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胚胎的起源和新器官的形成

多细胞生物的出现是生物体形成新的复杂有机体最关键一步,同时也是最困难的一步。如果没有这一步,我们人类或许也只是和团藻一样,是一团多细胞复合体而已。目前已经发现的多细胞原生生物有17种。在这17种多细胞原生生物中,只有三种进化形成多细胞聚合体,分化出特定细胞类型。由特定类型细胞构成的多细胞聚合体就是最早的胚胎。

最早的胚胎必须具有两个特性,一是保存细胞原有的分裂能力,二是能够分化出一组组行使特定功能的细胞。

原生生物的祖先细胞,在某一个时间段内可能发生了一次分化,就是纤毛的产生。但是这种分化,从我们现在的观点看,就好像是一个进化过程的终结。因为这些后生动物纤毛分化以后,不但不能再继续进行分化,甚至连细胞分裂都已经停止。正是由于这一次进化过程,导致了纤毛细胞的分裂停止,这意味着,这些细胞将永远停留在纤毛细胞的阶段,而不会再产生任何分化,至少到今天为止是这样的。因此要发育为多细胞有机体,早期的胚胎必须解决分裂与进化这一对矛盾

早期胚胎通过保留或产生无纤毛细胞解决了分裂与进化的矛盾。即在一个胚胎中,既有无纤毛的细胞可以继续分裂,也有具有纤毛的细胞可以自由移动。

但是,胚胎中正在分裂的细胞哪里也去不成,它们也不能附着在纤毛细胞上生长,否则纤毛细胞便会失去运动的能力。他们也不能生长在水中,否则它们会拖累胚胎运动。不过,比较庆幸的是,正在分裂的胚胎细胞可以迁移到囊胚腔中。研究认为,原肠作用就是起源于细胞的这种分裂和运动

因此,囊胚由自主细胞形成“联邦”而产生,原肠作用则是通过胚胎的这种即能运动又能发育而形成。最早的胚胎可能就是以这种镶嵌方式发育。

在有机体个体中,每个细胞为了创造一种谐调一致的细胞共同体,每个细胞都以牺牲自主性为代价。Henry等(1989年)发现,虽然早期海胆胚胎每个裂球可能是全能的,但是由这些全能细胞构成的聚合体中的每个细胞则不是全能的。这是因为这些全能细胞之间有一种限制作用

在嵌合小鼠中也能看到这种限制作用。这种限制作用一旦被解除或者突破,或者说内部细胞一旦和外部细胞以及其他部分内部细胞发生作用,诱导事件便出现了,诱导作用便导致了胚胎形成新的器官

责任编辑:黑色新星
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