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为什么有些动物的孕期比其他物种长？近日研究人员发现了控制胚胎发育速度的“时钟”——蛋白质的制造与分解。这项发表在《科学》上的研究可以帮助我们了解不同哺乳动物是如何进化的，并有助于改进再生医学方法。
所有哺乳动物从胚胎到成年都遵循相同的步骤。这些步骤顺序相同，参与其中的基因及分子信号也相似。然而，其进展速度因物种而异。例如，控制肌肉运动的神经细胞运动神经元在小鼠身上发育成熟大约需要三天，而在人类身上则需要一周多的时间。
为了解控制不同物种发育速度的背后机制，文章第一作者、英国弗朗西斯克里克研究所的研究人员Teresa Rayon和同事在实验室利用胚胎干细胞培养出运动神经元，以便在不受胚胎内环境影响的情况下对细胞发育进行计时。
通过比对小鼠干细胞和人类干细胞，他们发现了这两个物种在细胞发育速度上的差异——人类运动神经元形成所需时间是老鼠运动神经元的两倍多。
研究人员认为答案一定在于细胞本身，他们将人类DNA序列导入小鼠细胞以核证基因是否与此有关，但答案是否定的。相反，研究人员发现，蛋白质分解及转换的速度差异解释了两个物种之间细胞发育速度的差异。蛋白质在细胞中不断地被制造和分解，这一过程在小鼠细胞中的进展速度是在人类细胞的两倍，而小鼠细胞中蛋白质转换速度更快是运动神经元形成速度更快的原因。
Teresa Rayon认为：蛋白质在人类胚胎内比在老鼠胚胎内更稳定，这是人类发育速度更慢的原因。
找到控制细胞发育速度的机制对于再生医学和病理理解有着重要意义。通过调节干细胞的发育速度，科学家们能够改进特定类型细胞（用于实验或治疗）的生产流程，也可以获取癌症研究的新思路。
研究小组负责人James Briscoe表示：“这种发育的异时性对于不同物种体型及大小差异有着重大意义。因此，了解胚胎发育速度背后的调控机制，也可以帮助我们更进一步了解不同物种的进化史。”
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编译：小贝
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200917181310.htm
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