果蝇胚胎中的机械张力：进化的关键？

果蝇胚胎中的机械张力：进化的关键？

来自霍恩海姆大学和日本理化学研究所中心的研究小组对果蝇胚胎的机械应力进行了全面的研究。当细胞和组织发生碰撞时，胚胎发育过程中就会产生这些张力。它们会对动物发育产生严重影响。在这项研究中，观察到了两种不同的策略来控制不同果蝇物种产生的这些张力。

该研究的一个中心焦点是原肠胚形成，这是发育的关键阶段，其中复杂的组织是由简单的细胞层形成的。机械应力会导致致命的变形和畸形，危及形态发生。特别是在果蝇（果蝇）中，人们发现临时的头部沟槽起到机械收集盆的作用。如果这种结构的形成不正确，头部和神经系统就会发生严重的畸形。

应对紧张情绪的不同策略

相比之下，其他种类的苍蝇，例如摇蚊，则开发了不同的策略：它们的细胞倾斜或垂直分裂，从而减少对组织结构的压力。细胞分裂方向的实验变化可以确保正常的胚胎发育。这些结果得到了德累斯顿马克斯·普朗克研究所的一个工作组的独立证实，并表明进化已经为机械应力问题产生了各种解决方案。

机械应力的重要性可能是深远的。它们可能在进化过程中新身体结构的出现中发挥关键作用。研究结果发表在著名杂志《自然》上，为胚胎发育中的生物物理机制提供了深入的见解。

原肠胚形成和形态发生

原肠胚形成是一种形态发生过程，使卵裂球空间组织成三个胚层（外胚层、中胚层、内胚层）。这一过程的特点是某些细胞从外层进行内部重组，这是通过细胞形状的变化，特别是顶端收缩来实现的。在果蝇中，中胚层和内胚层的内陷作为集体组织单位而不是单个细胞发生。

理解这些过程的关键是特定信号成分的作用，例如形态发生素 Spätzle，它在转录活性中建立梯度。这导致折叠原肠胚形成和 T48 的表达。这些因素对于原肠胚形成所需的心尖形状变化至关重要。肌动蛋白和肌球蛋白 2 是控制细胞收缩特性的主要蛋白质，从而促进组织塑造功能。

另一个有趣的发现是机械反馈影响原肠胚形成过程中的细胞形状和行为。这是通过控制肌球蛋白 2 的组织和收缩力的张力来实现的。这种动力学对于维持组织完整性和促进协调的形态发生运动至关重要。