准确确定进化演变以科学家绘出细胞血统树

        “干细胞是如何起源的？”、“癌细胞是怎样扩散的？”、“在胚胎中各类型细胞是何时开始分裂的？”这些问题一直困扰着科学界。如果科学家能够描绘出从受精卵到人体细胞发展变化的历程，那么，这些基本而又十分重要的问题就会迎刃而解。

　　以色列魏兹曼研究院最近宣称，该院多个学科领域的研究人员组成的研究小组，研究出了一种能够描绘细胞血统树的分析法，这一成果对攻克这一领域迫切需要回答的疑难问题将提供有力的帮助。

　　有机体中的每一个细胞都携带着对其父辈染色体的精确复制品。尽管在复制过程中可能发生错误，而这种错误又会在细胞分裂过程中作为“突变”传给下一代，但是，这种染色体上出现的细微的缺陷，常常被认为是微不足道和无关紧要的。然而，魏兹曼的研究人员却看到了一个可能，即尽管突变在生物学上是无关紧要的，但是堆积起来的突变，还是可能会保持着细胞分裂史中的一些记录。

　　研究人员将那些从胚胎分裂过程中观察到的突变数据，根据一定的运算法则用计算机进行处理，以描绘出细胞血统变化的树状结构。这个方法对于大约拥有1000个细胞的蠕虫（C.elegans）来说非常有效和适用。但是，对于人类这样拥有100万亿个细胞的研究对象来说，则是非常困难的，即便是对于那些初生的老鼠和一个月大小的人体胚胎，在经过40轮的细胞分裂之后，其细胞总数量就已超过了10亿个，所以对它们进行观察和研究同样是非常困难的。

　　因此，研究人员把对突变的观察和研究，集中在那些特殊的和具有染色体突变倾向的区域上，这个区域被称之为“微型卫星”。在“微型卫星”里，由一些核苷（遗传字母）组成的遗传“短语”被一遍一遍地重复着，突变的发生表现在这个短语在长度上的增加和减少。基于对目前已经知道的这些遗传片段突变过程的认识，研究人员用数学方法证明，“微型卫星”里所包含的信息，足以用来精确地描绘出一个含有10亿个细胞的有机体的血统树。

　　人类和老鼠染色体中都大约包含有150万个“微型卫星”，但是研究人员却发现，对数量不多的“微型卫星”的分析，能够有效地展示整个有机体的突变情况。为获得一个连续的突变记录，他们在动植物中找出那些很少有遗传缺陷的有机体作为研究对象。健康的细胞具有修复机制，可以纠正复制中产生的错误，阻止突变的发生；而有遗传缺陷的细胞则没有这方面的能力，相反，它们允许突变加快进行。

　　研究人员借助进化生物学家在描绘生物体进化树中使用的计算机运算法则，创建了一个自动系统。该系统通过对从一定数量的细胞中采集来的遗传物质进行取样，比较它的特殊突变情况，运用特定的运算法则评估其关联度，并由此描绘出细胞的血统树。从对50个“微型卫星”的分析结果来看，他们可以成功而且反复地建造出精确的细胞血统树。

　　目前，研究小组正计划对更为复杂的生物体进行试验，其他领域的科学家也表示出极大的兴趣，准备在自己的研究领域使用这种方法。该研究项目负责人夏皮罗教授说：“我们的研究成果，为将来开展‘人类细胞血统计划’探明了一条道路。” (责任编辑：泉水)

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