研究人员揭示了多普勒效应影响细分

时间：2021-05-28 19:52:11 来源：

振荡基因表达的波在通过未分段的组织从后侧扫到前侧的伪颜色可见。该未分段组织的前端稳定地将其稳定地移动到这些较新的波浪中，从而产生了有助于分割节奏的多普勒效应。

MAX Planck Institute的新研究表明，分割的节奏受到在缩短胚组织中发生的基因表达波的多普勒效应的影响。

许多动物表现出在开发期间表现出自己的节段性模式。一个典型的例子是括号的顺序和节律形成骨架的节段前体，该过程与胚胎中振荡器的滴答有关的过程 - “分割时钟”。到目前为止，认为这种图案化过程是通过定期触发新的段形成的遗传振荡的时间等级来确定。然而，Max Planck研究人员建议对分段的时机进行更细微的控制。他们的研究结果表明，分割的节奏受到在缩短胚胎组织中发生的基因表达波产生的多普勒效应的影响。它们绘制了发展分割过程的潜在革命性的图片，不仅通过遗传振荡的时间等级控制，而且通过振荡型材和组织缩短的变化来控制。

你，我和许多其他动物有什么共同之处？也许这不是你想到的第一件事，但我们喜欢它们具有明显分割的身体轴。在我们的开发期间，空间和时间线索被整合以形成特定数量的胚胎段，后来导致相应的肋骨和椎骨。该图案化过程的节奏是至关重要的，以确定段的正确数量和大小，但其时序实际上是如何控制的？

在脊椎动物中，开始通过复杂的遗传网络 - 所谓的“分割时钟”来控制发病和捕获基因表达波。每个被捕的波浪都触发了新细分的形成。陷入困境机制被认为像一个以精确的时期滴塞的传统时钟：时钟的一个刻度等于一个新的段。检查这一假设，一个生物学家和物理学家团队，由Andy Oates和FrankJülicher从Max Planck的分子细胞生物学和遗传学研究所与来自Max Planck Scalich研究所的同事以及德累斯顿的复杂系统的物理学研究所产生了一种新的转基因斑马鱼系（命名循环）和多维时间流逝显微镜，使它们能够同时可视化和量化基因表达波和段形成。令他们惊讶的是，他们发现发病和逮捕的波浪发生在不同的频率，表明不能单独的传统时钟解释分割的定时。该团队的制定了频率令人难以置疑的差异是由类似于经典多普勒效应的场景引起的。

延时电影显示斑马鱼胚胎，使其身体细分依次和有节奏地。振荡基因表达的波在通过未分段的组织从后侧扫到前侧的伪颜色可见。该未分段组织的前端稳定地将其稳定地移动到这些较新的波浪中，从而产生了有助于分割节奏的多普勒效应。

旅行组织和振荡基因

想象一下沿着街上的救护车。您有没有注意到警报器的音高如何随着它的推动而变化？这是多普勒效应，并且由于声波的频率变化而导致的声波频率，因为源朝向观察者（您）然后驱动。如果快速接近然后通过静止声源，会发生同样的事情。

事实证明，声波并不完全不同于斑马鱼中的基因表达波。这些基因表达波从动物的前后（从尾部朝向头部的尖端行进）。正如他们所做的那样，胚胎发育，改变其形状，以及波浪行程缩短的组织。这导致组织的前端的相对运动，其中新区段形成（观察者）朝向后部（源极）。观察者进入旅行基因表达波的这种运动导致在显影斑马鱼胚胎中的多普勒效应。此外，这种多普勒效应通过由连续变化的波形轮廓引起的更细微的效果来调节。这种动态波长效应和多普勒效应对分割的时序对相反的影响，但多普勒的效果更强。由于如上所述，因此确定身体段的数量和尺寸，因此它会影响显影肋和椎骨的数量和尺寸。

团队的调查结果可能彻底彻底改变了我们对开发时机的了解。波浪轮廓变化背后的生物机制仍不清楚，但它突出了发展的复杂性，并且需要超越稳态和胚胎发育的缩放描述。

出版物：Daniele Soroldoni，等，“胚胎模式形成的多普勒效应，2014年7月11日科学：卷。 345号。 6193 PP。222-225; DOI：10.1126 / Science.1253089.

图像：Max Planck分子细胞生物学研究所和遗传学研究所

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