生命的成形

• 闻夕felicity

  2022-05-05
  如果细胞的前进机制真的如上文所述，那么生长锥的前进能力就与它们自身的黏附能力息息相关。无论是在培养皿还是胚胎中，生长锥对表面的选择都至关重要。如果生长锥以下的表面的某一部分比另一部分黏性更强，那么生长锥的中心在前进过程中就会偏向那一侧。黏性更强的一侧也会把新的前缘向前推进。因此，生长锥就转向了这一侧。不同的神经元会产生不同的黏性蛋白复合体，即使是同一类神经元，也会在自身生活史的不同阶段制造不一样的复合体。每种复合体会黏附在下表面不同部分的分子上。不同的神经元就是用这种方法，即使面对相同的选择也依然能够找到自己独特的生长路径。附性的差异性是生长锥依赖的唯一一种导航信号。另一种引导机制是给生长锥的前缘发送装配信号。4如果前缘的不同区域探测到不同的外部信号浓度，那么它们不同的部位向前突起和向后收缩的程度也会产生差异，生长锥会向着突起的方向生长，同时相对远离收缩的那些位置。5有些时候，胚胎内各个区域中的这种差异非常强烈，以至于生长锥出现了“全或无”式的响应：某些区域内完全不会出现某些类型的生长锥。在另一些情况下，浓度差异不那么极端，不同的生长锥也会给出相应的响应，这会让它们实现微妙的分布模式。还有些时候，浓度有一系列梯度，这样的差异会把生长锥引领到远处。这种全或无式的响应，可以在决定神经是否会穿过脊髓中线的系统中观察到。如果一个人正在进行非对称行为（比如左手拿着托盘，同时右手举起茶杯这类动作），那么此时对穿不穿过脊髓中线的控制就十分重要。举起茶杯需要二头肌（以及其他肌肉）的主动收缩。据人们目前所知，左臂和右臂的二头肌所表达的分子并没有什么本质差别。脊髓中那些将来会控制二头肌的运动神经元的生长锥，本身并没有什么左右之别。如果生长锥在走出脊髓之前能够跨越脊髓中线、随意移动，许多本应控制右臂的神经元也会控制左臂，那些本应控制左臂的也是如此，那么左右臂只好同时摆动了。因此，胚胎必须保证...
• 闻夕felicity

  2022-05-05
  神经系统发育中要解决的最重要的问题，就是如何安排这些“线路”、让它们以适当的方式互相连接，并在适当的地方连接到感觉器官（眼、耳、鼻、触觉感受器、温度感受器等）或动作器官（肌肉、血管、腺体等）。这个过程的完成主要有赖于一个结构，位于发育中的轴突顶端：生长锥。生长锥（图65）主要由蛋白质构成，这些蛋白质驱动细胞迁移的机制与第8章中描述的相同。2生长锥的前缘有微丝构成的网络，是突出来的；这些纤维不断生长，并把前方的膜结构向前推进。这种向前推进有时候会创造出细长的长钉状丝状伪足，它们会伸向距离生长锥较远的地方，再向后收缩。在生长锥的中心，肌球蛋白等马达蛋白与微丝互动，让微丝形成能够收缩的束状结构，这个结构会把前方的膜向后拉拽。如果没有其他力量与这个拉力抗争，那么生长锥的边缘就会回缩，轴突也就不能生长。为了防止这样的情况发生，生长锥上备有特殊的蛋白质复合体，这些复合体能黏附到它们所附着的细胞表面的特定组分上。3它们为微丝系统有效地提供了锚定，让生长锥前缘有了可以推动的地方。它们同时阻止了生长锥中心的肌球蛋白把边缘向后拉：这种拉力转而让被拖着向前的生长锥向着前缘移动。就是通过这种方式，生长锥以及后方的轴突都向前移动了。[插图]
• 闻夕felicity

  2022-05-05
  虽然用于神经管模式形成的三个轴从理论上讲非常简单，但由于并非每个细胞都会留在原来的位置上，所以这个过程就变得复杂了。特别是在大脑中，非常多的神经元在神经管内迁移，从一个地方换到另一个地方。很多大脑皮层中（也就是通常认为用于“思考”的那个部分）的细胞并非起源于这个位置，而是从脑的其他发育区迁移过去。与此相似的还有嗅球，与嗅觉相关的那个部分的很多细胞也来自别处。1这些细胞的导航机制与第8章中讲过的相同，研究人员已经找到了其中的很多引导分子（还有很多未知尚待人们继续探索）。神经元与周围细胞的联系方式主要是发展出细长的部件：树突和轴突。树突可以接收神经元的输入并进行局部计算，轴突则把神经元产生的信号带到其他神经元和肌肉。轴突的长度可以达到它们发出的神经元胞体本身长度的几万倍。连接人体脊髓基部和脚部的轴突近一米长，而发出这个轴突的细胞胞体的直径仅有百分之一毫米。轴突非常细长，会把不同的部分联系在一起，我们可以把它类比成神经系统的“线路”。与电气工程一样，神经线路也要传播很长的距离，它们也被聚集在一起形成电缆（神经），每条神经中含有几百条“电线”。我们还可以继续类比下去：因为自然状态下的神经信号本身就是电信号。只是轴突中的电流形式比普通电线中的复杂得多，仅靠类比还是不够。在轴突与另一个胞体接触的地方，会形成一种特殊的连接结构：突触。信号就是通过突触传播的。身体某些位置的突触会直接传播电信号。但更多的突触传播依赖神经递质的释放。这是一种生物小分子，在树突和另一个细胞之间的缝隙间传播，激活那个细胞上的受体，然后这些受体会激活接收细胞内的电活动和／或生化活动，交流就此完成。不同类型的神经元使用的神经递质不同。有些药物（有些合法，也有些不是）可以模拟或抑制某些神经递质，这些药物可以通过脑神经的活动来影响大脑的功能，同时不会影响其他部分。
• 闻夕felicity

  2022-05-05
  中枢神经系统起源于早期胚胎的神经管，神经管由神经沟向内部折叠而成（第5章）。头部的神经管将来会膨大，发育成脑，其余部分则形成脊髓。一旦中枢神经系统的神经管的基本结构成形，下一阶段的主要行为就是细胞增殖。细胞增殖的速度比跟上胚胎生长所需的速度快得多，因而那些“多余”的细胞就可以用来增加神经管壁的厚度。这个加厚的过程涉及复杂的细胞组织，包括细胞自身的运动以及细胞核在细胞内的运动，但简而言之，结果就是神经管左右的壁很厚，上下相对较薄。之前的章节已经探索过神经管在两个维度上的模式形成。神经管上的模式形成，由头—尾轴上不同水平激活不同HOX基因的表达组合，通过这个染色体开放过程来控制（第6章）。整个神经管上的模式形成，则由从底板和顶部释放的分子信号的浓度梯度指挥完成（第7章）。神经管侧面新形成的侧壁给神经管在径向上增加了第三个模式形成方向（图64）。如果细胞发现自己紧邻神经管中央的空腔，就会表现出与那些位于神经管壁中间的细胞不同的变化，而中间的细胞又会与位于外层的细胞有所不同。中枢神经系统的某些部分，例如在大脑皮层中，这种层次结构对它的功能而言极其重要；但在另一些结构中，层次的区分就没那么明显。
• 闻夕felicity

  2022-05-04
  人们发现，有一种原本主要作为镇静剂和用于控制炎症的药物能有效地抑制早孕反应，于是当时许多孕妇都服用了这种药物。这种药物就是沙利度胺。然而，1958年时的人们并不知道，实际上直到21世纪，人们才发现这种药物会在人体内分解产生一种分子，这种分子会抑制新生的和未成熟的血管的生长。20这种抑制作用极为高效，如果母亲在胎儿急需血管供给四肢发育的时期服用这种药物，胎儿的四肢就会因为血管不能及时生长而发育失败。最极端的状况是婴儿出生时根本没有四肢，或是只有小小的手或脚直接连在身体上。人们还没有搞明白为什么有些婴儿会在其他部分都发育失败的情况下还是长出了手脚。如果以时间模型来理解，四肢细胞都在渐进带停留了过长时间，发育成手脚倒是正好说得通了。几年后，人们才把在人群中突然出现畸形或者短小四肢的婴儿与沙利度胺联系起来。这种联系在1961年被确证，之后沙利度胺就不再作为治疗晨吐的药物。即便如此，沙利度胺仍然因为能有效地应对包括麻风病在内的很多疾病而被继续使用，全世界每年还是会出现一两例由它引发的畸形。沙利度胺后来也回到了西方世界，因为它能极有效地治疗某些眼部疾病和癌症，这正是缘于它能够减少血管发育的特性。但是医生开处方时会特别小心，不会把这种药物配给那些可能怀孕的人。
• 闻夕felicity

  2022-05-04
  我们有两个主要的模型，它们都得到了某些实验的支持，但又都至少被一个实验证明并不完全正确。科学领域每次遇到这样的问题时，最好的应对策略也许是看一下是不是两种模型拥有某种共同的假设。这个例子中暗含的假设就是有一个唯一的机制决定了整个肩膀—指尖轴的模式。事情可能并非如此。在我们的演化历史中，四肢并非一次性齐备了所有部件。比如，肉鳍鱼类的胸鳍有相当于上臂和下臂的结构，但完全没有“手”，这说明手的发育最可能是后来“加”上去的。这也是有证据支持的，因为陆地动物的上肢发育与鱼鳍有着类似的基因表达顺序，之后才开始发育出鱼身上没有的新部位：手。更原始的无颌鱼类有（对那些已经灭绝的物种来说是曾经有）更原始的鱼鳍。16因而四肢上的不同部分，虽然现在都在肩膀—指尖轴上，却可能由不同的机制主导形成（图54）。有可能信号比例模型是对上臂格局形成过程的正确解释——由身体侧面生产的视黄酸会“保护”应该形成上臂的区域不变成其他的组织。但对下臂来说，在那些身体侧面产生的信号所鞭长莫及的地方，时间模型才是正解：这就可以解释为什么额外的FGF没有让下臂变短，也没有让手掌更长。
• 闻夕felicity

  2022-05-04
  在我写作本书期间，学界关于如何明确肩膀—指尖轴这个方向还存在争议：现有的几种假说都有各自的拥护者，但又没有一种假说能得到完全的证明和反驳。从某个角度说，存在这个“争议”是个问题，本章不能确切地给出“答案”，但从另一角度看，这又给了我们一个机会去解释生物学研究是如何推进的。首先列举一下那些不存在争议的事实：第一，肢体逐渐伸长，大多数细胞增殖都发生在尖端附近的渐进带（progress zone）。随着肢体伸长，渐进带会像蜗牛留下痕迹一样把细胞留在身后，留下的那些细胞会继续成熟，形成精巧的组织结构。第二，正在发育的四肢两端的细胞会接触到不同（至少是不同浓度比例的）的信号分子。肢芽顶端的外胚层细胞会产生FGF蛋白。7，8而肩膀部分会有视黄酸（第6章关于体节形成的部分提到过相关内容）从身体的躯干进入肢芽。第三，上臂的可见骨骼前体比下臂出现得更早，而后者又比手部更早出现。
• 闻夕felicity

  2022-05-04
  肢芽中的大多数细胞都有发育出骨头、肌腱等各种组织的能力。这些细胞显然不能随机决定自己成熟后会变成什么类型的细胞，否则四肢就会一团混乱；它们需要根据自己所处的位置做出恰当的决定。那些最终会停留在尖端的细胞应该会发育成手指上的短骨，靠近肩膀的细胞则会发育成肱骨，即上臂的大型骨骼。位于它们之间的其他细胞会分别发育成肘关节或前臂骨；另外如果它们正巧不在发育成骨骼的那条线上的话，就会发育成相应位置上的肌肉和肌腱等。因此，发育中的四肢需要一个强大的系统来保证每个细胞发育成与其位置相对应的组织。据我们现在所知——虽然远称不上真正理解——它们似乎与第7章描述的体节一样，依靠的都是探测肢体内部几个固定位置发出的不同信号分子的浓度梯度。它们的命运同时也受到时间的影响。
• 闻夕felicity

  2022-05-04
  四肢发育始于胚胎侧面两个小小的突起。它们所处的位置比心脏稍往前一些，将来会发育成人的手臂。不久后，躯干另一头的相对位置上也会发育出两个类似的突起，这就是腿的雏形。这些突起形成的动力来自那些紧贴在外胚层（它包裹在整个胚胎外层）下方的细胞的持续增殖。事实上，并不是由于这些细胞的复制速度特别快，而是它们在其他细胞都减缓了增殖速度的情况下仍然保持原来的速度：我们看到的结果就是四肢处的增殖速度远远快于身体侧面的其他部分。这些细胞并非独立决定保持这种高速增殖，躯干中胚层发出的信号诱导了整个过程。很可能由HOX基因密码（第6章）引导，躯干中对应手臂和腿部水平的中胚层细胞开启了新基因的表达，1，2其中就包括开启制造WNT基因家族的信号蛋白。WNT蛋白会激活FGF信号蛋白家族的制造，3而这会促使可见肢芽的产生。研究人员已经利用戏剧化的实验证实了FGF诱导四肢发育的强大能力。他们把浸有FGF蛋白的凝胶或一种改造基因后能产生FGF的病毒植入鸡胚的侧面，就在将来会发育出翅膀和腿之间的位置：结果就是覆盖在植入物附近的细胞长出了额外的突起，继而生成额外的肢体。一旦这些地方启动了四肢的发育，肢体形成区一个细条状的外胚层（“皮肤”）就会变厚，它下面的中胚层细胞会开始增殖。这样就会向外推出一个桨叶状的肢芽，而肢芽上端会被增厚的外胚层覆盖（图51）。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  用来驱动第一次细胞分裂的系统，在胚胎中一次次地发挥着作用。从现在开始，你可以认为这个过程总会发挥作用。这也是生物的典型特征：当某个原理可以发挥作用，就很可能被一次次利用；随着胚胎发育过程的推进，有时候后一次利用也许会比前一次多适应一点儿。第一次分裂一完成，两个子细胞就都开始复制染色体并分裂，如此一来，胚胎中就有了四个细胞。类似的过程会持续一段时间，但不同细胞的分裂时间会有细微的差别，因此从大约16细胞期开始，细胞数不再呈现完美的二倍卵裂。大多数情况下，早期胚胎中通过卵裂产生的细胞会松散地聚在一起。但细胞大约有1/1 200的概率会分开，形成两个细胞团。每个细胞团会形成一个完整的独立胚胎，每个胚胎都会有自己的胎盘和把自己包裹在内的羊膜。这是同卵双胞胎形成的三种方式之一，所占比例也在三分之一左右。早期胚胎可以像这样简单地一分为二形成两个婴儿，这告诉了我们关于早期发育的重要事实：所有细胞都具有同等的形成身体每个部分的能力，也就是说任何细胞都既不掌管全局，也不注定会变成身体的哪一部分（比如头部）
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  一旦所有的染色体都排列整齐，准备就绪，细胞就可以进入下一个分裂步骤了。原来连接姐妹染色体的蛋白质放开染色体，这些染色体就分别向细胞的两极移动。这个过程必须在染色体排列恰当之后才能开始，否则子细胞可能遗传到不正确的染色体数目，丢失重要的基因。因此，这个系统必须能够防止染色体在没有排列好之前就互相分离。这个系统再一次利用了将姐妹染色体结合在一起的蛋白能够感知张力的能力，即由不同中心体牵拉所产生的相反方向的力。当拉力缺席的时候，蛋白复合体就会持续发出信号：这是一种遍布细胞的特殊小分子，它们会阻止细胞分裂进入下一阶段。实际上，它们就像在用生化语言大叫着“还没好呢！”。只要还有任何染色体没有连接完毕，“还没好呢！”的声音就会一直在细胞内回荡，细胞也就会保持等待。只有当所有的染色体都受到牵拉，所有的信号复合体陷入沉默，细胞才会进入下一阶段。这个系统同样适用于任何数目的染色体。当所有的染色体都恰到好处地排列在待分裂的细胞中心（又名纺锤体），准备就绪，“还没好呢！”的声音就会沉寂下来，细胞就能开始下一阶段的分裂了。接着，连接姐妹染色体的蛋白复合体就会放手让它们互相分离，微管上的马达蛋白就会把染色体分别拉向两个中心体。14一旦所有的染色体开始移动，另一些自主系统就会在由中心体定义的、细胞两极的“赤道”平面上“放置”收缩蛋白（contractileprotein）。这些蛋白交错滑动，形成细胞的“腰部”。腰部不断收缩，直到细胞最终彻底一分为二，变成两个新的细胞。如果把以上提到的这些系统看成一个整体，就会觉得它看起来极其精致且复杂。但如果拆分每个组分单独观察，会发现其实都非常简单。每个组分蛋白只负责一项简单的任务。系统之所以能以一个整体来运作、完成诸如无论自己在哪儿都能准确定位和分离染色体等繁复的任务，其实就缘于简单组分之间的连接，而不要求这些组分自身有多复杂。这个过程的完成尤其依赖参与任务的每...
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  从中心体放射出去的微管不仅定义了子细胞的中心，也让复制好的染色体互相分离，从而使得每个新形成的细胞都能得到一套完整的染色体。为了做到这一点，它们首先必须与染色体互相连接。同样，在这一机制发挥作用的过程中，所有的参与者都不需要事先知道其他参与者的位置。这个系统同样利用了微管的不稳定性，即它们生长一段时间后就倾向于出现灾难式的崩溃，微管裸露的一端尤其脆弱。但如果它们镶嵌在某些微管结合蛋白中，就会变得相对稳定。每条染色体都有一个特定区域含有微管结合蛋白。生长中的微管如果偶然碰到了染色体的这个区域，就得到了保护。11在这样一个系统中，微管随机生长，也随机消亡，而与染色体结合的那些则变得稳定。最终，所有的染色体都会与微管结合，并且相当稳定。微管和染色体间的连接简单且随机，但可能足以保证每个染色体都会移动到未来子细胞的中心。不过，细胞分裂需要的远不止这些。它们还需要保证每个细胞拿到每条染色体的一个副本，比如说如果复制自父亲的9号染色体的一个副本连接在某个中心体的微管上，那么该染色体的另一个副本就必须连接到另一个中心体的微管上，如此才能保证每个分裂后的子细胞可以各得到一个副本。每条染色体通过DNA复制得到两个副本，它们之间由特殊的蛋白复合体连接在一起。如果两套不同的微管系统以及它们的马达蛋白开始“拔河”，试图把两份染色体副本拉向不同的中心体，这些蛋白复合体就会受到机械拉力。此时它们会发出信号，让微管变得比不受到拉力时稳定得多。12如果染色体的两个副本，即姐妹染色体连接了来自同一个中心体的微管，它们就不会受到这种拉力，那么微管很快就会降解。相反，如果姐妹染色体连接的微管来自不同的中心体，这些中心体会把它们向不同方向牵拉，它们就会发出强烈的信号让微管处于稳定状态，微管也就更可能存在相对较长的时间。系统不断改变，不断试探，直到所有的姐妹染色体都被拉向相反的方向。13从能量角度看，这个过程代价...
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  中心体由围绕在一对互相连接的、包含微管蛋白的短硬管状结构和周围的“蛋白质云”构成。10短棒结构负责组织其他的中心体材料。细胞准备分裂时，这一对互相连接的结构会相互分开；一旦分开，每个短棒结构都会引导产生一个新的短棒结构与自己配对，这样就会形成两个相距不远的成对的结构。每个结构都会组织中心体材料，让它们围绕在自己周围，促使新的微管形成；这些微管就会把中心体推到细胞的其他部分，形成我们之前描述过的轴辐式系统。当一个细胞内有两个中心体时，它们的辐条就会产生相互作用。按照推动模型理论，从一个中心体发出的微管在推动细胞膜的同时，也会和从另一个中心体放出的微管互相推挤。当细胞里存在另一个中心体的轴辐系统时，中心体就会对自己相对于细胞膜的距离产生“错误的认识”，以为自己偏离细胞的中心，来到离另一个中心体较远的位置（图5）。同样，依照牵拉模型，每个中心体在另一个中心体的方向上受到的拉力相对较小。这两种机制可能同时在人类身体上起作用，产生同样的效果：中心体不会停留在细胞的中心，而是会去到细胞中心与细胞膜之间的中间位置（图5）。通过这个过程，中心体分别找到了细胞将来分裂成的子细胞的中心。这依然是个自发进行的过程，谁也不需要“知道”有关细胞形状的细节。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  无论人类胚胎运用的是“推”还是“拉”，抑或是二者皆用，最终效果都一样：中心体都会自发地移动到细胞的中心。它并不需要“知道”细胞的形状，也不需要任何坐标系统指示细胞中心的位置。这个系统会自行组织。这样，一个自主系统可以从任何状态开始，所要付出的代价是它总是需要能量，只有不断地构建新的微管才能保持拉力。而较高的能量需求正是适应性自组织系统的典型特征。对本章主要讨论的细胞分裂来说，中心体需要明确的不是一个细胞的中心，而是哪里会变成两个子细胞的中心，这样染色体才能移动到正确的位置。幸运的是，对细胞来说，定义两个细胞和定义一个一样容易，用到的机制也并无差别；它需要的就是两个中心体。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  “牵拉”5，6，7依靠的是小小的分子马达，它们分散在细胞中，能与微管结合，沿着微管向中心体“行走”。走向中心体移动的过程中，每个蛋白质都会对微管产生微小的拉力，原理就如同人在船上向前走时会微微把船往后推。微管越长，上面附着的马达蛋白就越多，微管受到的拉力就越大。8因此，如果中心体更靠近细胞的某一侧，那么向更远侧细胞膜延伸的长微管会比短微管受到更强的拉力，中心体就会受到拉力向着细胞中心移动（图4b）。人们已经在如海胆和蛔虫等简单动物的受精卵中开展了严谨的实验，证明了“拉”的机制对这些细胞内中心体的移动发挥着重要作用。研究人员用激光切断部分微管时发现，中心体会向另一侧弹回，就好像之前是由承受着张力的微管牵拉着一样。9可能在某些细胞中，这两种机制都发挥着作用，长微管产生的强拉力进一步减弱了它们对中心体的推动作用，使得中心体受到的推力更不平衡。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  由于微管蛋白分子很少自主聚集在一起形成微管，而细胞里有专门的蛋白复合体可以催化这个过程。这些复合体都位于一个关键结构——中心体的内部，从中心体延伸出去的微管就像轮胎上呈放射状的辐条。2只要微管生长得够快，末端保持新鲜，这些微管就能一直生长到细胞的边缘。有两种关于微管如何帮助细胞找到中心的理论，一种是“推动”机制，另一种是“牵拉”机制，分别由不同的生物实验支持。至于作用于人类胚胎的具体机制基于的是这两种理论中的哪一种还是两种兼有，我们尚不清楚。“推动”3靠的是微管生长时所产生的推力，直接推向细胞膜。如果中心体离细胞表面太近，即使是那些很短的微管，也会碰触到细胞膜的表面，然后产生相反方向的力。中心体会就此受到从细胞膜方向传来的强大推力。与此同时，只有那些最长的微管才能接触到细胞另一侧的细胞膜内壁，又由于微管总是有衰退降解的危险，因此这类微管的数量并不会很多。从这一侧推向中心体的微管要少得多，中心体在这个方向上受到的力也就相应小得多。中心体会因为在不同方向上受力不平衡而被推动，逐渐远离细胞膜。仅仅当中心体到各方向的距离相等，受到的推力达到平衡状态，它才会在这个位置稳定下来。换句话说，中心体处于细胞的中心时能达到这种状态（图4a）。研究人员把中心体放在人工制造的盒子中，通过实验证明了中心体的确可以被“推”到盒子中心。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  确认细胞中心的机制非常精巧，它也说明了为什么那些看起来微不足道的生化细节对细胞这一生命装置的功能至关重要。这场表演中的明星角色是微管蛋白。这种分子可以互相联合，形成长长的管道：微管。单个微管蛋白的连接方式十分独特，微管蛋白很难自主地聚合在一起，但是往一条已经形成的微管上添加蛋白从而让它变得更长则相对容易。因此，微管一般不是自主形成的，但是一旦形成，就倾向于变得越来越长。微管蛋白的另一个古怪之处在于每个蛋白分子有两种状态：“新鲜”与“陈旧”（新鲜=结合了GTP，陈旧=结合了GDP；GTP会水解成GDP与Pi）。新鲜的分子会逐渐衰退到陈旧状态。只有新鲜的分子可以连接到已有的微管末端。仅当末端的蛋白处于新鲜状态时，微管蛋白才能保持稳定（只要微管的末端保持新鲜，主要部分的蛋白处于哪种状态都无关紧要）。1一旦末端衰退，微管就开始解体，整个过程会沿着微管持续进行，直到进行到末端新鲜态的微管蛋白处才会停止，从而使得微管维持稳定。与那些刚刚衰退为陈旧态的末端蛋白相比，微管主体部分的蛋白很可能早就变成了陈旧态，也就没什么能阻止这条微管解体了。微管会因此发生灾难性的分解。唯一不借助外来分子而使得微管保持稳定的方法，就是让微管保持快速增长的状态，让新鲜蛋白加入得比衰退得快。若无外力介入，微管通常不是快速生长，就是发生灾难性的崩解。而这种始终悬在微管蛋白头上的衰退可能，导致长微管的数量总是比短的少。这种机制对细胞定位自身的中心来说十分重要。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  一旦单细胞胚胎中细胞的46条染色体完成复制，它们就要被转移，从而确保来自父亲和母亲的各一个副本都被精确地分配到了每个子细胞中。这个任务可以分解为以下几个子任务：（1）明确两个子细胞的中心位置；（2）让所有染色体排列在两个中心的正中间；（3）将复制好的染色体从中间拉开，让每个副本进入一个子细胞；（4）分离子细胞。其中每个过程都由分子驱动，但要在比单个分子尺寸大得多的规模上协调合作。以上的每一项任务都要完成得恰到好处，虽然在染色体等关键组分上，前期的位点非常多变。因此这些过程高度依赖适应性自组织，为阐明自组织运作的相关原理提供了极好的示例。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  由于没有生长，细胞一分为二几乎就等于子细胞均分了细胞内的蛋白质等所有分子。也就是说如果净体积不变，细胞内部的蛋白质和营养物质浓度也没有发生变化。在这些常规表现中，DNA是一个明显的例外：未分裂的细胞有46条染色体（23条来自父亲，另外23条来自母亲），但每个分裂出的细胞也需要46条染色体。因此在每次细胞分裂前，染色体总需要复制一次。此外另有一套机制来保证细胞分裂后可以把染色体平均分配到子细胞中。这不仅要确保每个子细胞得到46条染色体，还要保证每个子细胞都获得了完整的染色体：一半来自父亲，一半来自母亲。实现染色体正确分配的这套机制是动植物的重要特征，已经存在了25亿年。但在200万年前左右，能够尝试理解这套机制的动物才出现在地球上。
• 闻夕felicity

  2022-04-26
  人类的发育始于受精卵，它作为细胞可以说大得异乎寻常，直径大约为0.1毫米，是人的裸眼刚好可以看到的尺寸。成年人身体里的细胞大多数都小得多，直径只有0.01毫米，体积只有卵细胞的千分之一。这意味着受精卵通过一分为二、二分为四、四分为八地分裂自身就可以形成多细胞的胚胎，并不需要停下来先让细胞生长。这种增殖方式就是卵裂。它极为有用，因为胚胎通过卵裂推迟了通过获取食物来保证生长的时间，直到成为一个多细胞实体，能够划分出专门用于获取食物的一部分。