尽管“生殖器”是如何形成的这个问题不是科学家们会大声说出口的问题,但是它却是地球上生命起源的关键。近日,两个科学小组的研究解决了这个谜团的部分问题,他们的研究指出了蛇、蜥蜴、老鼠和鸡的生殖器是怎样从胚胎开始形成的。
在第一项研究中,哈佛大学发育生物学家Cliff Tabin, Patrick Tschopp和他们的同事追踪小鼠、蜥蜴、鸡以及蛇从胚胎发育形成生殖器的过程,并分析了调控这一过程的基因网络。他们发现有一些细胞注定会变成生殖器,但是不同的物种中这些细胞的类型也不同。相关结果在线发表在11月5号的《自然》杂志上。
哈佛大学:生殖器从何而来?
研究结果显示,蛇和蜥蜴的生殖器源自生成后腿的组织的细胞,小鼠中最终会变成尾巴的一些细胞承担了形成生殖器的重任,而与鸡的生殖器相关的细胞来自于将形成尾巴或后肢的细胞。那么不同的起始组织是如何最终都发展成生殖器的呢?
科学家们发现这些动物的泄殖腔具有相同的作用。最终会发育为尿道和肠道的泄殖腔发出一些分子信号,告知邻近细胞形成生殖器。但是在不同的动物中,泄殖腔的位置是不同的,泄殖腔的位置决定了哪些组细胞会首先接受到信号。小鼠的泄殖腔在形成尾巴的细胞附近,蛇和蜥蜴的泄殖腔更靠近胚胎中生成四肢的细胞。蛇和蜥蜴都有两个生殖器,成对的生殖器定位在四肢的水平层面上。
为了进一步证实这一发现,研究人员将鸡的泄殖腔组织移植到胚胎中的其它位置,结果发现原本不是转化成生殖器的细胞收到泄殖腔的信号后逐渐形成生殖器的雏形。Tschopp说:“泄殖腔的位置决定了哪些细胞会形成生殖器。” 佛罗里达大学的发育生物学家Marty Cohn补充道:“该研究突出了泄殖腔在动物早期发展中的重要作用,这是之前研究都忽略的一点。”
另一项研究:蛇为什么会有两个阴茎
在另一项研究中,Marty Cohn和他的同事Ana Herrera对鸡胚胎中的不同细胞进行荧光标记后,对这些细胞在发育中的动向进行观察。他们发现,当胚胎还是一个平面时,形成阴茎的细胞以两组形式分布在胚胎相反的边缘;当胚胎发育成3D形态时,这两组细胞在胚胎中间相遇。两组细胞最终各形成一个芽,两个芽合并在一起后形成阴茎。Cohn说:“对蛇而言,两个芽不会合并,最终形成双阴茎。” 相关研究发表在11月5日的《Scientific Reports》杂志上。
两项研究观点有分歧
两项研究的科学家都认同形成阴茎的细胞起源于胚胎的边缘。与蛇相比,老鼠和鸡中的这些细胞更接近形成尾巴的细胞。但是Cohn的团队不认同哈佛大学科学家们说的,这些形成阴茎的细胞属于要形成四肢或者尾巴的细胞的一部分,他们认为这些细胞就是特定分化为阴茎的细胞。
耶鲁大学进化生物学家Gunter Wagner说:“尽管两项研究的观点有分歧,但是这些关于阴茎如何从胚胎开始形成的理念都非常新鲜。在这个领域,这些研究都是很大的进步。”
在了解生殖器的起源后,研究人员可以根据它形成过程中的细节去弄明白女性是遵循了怎么样一条不同的发展路径。这些研究结果不仅回答了一个生物难题,还可以帮助数百万的出生时生殖器畸形的人。
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第二项研究全文文献:Embryonic origin and compartmentalorganization of the external genitalia