在机体发育过程中，内脏器官以一种一致性的不对称形式排列——心脏和胃在左边，肝和胆囊在右边。这一过程是如何发生的，一直是发育生物学的重要问题。

美国塔夫茨大学的生物学家首次获得了微管蛋白（tubulin）在多种物种发育早期形成不对称模式的直接证据，包括植物、线虫、青蛙和人体细胞。该研究于7月16日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）网络版上。

“了解这一机制，对于诊断、预防和治疗器官定位异常的先天性畸形非常重要，”文章资深作者、塔夫茨大学的Michael Levin博士说。“研究也显示这种不对称性的起源非常古老，可以追溯到植物和动物成为多细胞生物之前。”

微管蛋白的作用跨越物种

此前，科学家认为纤毛（细胞外可转动的毛发状结构）是内脏器官最终定位所必需的。假说认为，在发育晚期，纤毛指导胚胎液的流动，从而使胚胎能够分辨左右。然而，许多没有纤毛的物种也能发育出一致的左右不对称性，这表明不对称性也可以通过其他途径形成。

研究团队指出，重要的细胞骨架组分——微管蛋白就可以形成不对称性。已有报道显示，微管蛋白的突变会影响拟南芥的不对称性，而Levin博士的早期研究也发现细胞骨架的一些组分可能最终触发偏侧性。此外，这一机制可能在生命树中被广泛采用，并在胚胎发育的早期起作用。

塔夫茨大学的研究人员将同样的突变微管蛋白注入早期青蛙胚胎中，发现所产生的蝌蚪是正常的，但内脏的左右定位是随机的。随后，研究人员发现突变微管蛋白也会影响线虫神经系统的左右不对称性，以及人培养细胞的手性。

研究总结道，微管蛋白是控制不对称性的独特蛋白，在多种不同物种中形成左右不对称模式。重要的是，只有在受精后立即注入突变微管蛋白才会扰乱不对称性形成，而在第一次和第二次细胞分裂后注射则没有效果。这说明正常细胞骨架形成不对称性是在胚胎发育相当早的时期，比纤毛出现的时间早得多。此外，研究人员还发现，微管蛋白对于胚胎早期其他分子的左右分配也起了决定性作用。

了解先天畸形

这一发现的非凡之处在于，植物、线虫、青蛙甚至人体组织的培养细胞中，不对称性的建立都涉及同一种蛋白。这一基础研究不仅揭示了基本的发育机制，也增加了人们对一些严重先天畸形的了解。