小鼠胚胎如何决定左和右

RIKEN生物学家发现了胚胎中的微小毛发如何检测流动的液体，这最终导致胚胎的左侧和右侧出现差异。除了解决长期存在的争论外，这一发现还将为研究该过程故障时出现的疾病提供信息。

从外面看，脊椎动物身体的左右两侧通常显得难以区分。但内部情况大不相同，心脏、肝脏和脾脏等许多器官位于中央左右轴的左侧或右侧。

相比之下，胚胎开始时是对称的细胞束。长期以来，研究人员一直对胚胎中左右两侧之间的差异如何发展感兴趣。

小鼠胚胎中的细毛或纤毛顺时针旋转，在周围的液体中形成向左流动。然后，这种流体流被静态纤毛吸收，称为不动纤毛，位于移动纤毛的左侧和右侧。这种对液体运动的检测导致胚胎的左侧和右侧发育不同。

然而，围绕不动纤毛如何感知液体流动的争论。已经提出了两种机制：一种通过流动中的化学物质检测运动，另一种通过机械力检测运动。但直到现在，还没有人通过实验证明哪一个是正确的。

RIKEN生物系统动力学研究中心的Hiroshi Hamada和Takanobu Katoh及其同事通过证明小鼠胚胎中的纤毛机械地检测到运动来平息这一争论。

利用捕获在激光束中的微珠，研究小组操纵了单个纤毛并观察到涉及钙离子的信号。这表明，仅一个纤毛的机械刺激就可以决定胚胎的左右不对称性。

使用先进的显微镜技术，他们还发现左右纤毛向相反的方向弯曲。此外，他们发现纤毛感知弯曲方向，因为它们内部的通道不是对称分布的。因此，钙信号仅在液体向一个方向撞击它们时才会触发，这就解释了为什么只有胚胎左侧的纤毛被激活。

“我们的研究终于回答了左右决定最重要的问题之一，即为什么向左的节点流只激活左侧，”发表在《科学》杂志上的该研究的第一作者Katoh说。“这代表了理解左右决定机制的重要一步。

这些发现可能具有实际应用。“我们的研究结果为研究器官如何形成提供了有用的信息，”Katoh说。“它们也可能有助于找到治疗纤毛相关疾病的方法。

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