医学诺贝尔之路（1935）：“根正苗红”还是“近朱者赤”？

编者按：20世纪初，德国科学家、显微外科创始人汉斯.斯佩曼终结了预成论和后生论争论。斯佩曼的工 具很简单：玻璃棒，玻璃管以及一点婴儿的毛发。他将婴儿毛发做成绞索，用以分离卵裂期的胚胎。经过实验，斯佩曼终于证实卵裂期细胞在被分离之后能够分别独 自发育成为完整的个体，这个结果宣告了预成论的破产。

包括人类在内的动物都是由胚胎发育而来的，而胚胎则起源于一个细胞，即受精卵。在母亲体内，从受精卵开始到第八周，生命的最初形态称为胚，八周之后各系统 器官已大致形成，此时的新生命则叫做胎。人体结构精细而复杂，而如此完美设计竟然是从一个细胞发育而来，造物主的构思让人惊叹。

受精卵一分为二，再分为四，随着细胞数目越来越多，不同细胞的前途也各有不同。一些细胞发育成为后来的神经系统，另一些细胞则变成了胃肠。短短的八周之 内，原始细胞的命运被有条不紊地一一安排。人们不禁要问，到底是谁在暗中操纵着这一切呢？当年，学术界曾为这一问题争论不休，观点主要分为两个流 派：preformation（预成论）和 epigenesis（后生论）。



【Illustration of homunculi in sperm, drawn by Hartsoeker in 1695 图片出处：维基百科】

预成论由来已久，最初的预成论支持者认为人体不存在发育的过程，卵巢内的生殖细胞含有后代的所有信息，人类从小长大只不过是体形的改变而已。细胞学说创立 之后，原有的预成论观点显然已经不合时宜，但预成论对胚胎发育研究的影响仍然存在。后期的预成论支持者认为，胚胎时期细胞的发育方向是事先确定好的，人体 从受精卵走向成熟只是重演预先设计的路线而已。为什么有些细胞最终演化为大脑，而另一些细胞却只能发育为皮毛呢？预成论认为，正是由于那些变成大脑的细胞 “根正苗红”，故而他们注定担此重任。

部分胚胎学研究的成果似乎也支持胚胎发育预成论。1888年， Wilhelm Roux针对胚胎做了一系列实验，他将一根针刺入一枚刚刚分裂的蛙受精卵中，破坏了2个细胞中的一个，并观察剩下那个细胞的发育情况，结果幸存的那个细胞 最终发育成为半个胚胎。看起来，细胞的任务还真是早已注定，早期少一个，胚胎便缺了一半。

然而上述实验的结果并非毫无争议。1892年，另一位科学家用海胆胚胎做了类似的实验，手法稍有不同，结果却大相径庭。这位同学并未用针破坏发育中的胚 胎，而是将许多胚胎置于试管中摇晃，意图打散原本聚集在一起的细胞。实验结果出乎预料：这些散开的细胞并未变成有缺陷的个体，而是分别发育成为个头较小的 完整胚胎。这个结果显然无法用预成理论来解释。不过这个实验本身也有问题：经过摇晃，海胆的胚胎细胞虽然被打散，但并未被杀死，这使其结果说服力不如 Roux的实验。于是，如何成功分离两个卵裂期的细胞成为检验预成论的关键。



hans spemann，图片出处：http://www.egu.es/

20世纪初，德国科学家、显微外科创始人汉斯.斯佩曼（Hans Spemann）终结了这个争论。斯佩曼的工具很简单：玻璃棒，玻璃管以及一点婴儿的毛发。他将婴儿毛发做成绞索，用以分离卵裂期的胚胎。经过实验，斯佩 曼终于证实卵裂期细胞在被分离之后能够分别独自发育成为完整的个体，这个结果宣告了预成论的破产。

那么Roux的实验结果又如何解释呢？后来人们发现，Roux的实验结果是错误的。虽然结果有误，但Roux的实验方法仍然是开创性的，作为这个领域的先驱，Roux依然获得了人们的尊敬。

接下来，斯佩曼就胚胎发育的机制进行了深入研究。既然预成论不对，那么后生论是否正确呢？

为摸清胚胎发育过程中的调节机制，斯佩曼将一个胚胎的胚前唇部分移植到另一个胚胎的腹侧。一般来说，胚前唇部分将发育成为神经系统，而腹侧则不会。移植成 功后有趣的事发生了：接受移植的胚胎腹侧长出了新的脑和脊髓！很明显，新发育出的神经组织并非来源于作为移植物的胚前唇，那么腹侧胚胎细胞的发育必然是受 到了移植物的影响。斯佩曼将这种移植物称为“诱导者”，诱导者所处的位置称为“诱导中心”。斯佩曼认为，胚胎时期细胞的发育方向并非是预先注定的，而是受 到诱导中心和诱导者的指挥。在胚胎发育的过程中，特定部位的细胞将分化成为不同类型，而这种分化则来自位于不同部位的诱导者的诱导。换句话说，胚胎细胞的 分化其实是一个“近朱者赤，近墨者黑”的过程。这就是胚胎诱导理论。

胚胎诱导理论是胚胎学的重大成果。进一步的实验证实，随着胚胎发育，诱导也分为不同的级别，诱导过程是一个连续的过程。例如，早期的脊索中胚层诱导外胚层 形成神经系统；接着神经管的诱导部位促使其邻近部位分化为晶状体；随后晶状体又作为诱导者诱导临近外胚层生成角膜。同理，原始消化道的开口诱导生成口腔和 牙齿。我们的发育就是这样一步一步逐渐生成的。人们常说，怀孕的头几个月是非常重要的时期，在这段时间里，人体的各个器官和组织都处于诱导生成的阶段，很 容易受到外界的干扰而发生错误。所谓失之毫厘谬以千里，胚胎时期的诱导错误往往造成的将是胎儿的种种畸形。

诱导理论使我们理解了许多诸如“人的头为什么长在肩膀上而不是背上”一类的问题。斯佩曼精彩的实验和理论为后人开拓了新的研究领域。从此，胚胎学作为医学的重要分支蓬勃发展起来。1935年，诺贝尔医学奖授予斯佩曼，这也是该奖项第一次授予胚胎学。（文章选自卓信医学网http://www.zhuoxinmed.com/）