胚胎最初是一個(gè)空心殼體。為了使這個(gè)空心的殼體形成具有層層內(nèi)臟、肌肉和皮膚的生物體，胚胎“殼”的一部分會(huì)向內(nèi)折疊。

同樣的事情也發(fā)生在果蠅胚胎中，現(xiàn)在，德國(guó)海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）的研究人員，已經(jīng)確定了一組特殊的細(xì)胞，對(duì)于第一次這樣的折疊來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。他們還首次發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞排列的形狀決定了它們收縮的方向。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在11月19日的《Developmental Cell》，科學(xué)家利用激光作為遠(yuǎn)程控制，通過(guò)這種新技術(shù)獲得了這些結(jié)果。

當(dāng)果蠅胚胎大約4小時(shí)大的時(shí)候，在其底部的細(xì)胞開始收縮，使組織向內(nèi)折疊，形成所謂的腹溝。在每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，一個(gè)肌動(dòng)蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)，將膜向內(nèi)拉，從而使它從一個(gè)大致圓形的形狀，成為一個(gè)越來(lái)越薄的長(zhǎng)方形，隨著收縮它把其鄰近的細(xì)胞拉進(jìn)胚胎。

EMBL的科學(xué)家開發(fā)了一種新的技術(shù)，他們用激光去除肌動(dòng)蛋白纖維的固定點(diǎn)，從而防止細(xì)胞收縮。通過(guò)將這些技術(shù)應(yīng)用于胚胎的不同部位，他們能夠精確定位出一組細(xì)胞，它們必須收縮才能形成腹溝。同樣的方法使他們能夠勾勒出胚胎中的一個(gè)區(qū)域，并防止這個(gè)區(qū)域外的細(xì)胞收縮。通過(guò)改變“收縮”區(qū)域的形狀，他們發(fā)現(xiàn)，如果這些細(xì)胞被排列成長(zhǎng)方形時(shí)，才會(huì)像它們?cè)谡Ｅ咛ブ心菢邮湛s。這意味著，從圓矩形形狀到長(zhǎng)方形形狀的“擠壓”，并不是由一些內(nèi)部程序指導(dǎo)的，而是取決于組織的整體形狀。

這種新的方法，克服了目前科學(xué)家們研究發(fā)育所面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)：使他們能夠立即看到效果。相比之下，目前標(biāo)準(zhǔn)的方法，依賴于打開或關(guān)閉基因，在該操作的效果看到之前，需要幾個(gè)小時(shí)，甚至幾天的時(shí)間。

帶領(lǐng)這項(xiàng)研究的Stefano De Renzis指出：“到目前為止我們可用的方法，有點(diǎn)像事后到達(dá)車禍現(xiàn)場(chǎng)：你知道某一時(shí)刻什么事情出了錯(cuò)，但是你不知道什么時(shí)候發(fā)生的，所以你說(shuō)不出究竟是什么引發(fā)了事故。我們新的光遺傳學(xué)方法更像是一種遠(yuǎn)程控制：你打開激光，并在幾秒鐘內(nèi)看到效果。”

接下來(lái)，De Renzis計(jì)劃使用這種新方法，來(lái)研究發(fā)育中的果蠅胚胎細(xì)胞如何相互溝通。

該技術(shù)已經(jīng)引起了相當(dāng)大的興趣。EMBL科學(xué)家已經(jīng)收到同事的請(qǐng)求，打算在小鼠中進(jìn)行干細(xì)胞和神經(jīng)管發(fā)育的研究，以及其他研究，探究果蠅發(fā)育、細(xì)胞之間的相互作用等等。