科学家推出了令人惊叹的胚胎“图谱”，展示了细胞如何随时间移动和发育

“Zebrahub”是斑马鱼胚胎发育过程中的细胞图谱，科学家表示它也将帮助我们了解我们自己的生物学。

当您通过我们网站上的链接购买时，我们可能会赚取联属佣金。这是它的工作原理。

引人注目的新迷幻视频让人们得以一睹生物体最早的样子——科学家们花了数年时间才捕捉到这一点。

这些视频是名为 Zebrahub 的新胚胎图谱的一部分，该图谱显示了细胞的位置以及它们在不同发育阶段的作用。该图集结合了发育中胚胎的高分辨率延时视频和揭示每个发育阶段哪些基因被打开的数据。

该图集涵盖了斑马鱼 (Danio rerio) 的胚胎，斑马鱼是一种常用于生物研究的米诺鱼。大多数小鱼类的基因在人类中具有密切的类似物，并且细胞的主要成分在生命之树的脊椎动物分支中是常见的。

“在生命的早期阶段，所有胚胎都非常相似，”Zebrahub 的开发者之一、有机架构小组的负责人兼 Chan Zuckerberg Biohub San 成像人工智能总监 Loïc Royer 说道。弗朗西斯科. “形状、基因、负责构建有机体的分子机器——它们都非常相似。”

相关：新的哺乳动物胚胎图谱揭示了早期发育本质上是“混乱的”

Royer 是一篇描述 Zebrahub 的新论文的资深作者，该论文于周四（10 月 24 日）发表在《Cell》杂志上。他说，很难预测新工具可能带来什么样的发现，但研究其他生命形式的胚胎可以解决有关人类出生缺陷和其他先天性疾病如何产生的问题。此外，新的地图集可能提供了为什么斑马鱼等动物在受伤后可以再生身体部位的线索，但我们不能，他表示。它可以揭示年轻组织和衰老组织之间的关键差异，这有助于解释为什么我们会变老。

Zebrahub 的核心关注一个核心问题。 “这本质上是我们如何构建的问题，”罗耶告诉《生活科学》。 “如果我们不知道自己是如何构建的，我们如何希望‘修复’自己呢？”

Zebrahub 可免费访问并提供工具来帮助生物学家查看和使用大量数据。不过，为了首先收集数据，罗耶和同事需要开发研究斑马鱼胚胎的新方法。

从历史上看，研究的重点是细胞位于发育中的胚胎中的位置，或者哪些基因在特定时刻处于活跃状态。为了追踪细胞的位置，科学家在显微镜下拍摄了许多胚胎快照。 Zebrahub 的开发人员创造了一种新型显微镜，可以用薄薄的光线扫过整个胚胎，并在胚胎移动过程中生成图像。这项技术避免了将胚胎暴露在可能伤害胚胎的强激光下。

研究小组使用显微镜捕捉胚胎从受精到大约 24 小时生长的延时摄影。 （斑马鱼在受精后大约三到四天孵化，因此到第一天，器官就已经开始形成。）然后研究人员使用一个新软件分析了这些时间推移，该软件旨在跟踪每个细胞的运动3D空间。

罗耶解释说，从历史上看，为了追踪胚胎中哪些基因被打开，研究人员必须“融化”胚胎，将它们变成“汤”，然后可以通过机器进行分析。问题是你需要 30 到 60 个胚胎，因为将它们变成汤不可避免地会损害它们的一些遗传物质，限制了剩下的分析。

相关：实验室制作的“第一个完整的人类胚胎模型”

Zebrahub 开发人员找到了非常温和地处理胚胎的方法，将它们保存得足够好，一次只能分析一个胚胎。他们观察了来自 40 个斑马鱼胚胎和幼虫的 120,400 多个细胞，这些胚胎和幼虫的年龄从 10 小时到 10 天不等。他们对所有细胞的 RNA 进行了测序，RNA 是一种使细胞能够根据 DNA 蓝图制造蛋白质的分子。然后可以根据其基因活性来辨别给定细胞的身份。

罗耶说，在这种分辨率水平上，科学家们发现了其他方法往往会错过的细胞类型。例如，他们鉴定了特殊的干细胞——称为神经中胚层祖细胞——并表明它们随着时间的推移转化为神经细胞和肌肉细胞。人们曾认为这些细胞只产生神经。

目前，Zebrahub 中的数据基于两组胚胎：一组用于延时拍摄，一组用于 RNA。尽管如此，这些数据集可以让科学家了解当某些基因被打开时胚胎的样子。展望未来，罗耶和同事正致力于从一组胚胎中收集相同类型的信息，以更好地结合数据。

与此同时，其他科学家小组已经在使用 Zebrahub 作为研究人类状况的起点。例如，一组将 Zebrahub 与他们自己的细胞数据结合起来，以探究哪些蛋白质可能导致眼睛中形成白内障。他们能够看到随着眼睛晶状体的首次发育，各种基因何时开启和关闭。

“我们研究鱼类是因为我们无法研究人类胚胎，原因显而易见，”罗耶说。 “我们从胚胎中学到的东西，就是我们对自己的了解——所以我研究鱼，因为我想研究我自己。”