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来自水母的GFP基因可通过突变产生多种不同颜色的荧光蛋白,它们可以响应不同波长的光从而实现准确分析。
每当荧光蛋白基因发生表达时,细胞内便会发出荧光。
类似的“生物发光”
技术通常被用于观察活体动物中的单个细胞,在此过程中,我们常常会使用到一种灵敏的照相机(最初是为监视卫星而开发的)。
历史回顾
亚里士多德在其著作《动物的产生》(OionofAnimals)中首次提出了生物学中的后成说理论,认为从卵细胞发育为动物,或从孢子发育为植物的过程总是遵循着一系列规律。
在此期间,生命体将发生变化,并且形成各种器官。
只可惜,这些内容被忽略了近2000年的时间。
如今我们已进入遗传时代,尽管这一理论在今天看来似乎是理所应当的事情,但由于生命起源理论中的神创论与先成说主宰了世界长达数世纪之久,因此,亚里士多德的理论没有得到足够的信任与重视。
1795年,胚胎学家卡斯珀·弗里德里希·沃尔夫(CasparFriedrichWolff)用后成说的观点驳斥了先成说理论。
经过生物学家广泛而激烈的辩论,最终后成说推翻了先前所建立的先成说观点。
随着显微镜的不断改进,关于细胞群的观察也在不断继续。
20世纪初,恩斯特·诺伊曼(ErnstNeumann)对骨髓细胞进行了描述,并写下了这样的一段话:
在血液、淋巴器官与骨髓中,所有不同形式的血细胞都是“大淋巴”
干细胞的后代。
通过有丝分裂或其他细胞转化的方式,这些干细胞一次又一次地实现了自我更新与分化。
这很可能便是“干细胞”
一词的首次登场。
胚胎干细胞
胚胎中的干细胞可以产生大量的细胞,并进一步分化形成人类体内所有的200多种细胞。
人类早期胚胎中的内细胞团(如图17所示)含有三种类型共50~150个细胞。
1981年,马丁·埃文斯(MartinEvans)与马修·考夫曼(MatthewKaufman)共同发明了小鼠胚胎培养与胚胎细胞系分离的新技术。
同年,盖尔·马丁(GailMartin)首先使用“胚胎干细胞”
一词,用以描述所分离的胚胎细胞系。
8年后,詹姆斯·汤姆森(JamesThomson)从早期人类胚胎的内细胞团中分离出了一组细胞,并首次建立了胚胎多能干细胞系的培养体系。
目前,人类胚胎干细胞主要来自体外受精(IVF)过程。
图17干细胞龛的一个简单模型
龛中的细胞处于休眠状态,直到其被特定刺激唤醒(目前具体机制尚未完全阐明)。
完成分裂后,干细胞龛只能容纳一个子细胞,而其余的细胞则成为祖细胞,继续分裂并转化形成大量完全分化的细胞
尽管小鼠与人类胚胎干细胞具有许多相似的生物学特性,但在体外培养体系中,这两种胚胎干细胞通常需要不同的培养环境才能维持未分化的生长状态。
例如,小鼠胚胎干细胞通常生长于明胶层之上,仅须添加生长因子LIF[1]即可正常生长;而对人类胚胎干细胞而言,则需要活的小鼠成纤维细胞作为滋养层,同时还需要另一种被称为人成纤维细胞生长因子的蛋白。
如果没有达到最佳的生长条件,细胞便会停止分裂并迅速分化。
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