一位先锋发展生物学家回顾了研究生命诞生的壮丽旅程。

研究人类和其他哺乳动物的早期发育需要非凡的智慧和毅力。例如，与透明的海胆胚胎不同，哺乳动物的胚胎不能被直接看到。它们的发育有一个很好的时间表，各种高度复杂的器官是一步一步形成的，因此研究它们并不容易。一个世纪以来，科学家们巧妙地破解了许多基本发展原则的故事，如他们所发现的那样扣人心弦。

MagdalenaZernia-Goetz是这个故事中的核心人物之一。几十年来，她是发育生物学和干细胞科学的先驱，她重新设定了早期哺乳动物命运的时钟。此外，她的实验室还改进了一个培养体系，可以延长体外人类胚胎的发育，从而形成一个强大的基础研究模式，以提高对妊娠丢失的理解。与科学记者罗杰尔·海菲尔德(RogerHighfield)合著的"生命之舞"(The Dose Of Life)生动地描述了她所在领域的巨大技术和认知变化。这本书还记录了他的个人科学奥德赛--失败、疲劳、坚韧和希望交织在一起。

不寻常的变化

这本书历时15年，集中讨论了在短短几天内完成的不同寻常的变化：将球形哺乳动物卵子转化为干细胞，这些干细胞包含了身体完全发育所需的所有类型的干细胞。直到21世纪的头几年，人们一直认为这种多样性最初起源于相同的细胞。例如，在4细胞期，所有细胞都被认为具有产生所有细胞类型的相同能力，这种状态被称为对称系数。事实证明，事实并非如此。

从20世纪70年代末到80年代，剑桥大学(Cambridge University)胚胎学家马丁·约翰逊(MartinJohnson)的研究小组提出了"极化假说"，认为早期胚胎中不同细胞形成的差异可以作为不同细胞群或细胞系的基础。此后，泽尼克-戈茨试图找出不对称在决定细胞为什么和以何种方式发生的重要作用。她证实，早期胚胎的可塑性不是来自于一致性，而是来自异质性。

有多种工具可以让泽尼克-戈茨从一开始就追踪形态的形成。其中一种是绿色荧光蛋白。绿色荧光蛋白是一种在紫外线下发光的水母分子，可以用来标记单个细胞并便于追踪其运动。她的团队使用绿色荧光蛋白来跟踪胚胎细胞在细胞分裂的最初几个阶段的不同命运。这种方法费劲但有力，优化它是本书的主要内容。

另一个关键的工具是形态起源的非对称理论模型。1952年，在数学家艾伦·图灵去世的两年前，他在他的论文"形态发生的化学基础"中描述了两种不同扩散速率的化学物质是如何相互作用形成稳定模式的，这一过程后来被称为反应扩散理论。

最早的胚胎细胞之间的细微差别是否足以产生不同的脑细胞株和血细胞系等等？为了理解这个问题，泽尼克-戈茨需要比较以不同方式分裂的细胞，并测试它们对特定发育途径的固有倾向。

彩色标记嵌合体

在本世纪初，作者和他们的团队进行了一组"精疲力竭"的实验，人工组装、拆卸和重新组装颜色标记的嵌合体，这些实验是由首次从不同胚胎中取出的极化老鼠细胞组成的。他们使用这些手工制作的模型来跟踪和比较随后的细胞分裂模式--或者使用荧光标记。到2005年，他们追踪了数百个嵌合体细胞和数千个胚胎细胞的命运。结果表明，不同的细胞同一性影响细胞的命运，细胞分为两部分和两部分。有一篇论文在评审员的提问中被否决了，但由于证据变得无可辩驳，审查员的意见终于改变了。

为了进一步探索生命之舞，需要更好的跟踪方法，包括实时图像。在过去十年里，这些方法已经成为现实，主要是因为能够在体外记录胚胎发育初期的图像，并将胚胎培养时间从11天或12天延长至14天--许多国家已经颁布法律，将人类胚胎的培养时间限制在14天。据泽尼卡·戈茨(Zernia-Goetz)称，研究人员能够查看"人工培养胚胎的黑匣子"。

除了这些技术之外，研究人员也越来越了解所涉及的关键分子的信号转导途径，可用的器官也越来越复杂。现在，这些胚胎的人工培养非常复杂，可以诱导原肠胚胎的形成。在原肠胚胎形成的过程中，细胞发育成胚胎层，然后形成生物体的内部结构。通过CRISPR等基因编辑工具，模拟、重定向和控制胚胎发生的能力在创造性生物学的新时代已经出现。

这种自定义的生物力量尚未转化为临床治疗。这一领域面临的社会和伦理挑战依然严峻。泽尼克-戈茨通过绒毛取样有力地描述了胎儿严重染色体异常的诊断。这种经历对她产生了巨大影响，促使她了解早期胚胎如何"梳理"自己的细胞。她还谈到了作为女科学家在平衡工作和生活方面面临的挑战，以及同龄人对她发现的反对。

泽尼卡-戈茨用真诚而充满激情的语言描述了探索科学的复杂性，这必然会引起广泛的共鸣。这本书以时间为线索，描述了基础科学在变革性发现之路上的令人兴奋的智慧、不断的刺激和情绪的起伏。