Nature解開百年生物學謎題

　　最近，來自英國巴斯大學、日本東京醫科牙科大學和廣島大學等處的一個研究小組，解開了一個百年謎題——我們的身體如何承受地球重力并呈現其三維形狀。

　　100年前，數學生物學家D'Arcy Thompson預言，體型會受重力的影響。他提出，如果地球上的重力增加一倍，人類就不能兩條腿走路，大多數動物會像短尾巴蜥蜴那樣。

　　這不可能進行測試，因為直到現在，一直沒有合適的實驗動物模型來研究動物身體如何抵抗重力，反過來地球重力如何影響體型。

　　這個國際研究小組由巴斯大學再生醫學中心博士Makoto Furutan-Seiki教授、Hiroshi Nishina教授和奧地利的Carl Philipp Heisenberg教授帶領，他們發現了一個基因，能幫助人體抵抗重力，并示范了當該系統發生錯誤時會出現什么后果。

　　從2D到3D

　　相關研究結果發表在三月十六日的《自然》（Nature），他們發現，在青鳉魚中當一個基因（叫做YAP）被破壞時，組織就扭曲向重力方向，也沒有正確對齊，從而導致在一種扁平的、近乎二維的體型。他們發現，在人類細胞中破壞YAP基因，也能阻止細胞形成三維集群。

　　該研究小組發現，YAP是產生細胞內和細胞之間力量的分子機制的一個關鍵調節因子，從而使細胞呈現其三維形狀，并且排列正確以形成復雜的器官，如眼睛。

　　例如，人的眼睛是由一個晶狀體和一個杯狀結構組成。視覺要求這個晶狀體和杯狀結構都有其獨特的三維形狀，并且晶狀體排列于杯狀體的中心。在這之前科學家們一直深信，存在一種機制將3D組織形狀和組織定位聯系起來。

　　Furutani-Seiki博士解釋說：“YAP系統的工作原理，有點像那些拳擊木偶玩具，當你用大拇指推動它時會倒塌。”

　　“通過識別YAP的這個新功能，我們證明了‘我們身體如何呈現其三維形狀’的一種關鍵機制。簡單的說，沒有YAP基因，我們的內外都將變得不同—— 或許更像短腿的蜥蜴，像D'Arcy Thompson所寫的。令人興奮的是，這一發現可能帶領很多領域、特別是再生醫學領域的發展。”

　　越來越多的器官用于移植

　　這項工作，是由英國醫學研究委員會與日本科學技術機構資助，也可以為全世界制備復雜器官用于移植（例如眼睛）的組織工程師們，提供有益的見解。這個團隊也發現，在發育的胚胎中，這一相同機制是組織正確定位的原因。

　　本文共同作者、巴斯大學的Stefan Bagby博士評論說：“目前，我們可以在實驗室中培育三維的細胞集群，但無法復制單個組織的精確結構和多個組織的定位，這是制備復雜器官（如眼睛或心臟）所必需的。我們希望，根據YAP在組織定位中的重要作用，我們就能實現‘在實驗室制備復雜器官用于移植’的目標。”