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出生前在发育中的胚胎中发现了微小的蜥蜴样肌肉

科学家发现,在子宫中,发育中的人的手和脚上会增加多余的肌肉,这些肌肉后来消失得无影无踪。

研究人员发现,这些临时组织可能是我们进化祖先遗留下来的。

研究合著者,华盛顿特区霍华德大学的进化生物学家兼原始生物学家瑞·迪奥戈(Rui Diogo)解释说,在四肢动物中发现的神秘肌肉比我们的手指灵巧得多。脚趾,而其中一些则出现在哺乳动物(如黑猩猩)中,它们以柔软的脚而闻名。然而,根据这项于10月1日发表在《发展》(Development)杂志上的小型研究,在人类出生之前,这些组织要么融合到其他肌肉上,要么收缩成零。

出生前在发育中的胚胎中发现了微小的蜥蜴样肌肉

作者认为,随着哺乳动物开始从类似哺乳动物的爬行动物进化而来,某些暂时性肌肉可能已在2.5亿年前从我们的成年祖先消失了。但是,鉴于该研究的样本量很小,这些肌肉是否出现在所有人类胚胎中以及这对人类进化史可能意味着什么尚待观察。

“对我来说,主要的[外卖]想法是,我们的多余肌肉只是短暂的,然后就消失了,”巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学的神经科学家和发育生物学家阿兰·切多塔尔说。不参与工作。Chédotal强调,在得出任何“大结论”之前,该研究需要大规模复制,但初步结果提出了有关产前发育的有趣问题。

他说:“肌肉[存在于发育中的胚胎中,然后就不存在了,但是在它们之间,有一些未知的东西。” “什么原因导致了肌肉的消失?”

尽管Chédotal并未参与当前的研究,但他实验室的数据推动了对胎儿肌肉发育的研究。2017年,切多塔尔(Chédotal)和他的同事发布了一系列人类胚胎和胎儿的详细3D快照,这些快照以前从未见过。该团队使用了一种称为“整体免疫染色”的技术,使样品的皮肤透明并突出组织中特定种类的细胞。研究人员使用能锁住肌球蛋白(一种仅在肌肉中发现的蛋白质)的抗体,可以高分辨率捕获人类肌肉发育的各个阶段。

切多塔尔说,作为一名解剖学家,迪奥戈(Diogo)能够发现潜伏在胎儿手和脚图像中的异常肌肉。Diogo从胚胎图像数据库中提取了13张3D图像,分别代表大约7至13个孕周的胚胎和胎儿。他的研究小组发现,在妊娠第7周时,人类胎儿的手和脚每个都包含大约30块肌肉,但是大约六个星期后,胎儿的手和脚已减少到20块。

例如,被称为“ contrahens 5”的手部肌肉连接至小指,并将手指向下并朝着手的中线拉动。肌肉出现在成年猴子和发育中的人类胚胎中,但是研究人员观察到,在妊娠的第10周左右,组织开始降解并完全分解,而在第11周之前。在脚中,位于脚 the骨之间的肌肉拉动了脚部的the骨。脚趾完全合拢,然后在第9周分解。

迪奥戈在一份声明中说,尽管某些肌肉早在第7周就出现了退化或融合到其他肌肉中,但有些则一直持续到第11周,“对于发育性空虚症而言,这显然太迟了。”

迪奥戈谈到瞬态结构时说:“这些是我们已知的肌肉,它们仍然存在于祖先中。” 残留的肌肉被称为无畸形症(atavisms)- 在某些生物体中已消失的解剖结构,但可能在胚胎发育或成年期以变异或异常形式出现。

研究表明,尽管人类通常在出生前会失去三分之一的肢体四肢肌肉,但在极少数情况下,一两根肌肉会在修剪过程中持续存留,并成年后一直徘徊,迪奥戈说。挥之不去的肌肉通常不会被注意到,既不会引起问题,也不会赋予其所有者超灵活的手指,但是在发育迟缓的个体(例如患有唐氏综合症或爱德华兹综合症的个体)中似乎更为常见。这组作者认为,当人们在子宫中被捕或发育迟缓时,人们更有可能保留无运动能力的肌肉。

巴黎塞纳河生物学研究所的发育生物学家德尔芬·杜普雷斯(Delphine Duprez)通过电子邮件告诉Live Science,这项研究提供了人类胚胎四肢发育的“第一本精确图集”。但是,她补充说,结果尚未得到证实,可能难以证实,因为与动物模型相比,研究人类胚胎的肌肉发育仍然很困难。

为了简化胚胎研究,Chédotal和他的实验室成员正在继续建立其图像数据库。现在,他们可以一次用不同的抗体标记多达八种组织类型,这意味着它们可以显示动脉,神经和肌肉在人类早期发育过程中的相互作用。他说,肌肉需要与神经相连,并需要有充足的血液才能生存,因此详细的数据可能使像Diogo这样的科学家能够准确地将肌肉在子宫内消失的时间,原因和方式拼凑在一起。

Chédotal补充说,不断增长的数据库已经可供公众使用,最终将进行调整,使其与虚拟现实和其他使用户能够与3D图像进行交互的平台兼容。他说,他希望该数据库将对从知名研究人员到医学生的每个人都有用,这些人至今为止都已经从教科书中几十年的插图研究胎儿发育,他说。

Diogo计划使用数据库中的图像来研究子宫内人头,动脉和神经的发育情况。除了发掘人类进化史的新细节外,Diogo表示,他旨在帮助医疗专业人员准确预测患者皮肤下的物质。他建议,如果研究人员能够预测特定患者可能出现哪些解剖学变异,那么医生可能会为手术做好更好的准备,并且通常会提供更好的护理。

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