第一章 細(xì)胞命運(yùn)的決定

部分已分化細(xì)胞的類型、特征產(chǎn)物及其功能動(dòng)物有機(jī)體是由分化細(xì)胞（specializedcell）組成的。分化細(xì)胞不僅形態(tài)多樣，而且功能各異。當(dāng)前第1頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)在早期胚胎中，卵裂球的發(fā)育命運(yùn)是沒有決定（determination）的。隨著胚胎的發(fā)育，不同卵裂球受本身內(nèi)在因素及環(huán)境條件的影響，其發(fā)育命運(yùn)被確定下來(lái)，分化為內(nèi)胚層、中胚層或外胚層細(xì)胞。當(dāng)前第2頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)對(duì)每一個(gè)卵裂球進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)追蹤不同卵裂球的發(fā)育過(guò)程，可在囊胚表面劃定不同的區(qū)域，顯示每一區(qū)域細(xì)胞的發(fā)育趨向，這樣的分區(qū)圖稱為發(fā)育命運(yùn)圖（fatemap）。當(dāng)前第3頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)爪蟾早期胚胎發(fā)育命運(yùn)圖的確定。熒光標(biāo)記的C3裂球在尾芽期胚胎中形成一側(cè)的中胚層細(xì)胞。當(dāng)前第4頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)命運(yùn)圖反映了胚胎在發(fā)育過(guò)程中各區(qū)域細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不是細(xì)胞的分化情況。特化圖（specificationmap）卻可以在一定程度上反映出細(xì)胞的分化情況。

特化圖是將囊胚切成小塊，每小塊分別在簡(jiǎn)單培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察它們形成哪一種組織。當(dāng)前第5頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)爪蟾晚期囊胚的特化圖外胚層區(qū)細(xì)胞還沒有分化為預(yù)定神經(jīng)細(xì)胞，中胚層區(qū)細(xì)胞還沒有分化為預(yù)定肌肉細(xì)胞。當(dāng)前第6頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)爪蟾晚期囊胚命運(yùn)圖和特化圖的比較。脊索的命運(yùn)圖和特化圖基本相當(dāng)，其他中胚層區(qū)的特化還沒有發(fā)生。當(dāng)前第7頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)不同脊椎動(dòng)物命運(yùn)圖中各胚層所在區(qū)域及原腸運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)胞內(nèi)移位點(diǎn)具有很強(qiáng)的相似性，意味著不同動(dòng)物可能有相同的細(xì)胞分化機(jī)制。命運(yùn)圖不能反映出早期胚胎細(xì)胞的全部潛能，此時(shí)脊椎動(dòng)物的胚胎仍然有很強(qiáng)的發(fā)育調(diào)整能力。當(dāng)前第8頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)脊椎動(dòng)物胚胎在各自相當(dāng)發(fā)育階段的命運(yùn)圖之比較。當(dāng)前第9頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)

細(xì)胞命運(yùn)通過(guò)形態(tài)發(fā)生

決定子自主特化當(dāng)前第10頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)細(xì)胞定型和分化從單個(gè)全能的受精卵產(chǎn)生各種類型細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程叫細(xì)胞分化（celldifferentiation）。細(xì)胞在分化之前，會(huì)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)程稱為定型（commitment）。已定型細(xì)胞細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)已經(jīng)受到嚴(yán)格的限制。當(dāng)前第11頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Slack（1991）建議將定型分為特化（specification）和決定（determination）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)胞或組織發(fā)育命運(yùn)已經(jīng)特化（specialized）

**當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在胚胎另一個(gè)部位培養(yǎng)可以自主分化時(shí)，可以說(shuō)這個(gè)細(xì)胞或組織已經(jīng)決定（determined）。當(dāng)前第12頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)細(xì)胞或者組織發(fā)育命運(yùn)的特化和決定當(dāng)前第13頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。已決定的細(xì)胞或組織的發(fā)育命運(yùn)是不可逆的。如果把已決定的細(xì)胞或者組織移植到胚胎的不同部位，它只會(huì)分化為同一種組織。當(dāng)前第14頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)脊椎動(dòng)物骨骼肌分化的主要特征當(dāng)前第15頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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，形成特定的組織或器官。當(dāng)前第16頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)胚胎細(xì)胞的定型有兩種主要方式：細(xì)胞定型是通過(guò)胞質(zhì)隔離（cytoplasmicsegregation）實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞定型是通過(guò)胚胎誘導(dǎo)（embryonicinduction）實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前第17頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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)育模式稱為鑲嵌型發(fā)育（mosaicdevelopment），或自主性發(fā)育。自主特化與鑲嵌型發(fā)育當(dāng)前第18頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)柄海鞘的發(fā)育為一種典型的鑲嵌型發(fā)育，其卵裂球的發(fā)育命運(yùn)是由細(xì)胞質(zhì)中儲(chǔ)存的卵源性形態(tài)發(fā)生決定子決定的。柄海鞘的胚胎發(fā)育為鑲嵌型，但實(shí)際上不同的卵裂球之間依然存在著相互誘導(dǎo)作用。其外胚層區(qū)域直到64細(xì)胞期時(shí)還沒有“神經(jīng)化”，顯然外胚層細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)不僅僅是由胞質(zhì)決定子決定的。當(dāng)前第19頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘（Phallusiamammillata）受精時(shí)胞質(zhì)定域的分離當(dāng)前第20頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)柄海鞘的鑲嵌型發(fā)育。當(dāng)8細(xì)胞期胚胎中的4對(duì)卵裂球被分離后，每對(duì)卵裂球只能發(fā)育為部分結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第21頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘分裂球的決定譜系當(dāng)前第22頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)在發(fā)育的初始階段，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)的這種定型方式稱為漸進(jìn)特化（progressivespecification）或有條件特化（conditionalspecification）或依賴型特化（dependentspecification）。以細(xì)胞有條件特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式稱為調(diào)整型發(fā)育（regulativedevelopment）。漸進(jìn)特化與調(diào)整型發(fā)育當(dāng)前第23頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。海膽的發(fā)育是典型的調(diào)整型發(fā)育。當(dāng)前第24頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽各卵裂球的發(fā)育命運(yùn)圖當(dāng)前第25頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Driesch的海膽胚胎分離發(fā)育實(shí)驗(yàn)。A，正常長(zhǎng)腕幼蟲，B，單個(gè)胚胎細(xì)胞發(fā)育而成的長(zhǎng)腕幼蟲。當(dāng)前第26頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽胚胎除了具有典型的調(diào)整型發(fā)育特點(diǎn)之外，也顯示出某些鑲嵌型的特點(diǎn)。當(dāng)前第27頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)半個(gè)8細(xì)胞期海膽胚胎的發(fā)育。A，沿赤道面將胚胎分為兩半，B，沿動(dòng)植物極軸將胚胎分為兩半。當(dāng)前第28頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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)物半球與小卵裂球的組合發(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。當(dāng)前第29頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)β-catenin決定海膽植物極細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)。當(dāng)前第30頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第31頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)形態(tài)發(fā)生決定子形態(tài)發(fā)生決定子（morphogeneticdeterminant）也稱為成形素（morphogen）或胞質(zhì)決定子（cytoplasmicdeterminant），存在于卵細(xì)胞質(zhì)中的特殊物質(zhì)，能夠制定細(xì)胞朝一定方向分化，形成特定組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第32頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第33頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘不同胞質(zhì)決定子的運(yùn)動(dòng)比較當(dāng)前第34頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第35頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Whittaker用玻針反復(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。當(dāng)前第36頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘屬于典型的鑲嵌型發(fā)育胚胎。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（nematodes）和軟體動(dòng)物（molluscs）等。海膽、兩棲類和魚類等動(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。當(dāng)前第37頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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)象稱為胞質(zhì)定域（cytoplasmiclocalization）。胞質(zhì)定域也稱為胞質(zhì)隔離（cytoplasmicsegregation）或胞質(zhì)區(qū)域化（cytoplasmicregionalization）或胞質(zhì)重排（cytoplasmicrearrangement）。胞質(zhì)定域當(dāng)前第38頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)一、海鞘在海鞘這樣典型的鑲嵌型發(fā)育的胚胎中，也存在著由細(xì)胞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。童第周等（1977）證明，無(wú)論供體核是取自海鞘原腸胚的外胚層、中胚層還是內(nèi)胚層，只要受體卵塊所含細(xì)胞質(zhì)相同，那么所發(fā)育的胚胎結(jié)構(gòu)就相同。因此，可以推測(cè)，肌質(zhì)等形態(tài)發(fā)生決定子可能選擇性地激活（或抑制）裂球中某些特定基因的表達(dá)，從而決定裂球的發(fā)育命運(yùn)。當(dāng)前第39頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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）相當(dāng)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。當(dāng)前第40頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘肌肉、內(nèi)胚層和表皮三種胞質(zhì)決定子的運(yùn)動(dòng)當(dāng)前第41頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第42頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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)。當(dāng)前第43頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)帽貝成纖毛細(xì)胞（trochoblastcell）的分化當(dāng)前第44頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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，稱為極葉（polarlobe）。第一次卵裂結(jié)束時(shí)，極葉縮回。第二次卵裂開始前，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。當(dāng)前第45頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第46頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Dentalium卵裂過(guò)程中極葉凸出和縮回各發(fā)生兩次當(dāng)前第47頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。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。當(dāng)前第48頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)用細(xì)胞松弛素（cytochalasin）抑制極葉形成將形成兩個(gè)聯(lián)體胚胎當(dāng)前第49頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)三、線蟲最常見的形態(tài)發(fā)生決定子可能要算生殖細(xì)胞決定子。蛙類等的調(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。當(dāng)前第50頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)副蛔蟲（馬蛔蟲，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。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。當(dāng)前第51頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)副蛔蟲正常受精卵（A）和經(jīng)離心處理的受精卵（B）分裂時(shí)生殖質(zhì)的分布。當(dāng)前第52頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)據(jù)此，Boveri認(rèn)為副蛔蟲卵子植物極胞質(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）。當(dāng)前第53頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)昆蟲極質(zhì)和生殖細(xì)胞的特化。兩棲類生殖細(xì)胞的特化林蛙（Ranatemporaria）受精卵的植物極皮層區(qū)域含有特性和果蠅卵中極質(zhì)類似的物質(zhì)，在發(fā)育過(guò)程中流入少數(shù)幾個(gè)預(yù)定內(nèi)胚層細(xì)胞，最終遷移到生殖嵴內(nèi)。用UV照射卵子植物極產(chǎn)生的蝌蚪缺乏生殖細(xì)胞，移植植物極細(xì)胞可使受體胚胎發(fā)育成的蝌蚪是能育的。當(dāng)前第54頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第55頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海鞘胚胎中可能含有兩類形態(tài)發(fā)生決定子。第一類是可以激活某些基因（乙酰膽堿酯酶基因）轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)；第二類可能是以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。探討胚胎的決定狀態(tài)，應(yīng)對(duì)決定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的蛋白質(zhì)或mRNA進(jìn)行分析鑒別。當(dāng)前第56頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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，定位于稱為極質(zhì)的細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)前第57頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。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。當(dāng)前第58頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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8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。當(dāng)前第59頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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6種基因的作用順序。當(dāng)前第60頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)細(xì)胞命運(yùn)通過(guò)相互作用漸進(jìn)特化當(dāng)前第61頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽和脊椎動(dòng)物等后口動(dòng)物。它們的細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)主要取決于它在胚胎中所處的位置，而不是取決于在卵裂時(shí)獲得哪一塊細(xì)胞質(zhì)。胚胎一部分細(xì)胞可以對(duì)鄰近另一部分細(xì)胞施加影響，并決定其分化方向，這種作用稱為胚胎誘導(dǎo)（embryonicinduction），是決定胚胎細(xì)胞分化方向的一個(gè)極重要的方面，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。當(dāng)前第62頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)種質(zhì)學(xué)說(shuō)及驗(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：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，隨個(gè)體的死亡而死亡。而生殖細(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。當(dāng)前第63頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第64頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Weismann的核決定子理論：子代細(xì)胞的決定和分化方向是由核決定子在卵裂過(guò)程中的不對(duì)稱分布決定的。當(dāng)前第65頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Weismann種質(zhì)學(xué)說(shuō)的推論：1.胚胎不同細(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。當(dāng)前第66頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。

當(dāng)前第67頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)但后來(lái)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)（缺損實(shí)驗(yàn)）的假象。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)開創(chuàng)了用實(shí)驗(yàn)方法研究胚胎學(xué)的先例。當(dāng)前第68頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)HansDriesch：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培養(yǎng)。結(jié)果表明，2-細(xì)胞或4-細(xì)胞期時(shí)，分開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。這一類型的發(fā)育稱為調(diào)整型發(fā)育。當(dāng)前第69頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Driesch實(shí)驗(yàn)說(shuō)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，首次證實(shí)胚胎發(fā)育過(guò)程中存在調(diào)整現(xiàn)象。當(dāng)前第70頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽4-細(xì)胞期的每一個(gè)裂球分離后都能形成一個(gè)正常的幼蟲，但體積較小，四個(gè)幼蟲的形狀也略有差異。當(dāng)前第71頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)

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。

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。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。當(dāng)前第72頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)擾亂海膽第三次卵裂過(guò)程，使細(xì)胞核發(fā)生異常分布，并沒有影響胚胎正常發(fā)育。當(dāng)前第73頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Driesch認(rèn)為分裂球在胚胎發(fā)育中的命運(yùn)只取決于它在胚胎內(nèi)的位置，并進(jìn)一步提出了發(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。當(dāng)前第74頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第75頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)SvenH?rstadius：雙梯度模型瑞典學(xué)者SvenH?rstadius將8-細(xì)胞期胚胎沿赤道分開成動(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。將海膽未受精卵沿赤道切割成動(dòng)物極和植物極兩部分，使其受精發(fā)育，獲得了和分離實(shí)驗(yàn)相似的結(jié)果。當(dāng)前第76頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)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。當(dāng)前第77頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽卵子的不對(duì)稱性當(dāng)前第78頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Maruyama等（1985）進(jìn)一步證實(shí)了SvenH?rstadius的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們用類似的方法切割海膽的未受精卵，發(fā)現(xiàn)只有受精的植物極部分可以形成小分裂球（micromere）并進(jìn)行原腸作用。因此決定小分裂球形成和原腸作用的決定子位于卵子的植物極。當(dāng)前第79頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)SvenH?rstadius除去海膽64-細(xì)胞期胚胎的受精膜，用細(xì)玻璃針把不同的細(xì)胞層分開單獨(dú)培養(yǎng)或按不同組合方式把分離的細(xì)胞層重組培養(yǎng)。結(jié)果表明：海膽胚胎中植物極化的能力是呈梯度分布的，其強(qiáng)度從植物極到動(dòng)物極逐漸遞減，同樣動(dòng)物極化的梯度從動(dòng)物極細(xì)胞至植物極小裂球逐漸遞減。當(dāng)前第80頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽64-細(xì)胞期不同裂球組合后的發(fā)育。當(dāng)前第81頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽胚胎中存在著兩個(gè)彼此相對(duì)的梯度：植物極化梯度和動(dòng)物極化梯度。海膽胚胎的正常發(fā)育依賴于兩者之間適當(dāng)?shù)钠胶猓灰蕾囉谒鼈兊慕^對(duì)大小。兩個(gè)梯度之間的不同組合建立起各種中間狀態(tài)。Ubisch將分離的動(dòng)物極半球細(xì)胞放在氯化鋰溶液中培養(yǎng)，獲得正常的長(zhǎng)腕幼蟲。顯然，鋰可以弱化動(dòng)物極細(xì)胞的動(dòng)物極化梯度，從而使動(dòng)物極半球細(xì)胞能平衡發(fā)育。當(dāng)前第82頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)Horstandius所示的動(dòng)物極化梯度當(dāng)前第83頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)海膽胚胎的正常發(fā)育依賴于兩者之間適當(dāng)?shù)钠胶猱?dāng)前第84頁(yè)\共有94頁(yè)\編于星期三\8點(diǎn)