小丁丁的起源

作者: Elizabeth Pennisi/文 IvyP/译

来源: 果壳网

发布日期: 2015-01-28

两组研究者解开了阴茎在蛇、蜥蜴、小鼠和鸡的胚胎中形成的谜团,确定了阴茎的起源及其发育过程,这一发现可能对先天生殖器畸形患者有所帮助。研究者们通过分析胚胎发育过程,揭示了阴茎形成的基因调节网络和泄殖腔的重要作用。

有这么一个问题,许多科学家不敢明目张胆地问,但对地球上许多生命来说却十分关键——小丁丁到底是怎么来的?最近,两组研究者解开了这个谜团——的一部分,确定了阴茎在蛇、蜥蜴、小鼠和鸡的胚胎中是如何形成的。既然已经知道了阴茎的起源,研究者们就可以进一步详细跟踪它的发育过程,来了解是什么因素导致其在女性身上会发育为阴蒂。这一发现不仅解答了一个生物学难题,并且可能会对上百万的先天生殖器畸形患者有所帮助。

在第一项研究中,来自哈佛大学的发育生物学教授克里夫·塔宾、帕特里克·乔普和同事们记录了小鼠、蜥蜴、鸡和蛇胚胎的阴茎发育过程,并对精确控制这一过程的基因调节网络进行了分析。研究者确定了这些动物的胚胎里,将来会发育成阴茎的细胞群:蛇和蜥蜴的阴茎来自后肢细胞,小鼠的源于尾部细胞,而鸡的则来自尾部和后肢细胞。研究论文于今天发表在《自然》期刊上。

这些动物在阴茎形成上的共同特征,就是在这一过程中阴茎的形成都依赖于来自泄殖腔的信号。但是就像房地产一样——地段很重要。啮齿动物胚胎的泄殖腔位于将要形成尾部的区域,因此附近的一些细胞就形成了阴茎;而蛇的泄殖腔则靠近原本应长出后肢的地方,因此蛇有两条阴茎——虽然在交配过程中只使用一条。

当研究者将泄殖腔组织移到到鸡胚胎的其它位置时,那些本不该长出阴茎的地方出现了预示着阴茎发育的小芽,不过至此研究者就没有让这些胚胎继续发育了。乔普解释说:“泄殖腔组织出现在哪里,哪里就会出现将要发育成阴茎的细胞。”另一项与之相关的研究由弗罗里达大学的发育生物学家马蒂·科恩领导,他认为上述研究“突出了此前被忽视的、泄殖腔在阴茎发育早期的重要作用”。

科恩和弗罗里达大学的同事安娜·赫雷拉用荧光标记了鸡胚胎中的不同细胞,并对它们在之后的分裂过程进行了持续跟踪。结果发现,形成阴茎或阴蒂的细胞其实源于两组细胞,这些细胞在胚胎发育早期位于相对的两端。当胚胎两侧卷起,体壁闭合而形成一个立体的胚胎时,两组细胞在中间相遇,每组细胞各形成一个小芽,两个小芽最终融合形成一条阴茎。蛇的两个小芽继续保持分开,最终形成两条阴茎。

在人类当中,如果体壁闭合过程中出现问题,就有可能产生生殖器官缺陷。该研究论文于11月5日发表在《科学报告》上。

两组研究者都认为,形成阴茎的细胞来源于胚胎的两端。与蛇相比,小鼠和鸡胚胎中这些细胞的位置更靠近尾部。不过,对于这些细胞是属于将要发育成后肢或尾部的细胞群,还是属于附近另一群原本就注定要发育成阴茎的细胞,两组研究者持有不同看法。科恩表示自己认同后一种观点。

耶鲁大学的演化生物学家冈特·瓦格纳没有参与这两项研究,他表示虽然两组研究者的意见不统一,但是这些有关阴茎在胚胎中起源的新见解都让人感到印象深刻,“基本上算是能够自圆其说了”。他认为,这些研究已经开始涉及演化过程中,新的身体结构是如何出现的这个问题了。从这个角度来说,“这是一个很大的进步”。

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