第一章细胞命运的决定
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Wilson把帽贝（Patella coerulea）早期裂球分离， 发现分离裂球不仅发育命运而且分裂速度和分裂方 式都和留在完整胚胎内的相同裂球一样。分离裂球 本身不但含有决定分裂节奏和分裂方式所必需的全 部物质，而且还含有不依赖于胚胎其他细胞而进行 自我分化所必需的全部物质。
帽贝成纤毛细胞（trochoblast cell）的分化
胚胎细胞的定型有两种主要方式：
1、通过胞质隔离(cytoplasmic segregation)实现的。
卵裂时，受精卵内特定的细胞质分离到特定的分 裂球中，裂球中所含有的特定胞质决定它发育成 哪一类细胞，细胞命运的决定与临近的细胞无关。 这 种 定 型 方 式 称 为 自 主 特 化 （ autonomous specification）。
上面所有实验都说明卵细胞质中存在某些形态发生 决定子，能够决定细胞朝一定方向分化，形成一定 组织结构。
除了海鞘属于典型的镶嵌型发育外，典型的镶嵌 型发育的胚胎还有栉水母(ctenophores)、环节动 物 (annelids) 、 线 虫 (nematodes) 和 软 体 动 物 (molluscs)等。另一方面，海胆、两栖类和鱼类等 动物的胚胎属于典型的调整型发育胚胎。在这些 呈典型的调整型发育的动物卵子细胞质中，也存 在着形态发生决定子。 形态发生决定子广泛存在于各种动物的卵子细胞 质中。
Whittaker用玻针反复挤压，使海鞘的分裂沟退化， 而形成新的分裂沟，部分肌质即黄色新月区胞质便转 移到预定外胚层细胞中。肌质转移到预定非肌细胞后， 也能产生肌肉。
我国学者童第周(1977)在海鞘卵子受精后把受精卵 一分为二。其中一个无核卵块作为受体，分别把原 肠胚或尾芽期幼虫的外胚层、中胚层和内胚层的细 胞核移植到受体中。结果所形成的组织总是和无核 卵块含有的细胞质组分有关，与细胞核无关。
• SKN-1可能通过激活P1裂球及其产生的EMS和P2 两裂球中的某些特定基因，从而决定它们的发育 命运。咽部细胞命运可以通过分离到这些裂球中 的母源性因子（maternal factor）自主决定。
skn-1突变体中肠和咽部的缺陷
把SKN-1功能限制在4细胞期的EMS裂球中是通 过pie-1 (pharyngeal and intestinal excess)和mex-1 (muscle excess)两个基因的活动来实现的。蛋白 质MEX-1和PIE-1可以单独发挥作用。 MEX-1在 第一次卵裂时使SKN-1不对称地分布于P1卵裂球 中，而PIE-1在第二次卵裂时使SKN-1不对称地分 布于EMS裂球中。 SKN-1是MS裂球形成必需的，缺乏SKN-1的胚胎 不能产生咽。
野生型和突变型胚胎中MS细胞决定模型
海鞘肌肉、内胚层和表皮三种胞质决定子的运动
海鞘胚胎后端的发育命运由卵细胞质中特定的胞 质决定子决定，而前端的发育命运则由缺乏 PVC所决定。
总之，海鞘卵子受精时，卵质发生运动，产生独 特的胞质区域；不同的胞质区域含有不同的形态 发生决定子，并在卵裂时分配到不同的裂球中。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(二)、软体动物
(一)、海鞘 海鞘肌肉、内胚层、表皮和前后轴也与胞质定域有关 表皮决定子在受精过程中迁移到卵子动物极顶部(apical region)，卵裂时进入动物极裂球中。内胚层决定子在受 精过程中迁移到卵子植物极半球，卵裂时进入植物极裂 球中。 海鞘受精卵植物极后端胞质(posterior vegetal cytoplasm， PVC)相对于其余部分细胞质呈“显性”。把一个受精卵 的PVC移植到另一个去除PVC的受精卵的前端，受体卵 原来的前端便发育成新的后端，而原来的后端(去除了 PVC)则发育为前端。
以细胞自主特化为特点的胚胎发育模式称为镶嵌 型发育(mosaic development)，或自主性发育，整 体胚胎好像是自我分化的各部分的总和。 （栉水 母、环节动物、线虫、软体动物、海鞘）
2、细胞定型是通过胚胎诱导实现的。胚胎发育过程中， 相邻细胞或组织之间通过相互作用，决定其中一方 或双方的分化方向，也就是发育命运。 初始阶段，细胞可能具有不止一种分化潜能，和邻 近细胞或组织的相互作用逐渐限制了它们的发育命 运，使它们只能朝一定的方向分化。细胞命运的这 种 定 型 方 式 称 为 有 条 件 特 化 (conditional specification)或渐进特化(progressive specification) 或依赖型特化(dependent specification) 。
海鞘胚胎是依据卵内贮存信息进行自我分 化的镶嵌体。海鞘胚胎卵裂时，不同的细 胞接受不同区域的卵细胞质。不同区域的 卵细胞质含有不同的形态发生决定子，能 够使细胞朝一定的方向分化。
某些海鞘卵细胞质不同区域具有不同的颜 色，卵子受精时不同区域的细胞质分配到 不同的裂球中。
Conklin(1905)通过跟踪柄海鞘裂球的发育命运发现： 不同区域的卵细胞质分别与未来胚胎特定的发育命运 相联系。黄色新月区含有黄色细胞质，称为肌质 (myoplasm)，将来形成肌细胞。灰色新月区含有灰色 细胞质，将来形成脊索和神经管。动物极部分含透明 细胞质，将来形成幼虫表皮。灰色卵黄区含大量灰色 的卵黄，将来形成幼虫消化道。
细胞定型的两个时相
当 一 个 细 胞 或 者 组 织 放 在 中 性 环 境 （ neutral environment）如培养皿中可以自主分化时，就 可以说这个细胞或组织已经特化（specialized） 了。
当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位可以自主 分化时，就可以说这个细胞或组织已经决定 （determined）了。
某些呈螺旋卵裂的胚胎（主要是软体动物和环节动 物）在第一次卵裂时卵子植物极部分形成一个胞质 凸起，称为极叶（polar lobe）。第一次卵裂结束时， 极叶缩回。第二次卵裂开始前，极叶再次凸起，第 二次卵裂完成时，再次缩回，此后极叶的出现就不 明显了。极叶的形成是卵裂期间一种过渡性的形态 变化，是卵内部物质流动所引起的。
二、胞质定域
形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受 精时发生运动，被分隔到一定区域，并在卵裂时分 配到特定的裂球中，决定裂球的发育命运。这一现 象称为胞质定域（cytoplasmic localization）。胞质 定域也称为胞质隔离（cytoplasmic segregation）或 胞质区域化（cytoplasmic regionalization）或胞质 重排（cytoplasmic rearrangement）。
第一章细胞命运的决定
动物有机体是由多种类型的分化细胞(specialized cell) 组成的。 分化细胞不仅形态多样，而且功能各异。
部分已分化细胞的类型、特征产物及其功能
细胞定型和分化
从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过 程叫细胞分化（cell differentiation）。已分化的 细胞不但具有一定的形态和合成特异的产物，而 且行使特异的功能。 细胞在分化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细 胞朝特定方向发展，这一过程称为定型 （ commitment ） 。 定 型 可 进 一 步 分 为 特 化 （specification）和决定（determination）两个时 相。
海鞘不同胞 质决定子的 镶嵌分布。
Reverberi和Minganti (1946) 证明海鞘裂球的发 育命运在8细胞期已经决定，此时的裂球分离 后能够自我分化。不过神经系统的发育例外， 只有当动物极前面一对裂球a4.2和植物极前面 一对裂球A4.1配合后，才形成神经组织。
在海鞘这样严格的镶嵌型发育胚胎中，也存在 着裂球之间相互作用决定细胞发育命运的渐进 决定作用。Ortolani (1959) 证明海鞘外胚层细 胞直到64细胞期时尚未定型发育成神经组织。
对细胞呈有条件特化的胚胎来说，如果在胚胎发 育的早期将一个分裂球从整体胚胎上分离，那么 剩余的胚胎细胞可以改变发育命运，填补所留下 的空缺。以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模 式称为调整型发育（Regulative development） 模式（海胆、两栖类、鱼类等）。
任何动物胚胎发育中都存在自主特化和有条件特 化两种细胞定型方式，只是程度大小不同而已。 一般来说，在多数无脊椎动物胚胎发育过程中， 主要是细胞自主特化在发生作用，细胞有条件特 化次之；而在脊椎动物胚胎发育过程中则相反， 主要是细胞有条件特化在发生作用，细胞自主特 化次之。
副蛔虫(马蛔虫，Parascarisaequorum)第一次卵 裂形成的动物极裂球发生染色体消减 (chromosome diminution)，而植物极裂球仍保 持正常数目的染色体。 第二次卵裂形成的两个 植物极裂球开始都有正常数目的染色体，后来靠 近动物极裂球的染色体在下一次卵裂前又发生消 减。只有一个最靠近植物极的裂球含有全数染色 体(全套基因)。 全数染色体只存在于将来形成生殖细胞的裂球里。
副蛔虫正常受精卵（A）和经离心处理的受精卵 （B）分裂时生殖质的分布。
• 据此，Boveri认为副蛔虫卵子植物极胞质中含有某些 物质能保护细胞核染色体不发生消减，并决定有关裂 球形成生殖细胞。副蛔虫卵子植物极胞质中所含的能 决定生殖细胞形成的物质叫生殖质（germ plasm）。
• 秀丽隐杆线虫胚胎细胞命运主要由卵内细胞质决 定，而不是由邻近细胞间相互作用决定。其胚胎 中发现的SKN－1蛋白质就很可能是一种“转录因 子”样形态发生决定子。
推测：形态发生决定子可能位于该区域皮 质部的胞质或细胞骨架上，卵子可扩散的 细胞质（diffusible cytoplasm）不含形态 发生决定子。 壳腺是中胚层细胞诱导外胚层细胞形成的。 中胚层不存在时，便没有诱导者诱导外胚 层细胞形成壳腺。这是镶嵌型发育胚胎中 也存在细胞间相互作用决定细胞发育命运 的又一例证。
已特化的细胞或组织的发育命运是可逆的 。如 果把已特化的细胞或组织移植到胚胎不同的部位， 它就会分化成不同的组织。相比之下，已决定的 细胞或组织的发育命运是不可逆的。
在细胞发育过程中，定型和分化是两个相互关连 的过程。在胚胎早期发育过程中，某一组织或器 官的原基（anlage）首先必需获得定型，然后才 能向预定的方向发育，也就是分化，形成相应的 组织或器官。
第一节细胞命运通过形态发生决定子自主特化
一、形态发生决定子
形 态 发 生 决 定 子 (Morphogenetic determinant)也称为成形素(Morphogen)或 胞 质决定 子 (Cytoplasmic determinant)， 是指胚胎细胞中存在的决定细胞发育命运 的物质。 大量研究证明，不论是以镶嵌型发育为主 还是以调整型发育为主，形态发生决定子 广泛存在于各种动物的卵子细胞质中。
软体动物的极叶。 A，第一次卵裂 前极叶的扫描电 镜照片；B，三 叶期胚胎的极叶。
Dentalium卵裂过程中极叶凸出和缩回各发生两次
去除极叶，剩下的裂球虽然能正常分裂， 但 是 不 能 形 成 正 常 的 担 轮 幼 虫 （trochophore larva），而是发育成缺乏中 胚层器官－肌肉、口、壳腺和足的幼虫。 因此Wilson认为极叶中含有控制D裂球特定 分裂节奏、分裂方式以及中胚层分化所必 需的决定子。 如果吸除极叶区胞质，胚胎发育正常； 将极叶胞质吸取并注射到B细胞中，未见B 细胞产生中胚层结构。
用细胞松弛素（cytochalasin ）抑制极叶形成将形 成两个联体胚胎。极叶还含有决定胚胎背腹轴形成 的物质。
(三)、线虫
最常见的形态发生决定子可能要算生殖细胞决定 子。即使在蛙类等的调整型卵子中也存在着生殖 细胞决定子。 生殖细胞决定子在卵裂时分配到一定的裂球中， 并决定这些裂球发育成生殖细胞。
帽贝成纤毛细胞（trochoblast cell）的分化
胚胎细胞的定型有两种主要方式：
1、通过胞质隔离(cytoplasmic segregation)实现的。
卵裂时，受精卵内特定的细胞质分离到特定的分 裂球中，裂球中所含有的特定胞质决定它发育成 哪一类细胞，细胞命运的决定与临近的细胞无关。 这 种 定 型 方 式 称 为 自 主 特 化 （ autonomous specification）。
上面所有实验都说明卵细胞质中存在某些形态发生 决定子，能够决定细胞朝一定方向分化，形成一定 组织结构。
除了海鞘属于典型的镶嵌型发育外，典型的镶嵌 型发育的胚胎还有栉水母(ctenophores)、环节动 物 (annelids) 、 线 虫 (nematodes) 和 软 体 动 物 (molluscs)等。另一方面，海胆、两栖类和鱼类等 动物的胚胎属于典型的调整型发育胚胎。在这些 呈典型的调整型发育的动物卵子细胞质中，也存 在着形态发生决定子。 形态发生决定子广泛存在于各种动物的卵子细胞 质中。
Whittaker用玻针反复挤压，使海鞘的分裂沟退化， 而形成新的分裂沟，部分肌质即黄色新月区胞质便转 移到预定外胚层细胞中。肌质转移到预定非肌细胞后， 也能产生肌肉。
我国学者童第周(1977)在海鞘卵子受精后把受精卵 一分为二。其中一个无核卵块作为受体，分别把原 肠胚或尾芽期幼虫的外胚层、中胚层和内胚层的细 胞核移植到受体中。结果所形成的组织总是和无核 卵块含有的细胞质组分有关，与细胞核无关。
• SKN-1可能通过激活P1裂球及其产生的EMS和P2 两裂球中的某些特定基因，从而决定它们的发育 命运。咽部细胞命运可以通过分离到这些裂球中 的母源性因子（maternal factor）自主决定。
skn-1突变体中肠和咽部的缺陷
把SKN-1功能限制在4细胞期的EMS裂球中是通 过pie-1 (pharyngeal and intestinal excess)和mex-1 (muscle excess)两个基因的活动来实现的。蛋白 质MEX-1和PIE-1可以单独发挥作用。 MEX-1在 第一次卵裂时使SKN-1不对称地分布于P1卵裂球 中，而PIE-1在第二次卵裂时使SKN-1不对称地分 布于EMS裂球中。 SKN-1是MS裂球形成必需的，缺乏SKN-1的胚胎 不能产生咽。
野生型和突变型胚胎中MS细胞决定模型
海鞘肌肉、内胚层和表皮三种胞质决定子的运动
海鞘胚胎后端的发育命运由卵细胞质中特定的胞 质决定子决定，而前端的发育命运则由缺乏 PVC所决定。
总之，海鞘卵子受精时，卵质发生运动，产生独 特的胞质区域；不同的胞质区域含有不同的形态 发生决定子，并在卵裂时分配到不同的裂球中。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(二)、软体动物
(一)、海鞘 海鞘肌肉、内胚层、表皮和前后轴也与胞质定域有关 表皮决定子在受精过程中迁移到卵子动物极顶部(apical region)，卵裂时进入动物极裂球中。内胚层决定子在受 精过程中迁移到卵子植物极半球，卵裂时进入植物极裂 球中。 海鞘受精卵植物极后端胞质(posterior vegetal cytoplasm， PVC)相对于其余部分细胞质呈“显性”。把一个受精卵 的PVC移植到另一个去除PVC的受精卵的前端，受体卵 原来的前端便发育成新的后端，而原来的后端(去除了 PVC)则发育为前端。
以细胞自主特化为特点的胚胎发育模式称为镶嵌 型发育(mosaic development)，或自主性发育，整 体胚胎好像是自我分化的各部分的总和。 （栉水 母、环节动物、线虫、软体动物、海鞘）
2、细胞定型是通过胚胎诱导实现的。胚胎发育过程中， 相邻细胞或组织之间通过相互作用，决定其中一方 或双方的分化方向，也就是发育命运。 初始阶段，细胞可能具有不止一种分化潜能，和邻 近细胞或组织的相互作用逐渐限制了它们的发育命 运，使它们只能朝一定的方向分化。细胞命运的这 种 定 型 方 式 称 为 有 条 件 特 化 (conditional specification)或渐进特化(progressive specification) 或依赖型特化(dependent specification) 。
海鞘胚胎是依据卵内贮存信息进行自我分 化的镶嵌体。海鞘胚胎卵裂时，不同的细 胞接受不同区域的卵细胞质。不同区域的 卵细胞质含有不同的形态发生决定子，能 够使细胞朝一定的方向分化。
某些海鞘卵细胞质不同区域具有不同的颜 色，卵子受精时不同区域的细胞质分配到 不同的裂球中。
Conklin(1905)通过跟踪柄海鞘裂球的发育命运发现： 不同区域的卵细胞质分别与未来胚胎特定的发育命运 相联系。黄色新月区含有黄色细胞质，称为肌质 (myoplasm)，将来形成肌细胞。灰色新月区含有灰色 细胞质，将来形成脊索和神经管。动物极部分含透明 细胞质，将来形成幼虫表皮。灰色卵黄区含大量灰色 的卵黄，将来形成幼虫消化道。
细胞定型的两个时相
当 一 个 细 胞 或 者 组 织 放 在 中 性 环 境 （ neutral environment）如培养皿中可以自主分化时，就 可以说这个细胞或组织已经特化（specialized） 了。
当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位可以自主 分化时，就可以说这个细胞或组织已经决定 （determined）了。
某些呈螺旋卵裂的胚胎（主要是软体动物和环节动 物）在第一次卵裂时卵子植物极部分形成一个胞质 凸起，称为极叶（polar lobe）。第一次卵裂结束时， 极叶缩回。第二次卵裂开始前，极叶再次凸起，第 二次卵裂完成时，再次缩回，此后极叶的出现就不 明显了。极叶的形成是卵裂期间一种过渡性的形态 变化，是卵内部物质流动所引起的。
二、胞质定域
形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受 精时发生运动，被分隔到一定区域，并在卵裂时分 配到特定的裂球中，决定裂球的发育命运。这一现 象称为胞质定域（cytoplasmic localization）。胞质 定域也称为胞质隔离（cytoplasmic segregation）或 胞质区域化（cytoplasmic regionalization）或胞质 重排（cytoplasmic rearrangement）。
第一章细胞命运的决定
动物有机体是由多种类型的分化细胞(specialized cell) 组成的。 分化细胞不仅形态多样，而且功能各异。
部分已分化细胞的类型、特征产物及其功能
细胞定型和分化
从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过 程叫细胞分化（cell differentiation）。已分化的 细胞不但具有一定的形态和合成特异的产物，而 且行使特异的功能。 细胞在分化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细 胞朝特定方向发展，这一过程称为定型 （ commitment ） 。 定 型 可 进 一 步 分 为 特 化 （specification）和决定（determination）两个时 相。
海鞘不同胞 质决定子的 镶嵌分布。
Reverberi和Minganti (1946) 证明海鞘裂球的发 育命运在8细胞期已经决定，此时的裂球分离 后能够自我分化。不过神经系统的发育例外， 只有当动物极前面一对裂球a4.2和植物极前面 一对裂球A4.1配合后，才形成神经组织。
在海鞘这样严格的镶嵌型发育胚胎中，也存在 着裂球之间相互作用决定细胞发育命运的渐进 决定作用。Ortolani (1959) 证明海鞘外胚层细 胞直到64细胞期时尚未定型发育成神经组织。
对细胞呈有条件特化的胚胎来说，如果在胚胎发 育的早期将一个分裂球从整体胚胎上分离，那么 剩余的胚胎细胞可以改变发育命运，填补所留下 的空缺。以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模 式称为调整型发育（Regulative development） 模式（海胆、两栖类、鱼类等）。
任何动物胚胎发育中都存在自主特化和有条件特 化两种细胞定型方式，只是程度大小不同而已。 一般来说，在多数无脊椎动物胚胎发育过程中， 主要是细胞自主特化在发生作用，细胞有条件特 化次之；而在脊椎动物胚胎发育过程中则相反， 主要是细胞有条件特化在发生作用，细胞自主特 化次之。
副蛔虫(马蛔虫，Parascarisaequorum)第一次卵 裂形成的动物极裂球发生染色体消减 (chromosome diminution)，而植物极裂球仍保 持正常数目的染色体。 第二次卵裂形成的两个 植物极裂球开始都有正常数目的染色体，后来靠 近动物极裂球的染色体在下一次卵裂前又发生消 减。只有一个最靠近植物极的裂球含有全数染色 体(全套基因)。 全数染色体只存在于将来形成生殖细胞的裂球里。
副蛔虫正常受精卵（A）和经离心处理的受精卵 （B）分裂时生殖质的分布。
• 据此，Boveri认为副蛔虫卵子植物极胞质中含有某些 物质能保护细胞核染色体不发生消减，并决定有关裂 球形成生殖细胞。副蛔虫卵子植物极胞质中所含的能 决定生殖细胞形成的物质叫生殖质（germ plasm）。
• 秀丽隐杆线虫胚胎细胞命运主要由卵内细胞质决 定，而不是由邻近细胞间相互作用决定。其胚胎 中发现的SKN－1蛋白质就很可能是一种“转录因 子”样形态发生决定子。
推测：形态发生决定子可能位于该区域皮 质部的胞质或细胞骨架上，卵子可扩散的 细胞质（diffusible cytoplasm）不含形态 发生决定子。 壳腺是中胚层细胞诱导外胚层细胞形成的。 中胚层不存在时，便没有诱导者诱导外胚 层细胞形成壳腺。这是镶嵌型发育胚胎中 也存在细胞间相互作用决定细胞发育命运 的又一例证。
已特化的细胞或组织的发育命运是可逆的 。如 果把已特化的细胞或组织移植到胚胎不同的部位， 它就会分化成不同的组织。相比之下，已决定的 细胞或组织的发育命运是不可逆的。
在细胞发育过程中，定型和分化是两个相互关连 的过程。在胚胎早期发育过程中，某一组织或器 官的原基（anlage）首先必需获得定型，然后才 能向预定的方向发育，也就是分化，形成相应的 组织或器官。
第一节细胞命运通过形态发生决定子自主特化
一、形态发生决定子
形 态 发 生 决 定 子 (Morphogenetic determinant)也称为成形素(Morphogen)或 胞 质决定 子 (Cytoplasmic determinant)， 是指胚胎细胞中存在的决定细胞发育命运 的物质。 大量研究证明，不论是以镶嵌型发育为主 还是以调整型发育为主，形态发生决定子 广泛存在于各种动物的卵子细胞质中。
软体动物的极叶。 A，第一次卵裂 前极叶的扫描电 镜照片；B，三 叶期胚胎的极叶。
Dentalium卵裂过程中极叶凸出和缩回各发生两次
去除极叶，剩下的裂球虽然能正常分裂， 但 是 不 能 形 成 正 常 的 担 轮 幼 虫 （trochophore larva），而是发育成缺乏中 胚层器官－肌肉、口、壳腺和足的幼虫。 因此Wilson认为极叶中含有控制D裂球特定 分裂节奏、分裂方式以及中胚层分化所必 需的决定子。 如果吸除极叶区胞质，胚胎发育正常； 将极叶胞质吸取并注射到B细胞中，未见B 细胞产生中胚层结构。
用细胞松弛素（cytochalasin ）抑制极叶形成将形 成两个联体胚胎。极叶还含有决定胚胎背腹轴形成 的物质。
(三)、线虫
最常见的形态发生决定子可能要算生殖细胞决定 子。即使在蛙类等的调整型卵子中也存在着生殖 细胞决定子。 生殖细胞决定子在卵裂时分配到一定的裂球中， 并决定这些裂球发育成生殖细胞。