1 发育生物学学科的建立
古希腊罗马时期(发育现象的早期认知)
先成论与渐成论的争论:
Preformation (先成论):个体发⽣所 应形成的形态构造于发育之始就预先 存在,在发育进程中逐渐展开⽽形成 明显的形态构造
Epigenesis (渐成论):从受精卵至新生个体的生长及发育是⼀个渐变的过程, 即生物有机体的组织和器官是在胚胎发育过程中由原来未分化的物质发育 形成的(de novo)
亚里士多德是首位胚胎学家,这一时期对发育现象的思考为后续研究奠定了基础。
比较胚胎学的创立(发育形态过程的描述)
早期观点与发现:
马尔切洛·马尔皮基是先成论倡导者,安东尼·范·列文虎克发现精子,尼古拉斯·哈特索克提出精原学说,认为生殖细胞头部藏有小胚胎,结构是展开而非新生。
渐成论的复兴:
卡斯帕·弗里德里希·沃尔夫通过研究鸡胚胎发育,强调胚胎发育是缓慢渐进的过程,部分胚胎组织与成体不同,如肠管由扁平组织折叠形成,推动了渐成论的发展。
比较胚胎学的建立:
海因里希·潘德尔发现鸡胚胎的三个胚层,它们可分化为不同细胞类型和器官,并提出组织相互作用的观点。
卡尔·恩斯特·冯·贝尔发现囊胚期和脊索,还找到了哺乳动物(狗)的卵,
冯·贝尔定律:
-脊椎动物胚胎存在相似性,
-亲缘关系越近,胚胎相似程度越高,
-在发育过程中门、纲、目、科、属、种的特征依次出现,
这一定律否定了先成论,创立了比较胚胎学。
实验胚胎学的出现(发育机制探索的启动)
显微镜与细胞学说:
16世纪末显微镜发明,罗伯特·胡克1665年观察到死细胞,安东尼·范·列文虎克1674年观察到活细胞。1820 - 1880年,马蒂亚斯·施莱登和西奥多·施旺提出细胞学说,认为生物由细胞组成,细胞是生命基本单位,新细胞由老细胞分裂产生,这促使人们思考生物体如何由细胞分化形成。
重要理论的提出:
奥古斯特·魏斯曼提出种质论,区分了生殖细胞和体细胞,认为生殖细胞携带遗传决定因子。同时期出现嵌合型发育理论,认为合子细胞核含不等分的核决定因子,早期卵裂不对称,这一理论得到蛙胚胎实验的佐证。汉斯·德里施提出调整型发育理论,以海胆胚胎实验为例,表明早期胚胎细胞有发育成正常胚胎的相同能力,强调细胞间相互作用的重要性。
组织相互作用的发现:
海因里希·潘德尔提出组织相互作用(诱导)的概念,汉斯·施佩曼和希尔德·曼戈尔德发现蝾螈胚孔背唇可诱导完整胚胎体形成,即Spemann - Mangold组织者,证实了诱导现象,施佩曼也因此获得1935年诺贝尔生理学或医学奖。
发育生物学的形成(发育分子机制的研究)
孟德尔遗传定律与遗传学的发展:
格雷戈尔·孟德尔1865年提出遗传定律,包括分离定律、自由组合定律和显性定律,20世纪初被重新发现。遗传学研究遗传元素在世代间的传递,起初与胚胎学看似无关。
染色体与基因理论:
沃尔特·弗莱明描述了染色体,博韦里和萨顿提出染色体遗传理论,认为染色体是遗传单位,他们发现正常胚胎发育依赖正确的染色体模式,将染色体行为与发育联系起来。
托马斯·亨特·摩根通过果蝇研究为染色体理论提供了证据,发现白眼是X连锁遗传性状,区分了基因型和表型,进而将染色体行为(遗传学)与胚胎学(发育)联系起来。
基因与发育的深入研究:
1944年奥斯瓦尔德·埃弗里证实DNA是遗传的物质基础,1958年克里克提出中心法则。
此后,转座子、操纵子、表观遗传抑制、分子克隆、DNA测序、形态发生素、同源异型选择基因、绿色荧光蛋白、非编码RNA、大数据生物信息学、环境调控、单细胞空间测序和发育整体成像等研究成果不断涌现,推动了对基因表达和发育调控的理解,促使发育生物学逐渐形成 。
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