO、KCN、NaN3、Li+）可減弱動(dòng)物極化因子的作用。2、裂球的預(yù)期命運(yùn)只要還未決定，都是可以調(diào)整的。裂球的發(fā)育命運(yùn)一旦由于動(dòng)物極細(xì)胞質(zhì)和植物極細(xì)胞質(zhì)彼此分裂而決定下來(lái)，便失去調(diào)整能力。即使在調(diào)整型發(fā)育的胚胎中，總會(huì)從某一時(shí)期開(kāi)始，胚胎細(xì)胞的發(fā)育潛能逐漸受到限制。3、海膽胚胎在32細(xì)胞以后，多數(shù)裂球不能再形成完整胚胎。現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五兩棲動(dòng)物的調(diào)整型發(fā)育Spemann（1938）發(fā)現(xiàn)在蠑螈的發(fā)育中也存在調(diào)整型發(fā)育的情況。蠑螈受精卵的結(jié)扎實(shí)驗(yàn)說(shuō)明兩棲類(lèi)早期胚胎的細(xì)胞核具有遺傳上的等同性（geneticallyidentical）。現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有72頁(yè)\編輯于星期五但當(dāng)Spemann沿著與