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为什么心脏长在左边？] 休 闲 居 编 辑 >>>>>>>>休闲养生网回答： 人人都知道钙有助于形成健康的骨骼。如今看来，这种矿物质也能帮助胚胎确定心脏的位置。科学家在2004年1月8日《自然》杂志上的一篇论文中报告说，钙离子是协助胚胎区分左右的关键信号――这个区分过程将决定心脏、肝脏等不对称器官的位置。 发育生物学中最令人费解的谜团之一是：一团对称的细胞怎样才能最终形成左右不同的个体？至少有6个基因看来与此有关，然而最初的非对称信号来自何方仍是个不解之谜。 Juan Carlos Izpisúa Belmonte和ángel Raya是美国加利福尼亚州拉霍亚地区索尔克生物研究所的两位发育生物学家，他们和同事一起弄清了鸡胚胎的发育过程。他们通过一系列试验证明，如果所谓的“原结（一个协助胚胎形成器官的部位）”中含有钙，就能够引发一系列遗传过程，从而影响心脏和肝脏的正确定位。例如，当科学家用一种名为奥美拉唑的化学物质来防止形成钙梯度时，1／4的胚胎长出了朝向后方的心脏。然而，如果他们用外源钙元素处理胚胎左侧，则奥美拉唑就不起作用。他们还证明，能够锁定游离钙离子的钙螯合剂可抑制一个关键的“左右基因”――Nodal的表达。 英国谢菲尔德大学的计算生物学家Nick Monk表示，这项研究首次揭示出非遗传信号与基因的非对称表达之间存在着联系。在小鼠胚胎中，旋转纤毛有助于确定左右方向，而钙信号是否与小鼠胚胎有关尚不清楚。然而，Monk也指出，其他研究已经证明，这些颤动的纤毛也能影响钙浓度，因此在小鼠的发育过程中可能存在着类似的作用。 从外观看，人在大体上都是左右对称的，显然，这种外观对称应该是美感的一个必要条件，但是，人的这种对称美，却没做到表里如一，因为人的内脏就不是左右对称的。那么这种不对称是怎么产生的呢？要得到这个问题的答案，只有一步一步地追溯胚胎从单个受精卵，发育到出现不对称形态为止的整个过程。由于在最初的受精卵分裂阶段，子代细胞基本保持相互一致，也就是说，子代细胞无论是形态、结构、还是组分，特别是其中所包含的蛋白质种类都是一样的。我们知道，生命的基本功能构件就是蛋白质，如果两个细胞有差异，那么其中所包含的蛋白质一定有种类上的差异。而一个细胞里面所包含的蛋白质，完全是由其相应的基因所包含的DNA序列信息，被细胞内部的蛋白质加工厂阅读，然后再翻译为蛋白质的氨基酸序列信息，从而最终使得基因获得表达而生产出来。那么蛋白质种类的差异，肯定是源于基因表达的差异，也就是说，如果两个子代细胞，它们进行表达的基因有不同，就会导致其蛋白质工厂所生产的蛋白质种类不同，从而决定了它们的结构和功能出现歧异。目前研究人员已经找到了这样一些基因，它们只是在早期胚胎的某一边获得了有效表达，然后它们所编码的蛋白质就能够充当关键的信号分子，诱导该边的胚胎生长出与其对称位置不同的形态结构来。研究人员在鸡胚胎的发育过程当中，发现了第一个非对称表达的基因shh，它所编码表达的蛋白质就是一种非常重要的信号蛋白分子。随后，又陆续在鸡胚胎里面发现了另外7个基因，它们都参与了鸡胚胎的非对称发育。更重要的进展是，发现了这8个基因及其所编码的蛋白分子具有环环相扣的关联性，可以说它们的作用是一环扣一环。而鸡胚胎的左右不对称发育正是由这一系列基因及其编码蛋白相互作用与调控的结果。研究人员通过人为干预这些基因的启动程序，就能够有效地改变心脏生长的位置或朝向。不过，即使我们已经能够追溯到基因，也还只是部分地回答了这个问题。如果非要打破砂锅问到底的话，最早的基因非对称表达又是谁下的命令呢？我们还是很难说清楚，究竟是由什么决定了心脏非得要生长在左边。 |