藝術(shù)家繪制的胚胎發(fā)育情景
 

    雞胚在頭部的形成發(fā)育過程中符合流體力學(xué)的特征
 

    據(jù)國**體報道，近日，巴黎狄德羅大學(xué)的研究員文森特弗勒里（Vincent Fleury）研究表明，在胚胎干細(xì)胞發(fā)育的早期階段，干細(xì)胞折疊成U形結(jié)構(gòu)前，會形成較平且整體性較強(qiáng)的細(xì)胞形態(tài)，在這個基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，雞胚的頭部在形成發(fā)育階段是由于相關(guān)胚胎結(jié)構(gòu)之間以一定的速度相互碰撞融合的結(jié)果，其中符合了流體力學(xué)的特征。

    本項(xiàng)研究首次使用了高分辨率的觀測工具，即時間延遲顯微技術(shù)，這種顯微鏡能像放電影一樣將胚胎發(fā)育的頭兩天內(nèi)的情況一幀一幀地顯示出現(xiàn)，并且還具備非常高的分辨能力。在此之前，在相關(guān)研究中采用了其他較為復(fù)雜的成像技術(shù)，不僅費(fèi)用昂貴，在成像清晰度上還不夠準(zhǔn)確。研究人員在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，將雞的胚胎從蛋殼中取出，并且將卵黃也除去，而之所以把卵黃也去除，是因?yàn)樵诒敬窝芯恐杏^察胚胎在頭48小時內(nèi)不需要卵黃參與，之后提供實(shí)驗(yàn)對象在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下。

    而之前的相關(guān)研究中，研究方向主要集中在單個細(xì)胞的發(fā)育情況上。而巴黎狄德羅大學(xué)進(jìn)行的本項(xiàng)研究中，將胚胎作為一個整體進(jìn)行考慮，而這個時期的胚胎外形就有點(diǎn)像個橡皮泥，更形象的比喻可以參考西班牙畫家薩爾瓦多。達(dá)利（Salvador Dali）創(chuàng)作的作品《記憶的永恒》中出現(xiàn)的“熔化的時鐘”，形象地描述出了這個時期的胚胎外形。此外，在本次研究中，研究人員還測量了胚胎上各檢測點(diǎn)位的速度參數(shù)，以及各點(diǎn)的粘彈性特征。將這些數(shù)據(jù)整合到胚胎相關(guān)的生物學(xué)參數(shù)上，比如細(xì)胞的粘度、厚度和整體的尺寸大小等。最后，研究人員完成了一個關(guān)于胚胎早期發(fā)育的運(yùn)動模型。

    研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這些非常吸引人的胚胎結(jié)構(gòu)上，使用相關(guān)數(shù)學(xué)公式可以用來描述胚胎的某些行為特征，同時可以用向量賦予胚胎發(fā)育的運(yùn)動模型中，以表示胚胎細(xì)胞的流體力學(xué)特征。具體的表現(xiàn)為：當(dāng)干細(xì)胞的相關(guān)部分在發(fā)育過程中發(fā)生碰撞，U形結(jié)構(gòu)的兩端就會受力融合在一起，這可以想象為U形磁鐵的兩個N極和S級相互合并的過程，之后就導(dǎo)致了雞的頭部的形成。

    這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，胚胎中（雞胚）頭部的發(fā)育過程不僅僅是由于一系列的基因開關(guān)（密碼啟動子）參與活動，而且除了生物化學(xué)過程之外，在胚胎早期發(fā)育過程中還存在著物理過程起著重要的作用，就像實(shí)驗(yàn)中證明的在雞胚頭部形成過程中，干細(xì)胞發(fā)育流程有著明顯的流體力學(xué)特征，這些運(yùn)動的綜合作用，最終使得雞胚的頭部逐漸形成。而之前的研究中，忽略了這些物理過程在其中起到的作用。

    對雞胚在發(fā)育過程中頭部形成符合流體力學(xué)特征的研究，為脊椎動物的研究發(fā)展提供了一個新的亮點(diǎn)，可最終為科學(xué)家研發(fā)再生性的藥物提供了一個新的線索。類似的關(guān)于胚胎早期肢體發(fā)育的研究已經(jīng)刊登在8月出版的（《歐洲物理學(xué)期刊－應(yīng)用物理》）上。