日本大阪大学的科学家报告说,仅两个纤毛的旋转就足以使这一工作完成。一旦液体开始流动,只需要3个或4个小时,胚胎器官是向左还是向右发育就被决定了。在第一个阶段,液体横跨节点流动,直到它到达左边的边缘。边缘的环状纤毛并不旋转,不知道是什么原因,虽然这些纤毛不旋转,但它们对流动却做出了反应。
不对称信号可能也会影响大脑发育
诺里斯博士说:“我们还不知道事实的真相,不明白导致这一情况发生的机制。”但科学家们猜测,细胞可能通过释放一种“节点蛋白质”做出反应。这些节点蛋白质从胚胎的左边扩散开来,进而刺激其他细胞释放它们自己的节点蛋白质,促使装载有这些节点蛋白质的小环向左边移动,而不是向右边。
科学家仍在研究节点蛋白质是怎样帮助决定身体两边的解剖结构。最近几年,许多研究者将聚焦点放在斑马鱼身上——斑马鱼拥有透明的胚胎,而且通过人工技术,斑马鱼胚胎中的细胞能够被染成红色,这让科学家们能够观察到器官究竟是如何形成的。
普林斯顿大学的伯丁博士研究节点蛋白质是如何通过影响胚胎细胞向心脏移动来塑造斑马鱼心脏的解剖结构。她说:“节点蛋白质看上去好像是直接告诉左边的细胞,你们要比右边的细胞更快速地移动。”伯丁和她的同事们在今年1月出版的美国《公共科学图书馆·遗传学》期刊上发表了这一研究成果中。这些左边快速移动的细胞拖动整个心脏向右旋。从这一初始的旋转开始,心脏发育出了其与众不同的左边和右边。
一些研究结果表明,这些早期信号同样也会影响大脑的发育。科学家们早就知道人类大脑的两个半球有重要的区别。比如,右半球在理解、认知、交流等方面起着重要作用,而左半球则是集中注意力的关键。与人类一样,其他脊椎动物也有左右脑的区别,但这种不平衡的起源一直是个谜。
美国范德比尔特大学的生物学家约书亚·T·贾姆斯说:“我认为就脊椎动物的发育不对称机制而言,斑马鱼是我们目前所知道的最为详细的。”贾姆斯与其他研究者已经发现,节点蛋白质促使斑马鱼大脑的一小部分左右两边发育不同。这种不同随后向外辐射到大脑的其他部分。但是,目前尚不清楚人类和其他哺乳动物是否也有相同的发育机制。