一个世纪前，发育生物学领域最具影响力的实验之一揭示了胚胎“组织者”的关键作用。如今，研究人员在一种比水母更古老的生物——栉水母中，重现了这一诺贝尔奖级别的实验，并取得了令人惊叹的发现。

胚胎中的一小群细胞能像“建筑经理”一样，指导整个身体的构建，决定哪一端成为头部，哪一侧成为背部，以及基本体轴的形成。一个世纪以来，生物学家已知这种发育“指挥中心”存在于脊椎动物中。

现在，德国的研究人员发现，这个古老的系统在动物历史中的起源比预期要深远得多。

耶拿弗里德里希·席勒大学的科学家们在《自然》杂志上报告称，栉水母（又称梳水母）似乎也利用类似的胚胎信号系统来组织其体轴。由于栉水母是动物生命树上最早分化出来的谱系之一，这一发现表明，构建动物身体最重要的指令之一，可能早在多细胞生命诞生之初就已经出现。

这项发现建立在发育生物学史上最著名的实验之一。1924年，生物学家汉斯·斯佩曼（Hans Spemann）和他的学生希尔德·芒戈尔德（Hilde Mangold）发现了被称为“组织者”的结构。他们将两栖动物胚胎原口（一个早期胚胎结构）的组织移植到另一个胚胎中，受体胚胎随后形成了第二个体轴。

这一结果表明，一小群细胞可以指导邻近组织，帮助建立发育中动物的三维布局。斯佩曼因此于1935年获得诺贝尔奖。芒戈尔德在1924年死于火灾，年仅25岁，未能亲眼见证其工作的全部影响。

耶拿团队如今在栉水母中重现了这一经典实验。栉水母是一群精致的海洋动物，通过闪烁的纤毛在水中移动。尽管它们有时与水母混淆，但栉水母属于一个独立的谱系。

研究人员将一个栉水母胚胎原口区域的组织移植到另一个胚胎中。受体胚胎同样形成了第二个体轴，与一个世纪前在两栖动物中观察到的结果惊人地相似。由于移植的细胞经过染色，团队还能追踪其行为，并证明它们确实影响了新胚胎中的邻近细胞。

耶拿研究团队的进化生物学家兼负责人安德烈亚斯·海诺尔（Andreas Hejnol）教授解释说：“通过我们的实验，我们能够证明这种协调整个身体轴线的关键机制，在进化上可以追溯到动物多细胞生命的黎明时期。”他补充道：“这是因为，根据目前的理解，栉水母（Ctenophora）的谱系在大约7亿年前就与我们的谱系分道扬镳了。”

这项工作需要极高的精确度。研究中使用的栉水母物种可长达12厘米，但其胚胎直径仅约120微米（约0.0047英寸），略宽于人类头发。

耶拿的生物学家斯坦尼斯拉夫·克雷姆尼奥夫（Stanislav Kremnyov）成功移植了仅约20微米（约0.0008英寸）大小的组织样本。这些细胞必须直接放置到受体胚胎组织中，才能被接受并继续发育。安德烈亚斯·海诺尔表示：“《自然》杂志的编辑曾怀疑，这些实验一定感觉像是在解剖云朵。”

团队进一步推进了实验。他们不仅在栉水母胚胎之间移植组织者组织，还将其移植到海葵（一种刺胞动物谱系的动物）的胚胎中。

移植的组织再次触发了额外体轴的形成。这一结果令人瞩目，因为栉水母和刺胞动物在进化史上相隔甚远。研究人员指出，刺胞动物谱系在动物进化中比栉水母谱系晚约6000万年才分化。

安德烈亚斯·海诺尔说：“这种跨越数百万年的异种移植，即从一个动物群体向另一个动物群体移植组织，以前从未被证实过。”

该实验还首次在海葵中识别出负责组织者形成的基因。

这项研究表明，“组织者”不仅是脊椎动物发育的特征。类似的身体模式形成系统存在于栉水母中，甚至可以在海葵胚胎中发挥作用。这强调了胚胎组织者作为一种古老且高度保守的生物学机制，对于动物体轴建立和多细胞生命演化的深远意义。