微小的蜘蛛胚胎解开自然界健身的奥秘

从昆虫到蜘蛛,节肢动物的分段身体结构长期以来因其保守的外观和多样化的发育起源而令生物学家着迷。虽然果蝇已被广泛研究,但在相当的基因组规模上,其他节肢动物仍然知之甚少。一项新的研究通过应用先进的单细胞技术改变了这一点,该技术捕获了活性[...]

来源:科学特色系列

从昆虫到蜘蛛,节肢动物的分段身体结构长期以来因其保守的外观和多样化的发育起源而令生物学家着迷。虽然果蝇已被广泛研究,但在相当的基因组规模上,其他节肢动物仍然知之甚少。一项新的研究通过应用先进的单细胞技术改变了这一现状,该技术逐一捕捉单个细胞的活动,以揭示普通家蜘蛛(Parasteatoda tepidariorum)的细胞分裂是如何出现的。

Parasteatoda tepidariorum

该研究由大阪大学、大阪医科大学 JT 生物历史研究馆的 Takanori Akaiwa、Hiroki Oda 博士和 Yasuko Akiyama-Oda 博士进行。他们的研究结果发表在《通讯生物学》上。利用单核 RNA 测序(一种测量每个细胞核中转录的基因的技术),研究小组生成了蜘蛛胚胎在沿前后轴(即从头到尾)分割的关键阶段的详细分子图谱。

通过以单细胞分辨率检查细胞状态,或观察每个单独细胞水平的发育,研究人员能够观察到反映重复身体节段出现的模式。这揭示了后来产生表皮和神经组织的外胚层细胞如何以与头部、胸部和后部区域相对应的方式排列。实际上,他们证明了动态建立的基因表达模式(DNA 打开和关闭的指令)可以在数千个细胞中可视化和量化。一些图案表现为特定区域的区域,另一些图案则表现为由波状分裂和振荡产生的条纹,所有这些都有助于塑造蜘蛛的身体。这表明,尽管节肢动物共享一个分段的身体,但不同物种的分子步骤却存在很大差异。

期刊参考文献

https://doi.org/10.1038/s42003-025-08335-x R Python