一项由奥地利科技研究所、格拉茨大学和胡布勒支研究所的研究人员合作完成的研究成果，于2024年10月11日发表在《科学》（Science）期刊上。这篇题为“Temporal variabilIT(http://www.maoyihang.com/sell/l_25/)y and cell mechanics control robustness in mammalian embryogenesis”的论文揭示了哺乳动物早期胚胎发育过程中细胞分裂和运动(http://www.maoyihang.com/sell/l_35/)的混沌性，以及胚胎如何通过物理定律从无序中建立有序结构的机制。
#### 研究背景
动物的胚胎发育始于卵细胞受精，这一过程触发了一系列连续的细胞分裂，即卵裂。细胞经过多次分裂形成囊胚，囊胚是所有未来器官和组织发育的基础。然而，在哺乳动物中，早期细胞分裂在时间和方向上表现出高度的随机性，这引发了关于胚胎如何克服这种无序性以形成统一结构的问题。
#### 研究方法与发现
研究团队通过对小鼠、兔子和猴子的胚胎进行成像分析，构建了一个详细的“形态图”（morphomap），这是一种能够可视化高维形态数据的图谱。该图谱显示，尽管初始阶段的细胞分裂是随机的，但在到达八细胞阶段后，不同胚胎开始呈现出相似的形态。
通过构建物理模型，研究人员解释了这一现象背后的原因：细胞间的物理相互作用促使胚胎形成确定的形状。细胞倾向于彼此粘附，并通过连续的重新排列达到最理想的排列状态，这一过程类似于解决魔方问题。
#### 物理模型解析
理论物理学家Edouard Hannezo和Bernat Corominas-Murtra利用这一数据集，提出了一个物理模型来描述胚胎如何从混沌中建立结构。该模型显示，通过最小化表面能量的选择性细胞排列，大多数细胞排列都是不稳定的，但细胞间的物理相互作用能够引导胚胎形成特定的形态。
#### 研究意义
这项研究揭示了哺乳动物胚胎发育过程中混沌与秩序之间的关系，即无序性与有序性两者都是构成“正常”发育的重要组成部分。了解这一机制不仅有助于深化我们对发育生物学的认识，还可能对未来疾病研究、再生医学和生育治疗等领域产生深远影响。
例如，通过更好地理解胚胎正常发育的规律，研究人员能够进一步探索异常发育的机制，这对于选择最健康的胚胎用于体外受精（IVF）程序，从而提高植入成功率具有重要意义。
#### 未来展望
随着研究的深入，未来可能会有更多的工具(http://www.maoyihang.com/sell/l_5/)和技术被开发出来，以帮助科学家们更细致地分析胚胎发育过程中的变异性和稳健性。这些知识不仅能够增进我们对生命起源的理解，还有助于开发新的治疗方法，改善人类健康。
