《科学》杂志年度突破今日揭晓,它将改变生物学未来

  从希波克拉底的时代起,人们就对生物体的发育产生了浓厚兴趣。  从希波克拉底的时代起,人们就对生物体的发育产生了浓厚兴趣。古希腊的哲人们自然不知道细胞的概念,但他们知道从一个看不见的开端,生物可以发育成具有多种不同器官,实实在在的庞然大物。对于这种神秘的现象,人们有过很多猜测,甚至有人相信母亲呼吸里带有的湿气,决定了婴儿的形状。

  dna双螺旋结构的发现至今,人们对发育生物学的认识已经有了翻天覆地的变化。我们知道基因组是生物体的蓝图,基因的表达决定了细胞分化的方向。

  如今,综合一系列技术,我们能够追踪在单个细胞内,哪些基因得到了启动。这让我们能够以前所未有的清晰度,看清生物体每一个细胞的发育过程。这就像是理清了乐谱中标注的不同符号,演奏出生物发育的华丽交响乐。为此,《科学》杂志也将其列为2018年的年度科学突破。

▲过去观察到的胚胎发育过程,清晰度达不到单细胞的级别(图片来源:《科学》)▲过去观察到的胚胎发育过程,清晰度达不到单细胞的级别(图片来源:《科学》)

  正如上文所言,这是综合一系列技术突破带来的历史性成果,这包括了从生物体中分离出成千上万个完整细胞,有效对每一个细胞里的遗传信息进行测序,并利用计算机工具或细胞标记工具,重塑这些细胞在时空中的变化。仅在今年,我们就揭示了多种动物的发育过程。

▲辅以显微技术,我们能更好地看清发育过程。这里是心脏的形成(图片来源:参考资料[3])▲辅以显微技术,我们能更好地看清发育过程。这里是心脏的形成(图片来源:参考资料[3])
▲我们能看清单个细胞的发育历史(图片来源:参考资料[3])▲我们能看清单个细胞的发育历史(图片来源:参考资料[3])

  尽管由于伦理原因,我们还不能研究人类胚胎的发育过程,但这些技术已经能用来研究人类组织和类器官里,每一个细胞的基因活性。研究人员们相信,这些知识将帮助我们更好地了解不同人类细胞的功能,从而对癌症、糖尿病、以及其他疾病带来洞见。

  正如《科学》的评语所言,目前我们所取得的成就,仅仅是“单细胞革命”时代的开端。过去我们只能看见群星,如今我们却已能仰望整片宇宙。