編者按
傳說中哲學上有三大終極問題：我是誰？我從哪裡來？我要到哪裡去？從科學上來說呢，我們每個人都來自一個小小的受精卵。
不過一個受精卵是怎麼發育成一個人的呢？
追蹤胚胎發育，在果蠅[1]和斑馬魚[2]中已經實現了，不過到了哺乳動物小鼠，困難可就多多了。相比那些卵生生物，在子宮中發育的小鼠，胚胎體積變化很大，難以追蹤。而且小鼠胚胎透光性不好，還對光很敏感，如果用傳統的雷射共聚焦顯微鏡觀察，頂多能正常發育24小時。
最近，這些問題都被霍華德·休斯醫學研究所的Katie McDole和Philipp Keller
等解決了。他們開發了一套自適應多視點單層光顯微系統，追蹤觀察了小鼠胚胎從原腸胚到早期器官形成的全過程。此研究發表在Cell上[3]。
話不多說，還是看看小鼠的胚胎發育吧。
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胚胎在不斷長大，放大倍率也得跟著調整。
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胚胎的生長離不開細胞分裂，胚胎中的細胞分裂情況是怎樣的呢？
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紅黃色的閃光就是分裂中的細胞
接下來就是這個研究重點了——單細胞水平的追蹤
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顏色代表細胞密度
這些細胞都會形成什麼組織呢？這麼多顏色，不知道該怎麼稱呼，就按從上到下的順序好了。
第一對顏色是體壁中胚層，它日後會發育成我們的體腔內壁以及四肢的骨骼、肌肉、血管等。
第二對是髒壁中胚層，它日後會成為內臟的平滑肌、結締組織等。
第三對是體節中胚層，脊柱、肋骨以及上面的肌肉都是從這來的。第四對是頭中胚層，日後形成頭面部的肌肉等。
下面三個，綠色的是神經管，將發育成腦和脊髓。紅色的是脊索，只在發育過程中存在，最終退化為椎間盤的髓核。左側藍紫色的是生心區，心臟和大血管都是從這裡長出來的。
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再把細胞分裂的情況加上。
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食色性也，再來看看原始生殖細胞的遷移吧，就是那幾個紅色的。
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還有心臟的形成，綠色的是心管祖細胞。
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然後就砰砰跳起來了。
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脊髓和腦的發育，可以看到胚胎中部先形成一條神經溝，然後神經溝兩邊從胚胎中部開始癒合，形成神經管。
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最後登場的是全場最突出的選手——脊索。左圖裡，綠色的是神經祖細胞；中圖和右圖中，紫色的是脊索。
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在哺乳動物裡，脊椎長出後，脊索退化成椎間盤中的髓核。椎間盤突出，就是髓核突破了周圍纖維環的束縛，進入椎管，壓迫神經。
最後看下給我們帶來這些視覺奇觀的裝置吧。
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這套裝置如此強大，主要是能不斷測量胚胎的形狀和光學性質，根據監測的數據做出補償，減少散射，優化解析度，減少光毒性。配套的軟體系統也是很強大的。
這項研究對致力於器官再生，或者試圖在子宮中糾正先天畸形的科學家十分重要。第一作者Katie McDole 表示：「要做到這些，你首先需要了解器官是如何形成的，你需要實際觀察一個真正的胚胎發生了什麼。」
對普通人來說，這個研究也讓我們能一睹生命最初的過程。如果再考慮到胚胎發育的過程，很大程度上是種系進化的重演，我們從中看到的又何嘗不是生命從單細胞一步步進化到人的歷程。
參考文獻：
1. Amat F, Lemon W, Mossing D P, et al. Fast, accurate reconstruction of cell lineages from large-scale fluorescence microscopy data[J]. Nature methods, 2014, 11(9): 951.
2.Keller P J, Schmidt A D, Wittbrodt J, et al. Reconstruction of zebrafish early embryonic development by scanned light sheet microscopy[J]. science, 2008, 322(5904): 1065-1069.
3. McDole K, Guignard L, Amat F, et al. In Toto Imaging and Reconstruction of Post-Implantation Mouse Development at the Single-Cell Level[J]. Cell, 2018.
作者| 奇點糕
來源 | 奇點網，授權發布
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