主题:【野狐禅】前,还是后 -- 水风
前,还是后。这是一个问题。
如果我让你指出,那个是前,还是哪个是后,恐怕大多数人都会要怀疑我的智商问题。
但是,请伸出手,告诉我对于手来说,哪个是前,哪个是后。
对于一个搞生物的来说,这是一个很难回答的问题。人或许是太复杂了,但是我们有一些比较简单的模式动物,比如说,这个小小的动物。
果蝇的翅膀看起来要比我们的手要简单多了。
那么,对于果蝇来说,哪个是前,哪个是后呢。
这个问题,要感谢我们的发育生物学家们。果蝇的翅膀是从一个特殊的结构发育而来的。这个结构就叫做成虫盘。果蝇翅膀的成虫盘,是研究的最彻底的几个生物结构之一。果蝇的成虫盘有着两个截然不同的基因表达区域。这个就是这两个不同的基因表达区域。
大家图省事,就把C打头的叫做前面,E打头的叫做后面。(呵呵,开个玩笑。)主要是C开头的部分,更靠近头部一点。
这个成虫盘,在蜕变的过程中,是少数几个保留下来的结构。其他的结构都像蜡一样,整个的化掉了。但是这个结构在早期所设定的前后区别的基因表达差异,会一直保持下去。这些差异都会继续保留下去的。我们可以通过各种的实验或者基因表达来在成体的翅膀来验证这种区别。
各式各样的果蝇翅膀,它们有着各种各样的纹饰。
在各种不同果蝇上面的实验,都验证了同样的一个道理。
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在这里,就不得不说明一下。这个经典的结构差异,被证明的过程中,那个最经典的实验。
现在我们有了各种的实验设备,有了各种的基因表达检测手段。可以很方便的来验证。在最开始的时候,这个实验是用突变体来做的。有几种突变,可以造成翅膀上面绒毛的数目和粗细的变化。比如说,下面这种。
然后利用这种差异,就可以追寻某一个突变体和野生型所造成的嵌合体之中,哪一个是野生型的后代,哪一个是突变体的后代。很有意思的是,如果只有一个突变体的后代集落的话,那么这个集落要么坐落在前部,要么坐落在后部。从来没有一个集落会跨越上面的分界线存在。在分析了几百个的这类大大小小的群落之后,研究者们认定,果蝇的翅膀上,只存在一个分界线,而这个分界线,就在上面图所显示的中间部位。(这个逻辑就是,如果存在分界线来划分不同的区域的话,那么单一细胞后代所产生的集落,应该只局限于一个区域只内。所以,分析足够的集落,就可以找出分界线。)而这个分界线所带来的,也就是前后两个部分的区别。
最初,就是用这种方法,证明了果蝇翅膀前后分界的问题。
这个就是经典的遗传学在发育生物学中的一个非常巧妙的应用。
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某一天,有位小朋友问了一个问题。如果果蝇的翅膀能分前后,那么蝴蝶呢?
那么我们是否可以按照果蝇的例子照方抓药,也来验证一下呢?
很遗憾的是,这很难。
因为果蝇自从十九世纪被开发为研究动物以来,尤其是经过摩尔根实验室的大力推广,成为了第一个模式动物。已经有几十万人,花费了几百亿的金钱来研究它的方方面面。
而蝴蝶,却只是处于跟十九世纪果蝇研究起步那时候近似的一穷二白的状态。
那么,怎么办呢?
我喝口水。
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按照逻辑推理,果蝇翅膀可以分前后,那么蝴蝶的翅膀应该也分为前后的。
然而,仅仅有逻辑推理还不够,我们要的是实验证据。对于一穷二白的蝴蝶研究来说。这很难。
但有人忽然要问,蝴蝶的研究真的是一穷二白么? 我们在博物馆里,不是看到过许多许多的蝴蝶么?
收集美丽的蝴蝶已经成为了一项遍及全球的爱好,许多博物馆里面,珍藏有很多珍惜的蝴蝶种类的标本。
据不完全的统计,每年,大约有几百万只蝴蝶被制成了标本。悬挂在某位收藏家或者业余爱好者的收藏柜中。 而他们又会把其中的某些极为珍惜的品种给展示出来。比如说,下面这个。
这是一只极为罕见的自然发生的雌雄嵌合体。因为在发育的过程中,某些决定性别的基因或者染色体发生了突变,从而造成了半男半女,不男不女的这么一种状态。 正常状态的雄蝶,和雌蝶应该是这样的。
看着这些珍稀品种,我们也许会赞叹。但是,这些蝴蝶落入了某些有心人的眼中的时候,他们会一拍脑袋,哎呀,这不就是我们想要的突变嵌合体么? 如果我们能够得到足够多的蝴蝶样品,不是也一样可以说明问题,来回答这个问题么?
很遗憾的是,像上面这种蝴蝶标本,因为其珍惜,是可以卖到几千以至于几万美金以上的。没有哪个研究项目可以让你把钱这么打水漂啊。
但是研究者并不在意。因为他们所需要的,只是一个蝴蝶翅膀的图片就够了。
所以,研究者们开始放狗
并且到各拍卖场去搜寻。
根据大英皇家博物学会的估计,这种雌雄嵌合体蝴蝶出现的比例,大概是25万到100万只野生蝴蝶中,会出现一只。每年大约有300万-700万蝴蝶被制成标本。其中不会超过20只蝴蝶具有这种特性的翅膀。 我们已经历时了几百年的蝴蝶收集史,大概收集到了1000只以内这种蝴蝶。能够在市面上流通或者被大家所看见的,不足一半。
但是,这个样品数目对于研究者来说,也已经足够了。经过了仔细的分析,最终,蝴蝶的翅膀被证明分为了三个部分,前,后,以及细细的中间部位。
所有种类蝴蝶的翅膀,都可以按照翅脉分成前后的若干部分。
这个中间部分,就在前翅脉的R5与M1,M2区,或者后翅的R5到M1,M2区。
至于为什么会分成三个区,而不是两个区,我们目前还不知道,只是有猜想大概是三个区才是原始的状态。果蝇因为体型太小,才造成了中间区的缺失。
说到最后,这位爱动脑子的研究者,就是他,
伯克利大学的遗传与发育学教授。
上面这个故事,很可能会刊登在近期或者明年的某个杂志上。妖道今天给大家先睹为快了。
祝大家晚安!
太简略了,没看懂
这个且待我慢慢找找看……
是高难度!
这个工作做的极其漂亮。
虽然是他的演讲最后的一个小插曲,却吸引了绝大多数的问题。这么干净利落的利用经典遗传学来研究现代分子生物学问题的,很罕见。也再一次证明了,技术不在于新旧,还是在于用的人是否得力啊。
这么好的故事,不敢独占,所以写出来跟大家分享。
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生物的力学原理:
比如,一株花,长到一定的时候,如果不换更深的盆,则会枯死.因为以土壤面为杠杆支点,抓住土壤的根的力 x 土深 < 花干地面部分所受的风力 x 茎高 的时候,这棵花就不可能安定了.
这样,生物学是不是也可以数量化啊?
在下纯粹是乱想,请教高人。
比如说,你的手指头可以支撑多大的重量之类的。