科學新視野。 當母親懷孕時,她不再是孤單一個人,她的體內有了一位小訪客……這位外來的小訪客如何展開生命的旅程?在探索胚胎孕育的過程中,你將發現許多有趣的問題與答案。 以喜劇效果而言,懷孕具有一切特質:手足間的對抗競爭、兩性間的戰爭攻訪、性別認同的危機。作者提出最新的科學發現,反駁自古以來的推論與謬誤。他探討母親在生理與心理層面對胎兒的影響,這些影響有些會延伸至成人時期,甚至影響性別定位。 這是一本闡述人類懷孕真相的科普讀物。從動物學的觀點來看,研究人類的懷孕過程可以使我們更了解自己從何而來,以及為什麼我們會有某些行為。
基本介紹
- 書名:體內小訪客/科學新視野
- 作者:班布里基 (Bainbridge David)
- 出版社:汕頭大學出版社
- 頁數:241頁
- 開本:16
- 定價:28.00
- 外文名:A Visitor within
- 譯者:林丹卉
- 出版日期:2003年1月1日
- 語種:簡體中文
- ISBN:9787810366014, 7810366017
- 品牌:汕頭大學出版社
作者簡介,媒體推薦,圖書目錄,文摘,
作者簡介
作者:(英國)班布里基(Bainbridge David) 譯者:林丹卉 楊育明
大衛·班布里基,1968年10月30日呱呱墜地。曾在劍橋大學主例動物學與獸醫學。歷經短暫的獸醫生涯垢,他進入倫敦的動物學研究所,研究雌鹿的懷孕初期,並取得博士學位。隨後,在牛津大學研究人類胎兒與母體的互動作用。他目前任教於倫敦皇家獸醫學院,講授生理學與比較解剖學。他與妻子、女兒、兒子及一群小貓們住在北哈特福郡。
林丹卉,台灣大學動物學系畢業,揚名大學公共衛生研究所碩士畢業。
楊育明,台灣大學動物學系暨研究所碩士畢業。
大衛·班布里基,1968年10月30日呱呱墜地。曾在劍橋大學主例動物學與獸醫學。歷經短暫的獸醫生涯垢,他進入倫敦的動物學研究所,研究雌鹿的懷孕初期,並取得博士學位。隨後,在牛津大學研究人類胎兒與母體的互動作用。他目前任教於倫敦皇家獸醫學院,講授生理學與比較解剖學。他與妻子、女兒、兒子及一群小貓們住在北哈特福郡。
林丹卉,台灣大學動物學系畢業,揚名大學公共衛生研究所碩士畢業。
楊育明,台灣大學動物學系暨研究所碩士畢業。
媒體推薦
序
那天下午兩點半,我接到電話。當時我正在設定機器,準備分析我所研究的人類基因片段,但現在我得放下這些實驗。我知道那天下午蜜雪兒去做產檢,由於之前的檢查結果都很正常,所以我並沒有特別在意這次約診。自從蜜雪兒懷孕20周時發牛了早產性陣痛,使我們險些失去寶寶那時起,在接下來的10周,每當感覺到寶寶有力的蹬腿,我倆都會鬆一口氣。到了第30周,我們原以為已經到達終點站,一切都將尋常無奇。
但蜜雪兒在電話中啜泣。她只說了一句: “我得了,子癲前症(pre—eclampsia)。”然後我就拿起車鑰匙奪門而出。在開車同家的途中,我一直想,接下來究竟會發生什麼事?對一件事情一知半解是很危險的,而我正好對子癲前症一知半解。這真是一件諷刺的事——去年我恰巧在一間實驗室里工作過,那兒的其他人幾乎都在研究子癲前症。所以,我知道它是英國產婦的主要死因,每年導致約十名孕婦死亡。我也知道,它一年造成約500~600名嬰兒死亡。這種疾病會攻擊母親的血管,迫使她們的血壓升高,破壞她們的腎臟,並引起突發性痙攣:希臘文eclampsia就是“如閃電般”的意思。子癲前症也會慢慢地封鎖連線寶寶與母親之間的血管,漸漸地使胎兒窒息或餓死。是的,我知道可能會發生的一切,但我不知道這一切發生的幾率有多大。
一個半小時後我到了家,然後我們前往位在牛津的瑞德克里夫醫院。我認得路,因為我的主實驗室就在那裡的婦女中心三樓。當時我還不知道在接下來的幾個月,蜜雪兒將會有很長的時間待在五樓。雖然我想試著安撫她,不過在前往醫院的路上,我倆都靜默不語。之前我們太過自信,以為只要定期產檢、進行掃描,就能夠排除一切問題。我不得不承認,我們把20周的超音波掃描當作是認識寶寶的機會,而不是檢查異常的方法。
到醫院時,一切徵兆都還好。蜜雪兒的血壓雖高,但尿液中並無蛋白;寶寶的心跳聲也規律而平穩。然而,瑞德克里夫醫院的同仁們對子癲前症的處理非常謹慎(有些人可能會認為過了頭),因此蜜雪兒當晚就住院了。我做了所有一般落單丈夫會做的事:開車回家,餵了一大堆食物給貓,為蜜雪兒收拾了一個不齊全的過夜小包袱,然後開車回醫院。蜜雪兒正在床上歇息,看來臃腫而孤單,不知是因為受了驚嚇還是累了。一切都沒什麼改變:她的血壓仍高,但還是沒有其他症狀。那時是12月初,醫院裡過熱的暖氣使病房罩悶熱難當。我們還能熬到聖誕節嗎?
子癲前症並不少見——它出現在5%~10%的孕婦身上,而大約有2%的人較為嚴重。子癜症(eclampsia)是泛指孕婦發生痙攣的現象,而子癲前症則是一種定義明確的症候群,是因孕婦血液中某種未知物質破壞其血管所致。由於血管受到破壞,發生收縮反應,因而使婦女體內的血壓升高。這種神秘物質也會侵襲腎臟內細緻的血管,造成蛋白質滲漏進入尿液。此外,蛋白質也會從全身的血管流失到組織中,造成手臂、腿部與臉的腫脹。如果上述情況發生於腦部,母親便會發生痙攣,甚至可能陷入昏迷而死亡。這是目前關於此奇怪疾病已知的一切——不知怎的,妊娠會攻擊孕婦的血管。
子癲前症可以用藥物治療,但無法治癒:藥物只是緩解症狀。例如尼非待平(nifedipine)與甲羥苯丙胺酸(methyldopa)可以幫助降低血壓,而煩寧錠(valium)則可降低痙攣的發生幾率。但不幸的是,我們並不知道此疾病的根本原因,所以這些是我們目前所能得到最好的治療。有時這些藥物仍嫌不足,而母體情況會更加惡化。此時就只剩最後一步的治療方法——提早生產。既然懷孕是子癲前症的起因,那么解決之道就是取出胎兒。由於大部分案例都是在懷孕30周后發作,因此早產的寶寶通常仍有存活的幾率。然而,有些病例的症狀早在20周就出現,此時寶寶的存活幾率便微乎其微。
那天下午兩點半,我接到電話。當時我正在設定機器,準備分析我所研究的人類基因片段,但現在我得放下這些實驗。我知道那天下午蜜雪兒去做產檢,由於之前的檢查結果都很正常,所以我並沒有特別在意這次約診。自從蜜雪兒懷孕20周時發牛了早產性陣痛,使我們險些失去寶寶那時起,在接下來的10周,每當感覺到寶寶有力的蹬腿,我倆都會鬆一口氣。到了第30周,我們原以為已經到達終點站,一切都將尋常無奇。
但蜜雪兒在電話中啜泣。她只說了一句: “我得了,子癲前症(pre—eclampsia)。”然後我就拿起車鑰匙奪門而出。在開車同家的途中,我一直想,接下來究竟會發生什麼事?對一件事情一知半解是很危險的,而我正好對子癲前症一知半解。這真是一件諷刺的事——去年我恰巧在一間實驗室里工作過,那兒的其他人幾乎都在研究子癲前症。所以,我知道它是英國產婦的主要死因,每年導致約十名孕婦死亡。我也知道,它一年造成約500~600名嬰兒死亡。這種疾病會攻擊母親的血管,迫使她們的血壓升高,破壞她們的腎臟,並引起突發性痙攣:希臘文eclampsia就是“如閃電般”的意思。子癲前症也會慢慢地封鎖連線寶寶與母親之間的血管,漸漸地使胎兒窒息或餓死。是的,我知道可能會發生的一切,但我不知道這一切發生的幾率有多大。
一個半小時後我到了家,然後我們前往位在牛津的瑞德克里夫醫院。我認得路,因為我的主實驗室就在那裡的婦女中心三樓。當時我還不知道在接下來的幾個月,蜜雪兒將會有很長的時間待在五樓。雖然我想試著安撫她,不過在前往醫院的路上,我倆都靜默不語。之前我們太過自信,以為只要定期產檢、進行掃描,就能夠排除一切問題。我不得不承認,我們把20周的超音波掃描當作是認識寶寶的機會,而不是檢查異常的方法。
到醫院時,一切徵兆都還好。蜜雪兒的血壓雖高,但尿液中並無蛋白;寶寶的心跳聲也規律而平穩。然而,瑞德克里夫醫院的同仁們對子癲前症的處理非常謹慎(有些人可能會認為過了頭),因此蜜雪兒當晚就住院了。我做了所有一般落單丈夫會做的事:開車回家,餵了一大堆食物給貓,為蜜雪兒收拾了一個不齊全的過夜小包袱,然後開車回醫院。蜜雪兒正在床上歇息,看來臃腫而孤單,不知是因為受了驚嚇還是累了。一切都沒什麼改變:她的血壓仍高,但還是沒有其他症狀。那時是12月初,醫院裡過熱的暖氣使病房罩悶熱難當。我們還能熬到聖誕節嗎?
子癲前症並不少見——它出現在5%~10%的孕婦身上,而大約有2%的人較為嚴重。子癜症(eclampsia)是泛指孕婦發生痙攣的現象,而子癲前症則是一種定義明確的症候群,是因孕婦血液中某種未知物質破壞其血管所致。由於血管受到破壞,發生收縮反應,因而使婦女體內的血壓升高。這種神秘物質也會侵襲腎臟內細緻的血管,造成蛋白質滲漏進入尿液。此外,蛋白質也會從全身的血管流失到組織中,造成手臂、腿部與臉的腫脹。如果上述情況發生於腦部,母親便會發生痙攣,甚至可能陷入昏迷而死亡。這是目前關於此奇怪疾病已知的一切——不知怎的,妊娠會攻擊孕婦的血管。
子癲前症可以用藥物治療,但無法治癒:藥物只是緩解症狀。例如尼非待平(nifedipine)與甲羥苯丙胺酸(methyldopa)可以幫助降低血壓,而煩寧錠(valium)則可降低痙攣的發生幾率。但不幸的是,我們並不知道此疾病的根本原因,所以這些是我們目前所能得到最好的治療。有時這些藥物仍嫌不足,而母體情況會更加惡化。此時就只剩最後一步的治療方法——提早生產。既然懷孕是子癲前症的起因,那么解決之道就是取出胎兒。由於大部分案例都是在懷孕30周后發作,因此早產的寶寶通常仍有存活的幾率。然而,有些病例的症狀早在20周就出現,此時寶寶的存活幾率便微乎其微。
圖書目錄
出版緣起 開創科學新視野
專文推薦 懷孕的故事
專文推薦 欣賞生命的奧妙
作者序
緒論 生之旅
第一章 生命的開端
第二章 中斷周期
第三章 胎兒的形成
第四章 體內小訪客
第五章 初探世界
注釋
專文推薦 懷孕的故事
專文推薦 欣賞生命的奧妙
作者序
緒論 生之旅
第一章 生命的開端
第二章 中斷周期
第三章 胎兒的形成
第四章 體內小訪客
第五章 初探世界
注釋
文摘
書摘
正如異配生殖指出,母親比父親擔負更多的生物責任,母親能夠控制你第一周的生存,任何人都無法再以這種方式控制你。第一周的胚胎是難以想像的脆弱——它們甚至無法使用自己的基因——所以由母親暫時介入主導。所有的快速細胞分裂不是由胚胎本身指揮協調,而是根據一套早在受精前就植入卵內的控制系統。
基因是由DNA(deoxyribonucleic acid,去氧核糖核酸)所構成,DNA是一種長鏈狀的分子,上面帶有依序排列的遺傳指令,就像老式電報機記錄通信的紙條。當一個細胞要使用一段特殊的基因為自己做事時,它會將基因上的資訊轉錄成一段暫時的拷貝帶,這條線狀分子稱為RNA(ribonucletic acid,核糖核酸)這類分子通常被稱做mRNA(messenger RNA,信息核糖核酸),因為它會將基因的資訊送出細胞核外。通常mRNA會被用來製造蛋白質,而細胞運作的機器主要是由蛋白質組成。
這種情形發生在大多數的細胞,但卵不是一般的細胞。當卵還在卵巢時,大量的mRNA和蛋白質便被包裝在卵中。這些mRNA和蛋白質一直原封不動,直到卵受精後幾天,它們才開始形成控制系統,並驅使最初幾天的胚胎進行細胞分裂。接著,這些mRNA和蛋白質開始退化,而且沒有母親的基因提供幫助(此時母親的基因已充分和精子的基因混合),所以胚胎必須開始使用自己的基因。
對胚胎而言,從使用母親的基因轉換成使用自己的基岡是個關鍵時刻。老鼠胚胎的轉換期發生在2細胞期(two-cell stage),人類則在4或8細胞期,至於兔子則是在16細胞期以後。在我的經驗中,這個轉換階段對胚胎而言似乎是非常艱難的時刻——許多胚胎無法完成這個轉換,而我大多數的鹿胚胎也死於此時期。
也許要等到胚胎自己的基因啟動,並開始協力運作,受精才算完成。如我們所知,胚胎的基因自主性來得較遲,所以母親對胚胎的控制是相當重要的。在幾乎所有的動物研究里,從卵遺留下來的母方訊息是形成正常子代不可或缺的要素。而母親可以利用這種影響,壓制來自父親的貢獻。
果蠅、斑馬魚及非洲爪蟾
關於胚胎髮育時的母方控制(maternal control),最具戲劇性的證據來自於果蠅。如果你曾閱讀過最近幾年有關生物學的任何研究,就不可能避免這令人討厭的小傢伙。果蠅是母方控制的良好範例,因為它們的母方訊號似乎影響了整個胚胎髮育的藍圖。
果蠅異常發育的研究起始於80年代,這些研究找出了許多具有特殊缺陷的果蠅突變品系。其中一些缺陷令人很感興趣,因為它們看起來像是胚胎髮育的一些重要時期失敗所致。在一個最古怪的突變中,果蠅幼蟲的前端無法正常形成,產生了一條具有兩個後端的蛆。經過一連串的研究發現,這個缺陷是由於一個基因受損所造成,這個基因叫做bicoid。令人意外的是,突變的幼蟲本身的bieoid基因並未受損,而是它母親的bicoid基因發生突變。為什麼幼蟲的發育是仰賴母親的基因,而不是自己的基因呢?答案是:轉譯自bicoid基因的蛋白質是由母親所製造。當卵還在母果蠅體內時,卵周圍的母方細胞製造出bicoid基因的mRNA,這些mRNA進入長橢圓形卵的一端,並破轉譯成蛋白質。這些來自母親的蛋白質決定了卵的“前端性”,接下來的前後端分化都仰賴這個來自母親的訊號。沒有這個訊號,果蠅胚胎就無法正常形成。
這似乎是胚胎所做出令人驚訝的讓步,它完全放棄了建立自己身體位向的控制權。雄果蠅只能指望它未婚妻的bicoid基因是完好的。實際上母親的影響還不止於此:母親不僅負責指定胚胎的頭部和尾部,也負責指定胚胎的腹部與背部。另一種母親的mRNA進入卵的其中一側,使那一側形成果蠅的背部,這種方式和bicoid指定頭部的方式如出一轍。
雌果蠅對其胚胎的影響令人十分驚訝,這些母親的定向基因(orientation genes)並不符合孟德爾的概念——父母雙方對子代的貢獻均等。這種胚胎藍圖預先包裝於卵中的概念,令人回想起早期被摒棄的先成說。當然bicoid基因並不完全符合先成說的原始概念,而且很明顯地,雄果蠅的bicoid基因完全符合孟德爾的遺傳定律(它是成功繁衍孫代所必需的),但令人振奮的是,在現代的科學研究中,這些古老且明顯被懷疑的概念再度重現。
胚胎髮育的母方控制不只是果蠅所特有,在脊椎動物中,母親也有助於協調其子代的早期雛形。斑馬魚是脊椎動物胚胎髮育常用的動物模式,部分原因是由於它的魚苗是透明的,所以我們可以看到實際上所發生的事情。斑馬魚擁有一種母親的mRNA,叫做zf-Soxl9,會在受精前被包裹在卵中,而後在胚胎髮育的8細胞期分布於不連續的區域,顯示它的分布可能控制著胚胎的未來。
非洲爪蟾的大卵最適合用來研究母方控制,因為它早在受精前就有很明顯的方向性,直接影響了胚胎細胞的最終命運。此處我們同樣擁有母方控制的強烈證據,有一種名為VegT的mRNA在受精前即進入卵的其中一半,而且一直保留在由此處分裂出的細胞中。從胚胎中移除VegT會對胚胎造成顛覆性的影響:胚胎中應該形成腦的部分變成了皮膚,應該成為腸道的部分變成了結締組織。因此母親的指引對於製造一個正常的蝌蚪寶寶是不可缺少的。
人類胚胎的自主性
果蠅、斑馬魚和非洲爪贍可能是最常用於胚胎髮育研究的生物模式,在這三個例子中我們發現:在受精前植入卵子的母方控制系統,在胚胎髮育的配置上扮演了主要的角色。這些自然界中“威權式母親”的例子讓科學家不禁感到好奇:人類母親是否也用同樣的方式調控胎兒的發育。
這種可能性的確存在。在哺乳類動物的早期胚胎中,保存了來自母方的各種mRNA,而且它們的衰退很緩慢,直到胚胎的基因開始工作後,仍可追蹤到其足跡。雖然胚胎也會從自己的基因製造mRNA,但是胚胎的mRNA似乎不能製造出很多蛋白質。相反地,大多數的蛋白質是由母親留下來的mRNA所製造。事實上,胚胎似乎不喜歡使用新的mlLNA——早期的胚胎可以分辨來自母親或自己的mRNA,並且偏好使用前者。
所以,母親似乎具有完整的支配權。母親的mRNA被普遍使用,而胚胎的基因則被擱置一旁。這就是為什麼人類胚胎的最初幾次細胞分裂是由母親而非胚胎所控制。早期的胚胎並不具自主性,而最後將控制權交還給胚胎也是由母親所決定。最近的研究顯示,胚胎需要母親的蛋白質才可以開始使用自己的基因。母親不僅掌控著早期的胚胎,甚至可以決定何時開始讓胚胎獨立運作。
雖然母親的指引對哺乳動物胚胎髮育的開始很重要,但它並不能像果蠅、斑馬魚和非洲爪蟾一樣,幫助胚胎建立身體的藍圖。證據很簡單,科學家已經知道,從8~32細胞期的胚胎中取走一個細胞,對胚胎未來的發育並不會有任何不利的影響。(這就是為什麼可怕的“設計嬰兒”是可能的——藉由研究其中一個細胞所攜帶的基因,我們可以決定是否要將胚胎移入母親的子宮內。)在這個階段所以,即使在母方控制結束之後,胚胎細胞仍然不知道它們將會變
成什麼。這說明了人類母親並不能決定胚胎中特定細胞的命運。
所以哺乳類是特殊的。哺乳類母親並不會利用她們可以控制胚胎的時期過度影響胎兒。相反地,她們的介入似乎只是為了照顧胚胎度過手忙腳亂的最初幾天。我們並不清楚為什麼哺乳類母親不覺得需要安排她們下一代的構造。當然,哺乳類和果蠅、魚類、蛙類最大的不同在於:我們的早期胚胎比較安全——它們並不是黏在一塊腐爛的香蕉上,或在池塘里四處漂浮:哺乳類的胚胎是在母親體內備受呵護,安全地避開掠食者與自然力量的侵擾。因此,哺乳類胚胎有不同的優先順序:如何附著在母親體內與製造胎盤是比建立身體藍圖更急迫的問題。相反地,果蠅、魚類和蛙類必須儘可能快速地發育、孵化與離開,它們的母親只有幫助它們加速這個過程才是有利的。
結語
第一章可能給人有點奇怪、甚至令人不快的印象。性的存在是為了避開寄生蟲,產生精子是為了避免細胞的寄生細菌太多,甚至拿果蠅與我們可愛的寶寶比較,這些想法似乎很古怪。但至少我們學習到,為什麼我們要透過性來繁衍後代,還有為什麼女人要承受這些痛苦。總之,這砦動物界的奇特生殖之旅是為後面的章節鋪路。
那么,我們何時正式進入懷孕的故事呢?我保證不會太久,但是仍有一段距離。母親和父親的基因已經混合,獨立的個體已經被創造出來。它在母親的影響消失之前,快速地經歷了數次細胞分裂。就像一台在高速公路快車道熄火的車子,現在它必須再次啟動引擎向前加速。此時,母親尚不知道她的卵是否已受精。我們的小胚胎必須通知母親它的存在,否則就只能坐以待斃。
……
正如異配生殖指出,母親比父親擔負更多的生物責任,母親能夠控制你第一周的生存,任何人都無法再以這種方式控制你。第一周的胚胎是難以想像的脆弱——它們甚至無法使用自己的基因——所以由母親暫時介入主導。所有的快速細胞分裂不是由胚胎本身指揮協調,而是根據一套早在受精前就植入卵內的控制系統。
基因是由DNA(deoxyribonucleic acid,去氧核糖核酸)所構成,DNA是一種長鏈狀的分子,上面帶有依序排列的遺傳指令,就像老式電報機記錄通信的紙條。當一個細胞要使用一段特殊的基因為自己做事時,它會將基因上的資訊轉錄成一段暫時的拷貝帶,這條線狀分子稱為RNA(ribonucletic acid,核糖核酸)這類分子通常被稱做mRNA(messenger RNA,信息核糖核酸),因為它會將基因的資訊送出細胞核外。通常mRNA會被用來製造蛋白質,而細胞運作的機器主要是由蛋白質組成。
這種情形發生在大多數的細胞,但卵不是一般的細胞。當卵還在卵巢時,大量的mRNA和蛋白質便被包裝在卵中。這些mRNA和蛋白質一直原封不動,直到卵受精後幾天,它們才開始形成控制系統,並驅使最初幾天的胚胎進行細胞分裂。接著,這些mRNA和蛋白質開始退化,而且沒有母親的基因提供幫助(此時母親的基因已充分和精子的基因混合),所以胚胎必須開始使用自己的基因。
對胚胎而言,從使用母親的基因轉換成使用自己的基岡是個關鍵時刻。老鼠胚胎的轉換期發生在2細胞期(two-cell stage),人類則在4或8細胞期,至於兔子則是在16細胞期以後。在我的經驗中,這個轉換階段對胚胎而言似乎是非常艱難的時刻——許多胚胎無法完成這個轉換,而我大多數的鹿胚胎也死於此時期。
也許要等到胚胎自己的基因啟動,並開始協力運作,受精才算完成。如我們所知,胚胎的基因自主性來得較遲,所以母親對胚胎的控制是相當重要的。在幾乎所有的動物研究里,從卵遺留下來的母方訊息是形成正常子代不可或缺的要素。而母親可以利用這種影響,壓制來自父親的貢獻。
果蠅、斑馬魚及非洲爪蟾
關於胚胎髮育時的母方控制(maternal control),最具戲劇性的證據來自於果蠅。如果你曾閱讀過最近幾年有關生物學的任何研究,就不可能避免這令人討厭的小傢伙。果蠅是母方控制的良好範例,因為它們的母方訊號似乎影響了整個胚胎髮育的藍圖。
果蠅異常發育的研究起始於80年代,這些研究找出了許多具有特殊缺陷的果蠅突變品系。其中一些缺陷令人很感興趣,因為它們看起來像是胚胎髮育的一些重要時期失敗所致。在一個最古怪的突變中,果蠅幼蟲的前端無法正常形成,產生了一條具有兩個後端的蛆。經過一連串的研究發現,這個缺陷是由於一個基因受損所造成,這個基因叫做bicoid。令人意外的是,突變的幼蟲本身的bieoid基因並未受損,而是它母親的bicoid基因發生突變。為什麼幼蟲的發育是仰賴母親的基因,而不是自己的基因呢?答案是:轉譯自bicoid基因的蛋白質是由母親所製造。當卵還在母果蠅體內時,卵周圍的母方細胞製造出bicoid基因的mRNA,這些mRNA進入長橢圓形卵的一端,並破轉譯成蛋白質。這些來自母親的蛋白質決定了卵的“前端性”,接下來的前後端分化都仰賴這個來自母親的訊號。沒有這個訊號,果蠅胚胎就無法正常形成。
這似乎是胚胎所做出令人驚訝的讓步,它完全放棄了建立自己身體位向的控制權。雄果蠅只能指望它未婚妻的bicoid基因是完好的。實際上母親的影響還不止於此:母親不僅負責指定胚胎的頭部和尾部,也負責指定胚胎的腹部與背部。另一種母親的mRNA進入卵的其中一側,使那一側形成果蠅的背部,這種方式和bicoid指定頭部的方式如出一轍。
雌果蠅對其胚胎的影響令人十分驚訝,這些母親的定向基因(orientation genes)並不符合孟德爾的概念——父母雙方對子代的貢獻均等。這種胚胎藍圖預先包裝於卵中的概念,令人回想起早期被摒棄的先成說。當然bicoid基因並不完全符合先成說的原始概念,而且很明顯地,雄果蠅的bicoid基因完全符合孟德爾的遺傳定律(它是成功繁衍孫代所必需的),但令人振奮的是,在現代的科學研究中,這些古老且明顯被懷疑的概念再度重現。
胚胎髮育的母方控制不只是果蠅所特有,在脊椎動物中,母親也有助於協調其子代的早期雛形。斑馬魚是脊椎動物胚胎髮育常用的動物模式,部分原因是由於它的魚苗是透明的,所以我們可以看到實際上所發生的事情。斑馬魚擁有一種母親的mRNA,叫做zf-Soxl9,會在受精前被包裹在卵中,而後在胚胎髮育的8細胞期分布於不連續的區域,顯示它的分布可能控制著胚胎的未來。
非洲爪蟾的大卵最適合用來研究母方控制,因為它早在受精前就有很明顯的方向性,直接影響了胚胎細胞的最終命運。此處我們同樣擁有母方控制的強烈證據,有一種名為VegT的mRNA在受精前即進入卵的其中一半,而且一直保留在由此處分裂出的細胞中。從胚胎中移除VegT會對胚胎造成顛覆性的影響:胚胎中應該形成腦的部分變成了皮膚,應該成為腸道的部分變成了結締組織。因此母親的指引對於製造一個正常的蝌蚪寶寶是不可缺少的。
人類胚胎的自主性
果蠅、斑馬魚和非洲爪贍可能是最常用於胚胎髮育研究的生物模式,在這三個例子中我們發現:在受精前植入卵子的母方控制系統,在胚胎髮育的配置上扮演了主要的角色。這些自然界中“威權式母親”的例子讓科學家不禁感到好奇:人類母親是否也用同樣的方式調控胎兒的發育。
這種可能性的確存在。在哺乳類動物的早期胚胎中,保存了來自母方的各種mRNA,而且它們的衰退很緩慢,直到胚胎的基因開始工作後,仍可追蹤到其足跡。雖然胚胎也會從自己的基因製造mRNA,但是胚胎的mRNA似乎不能製造出很多蛋白質。相反地,大多數的蛋白質是由母親留下來的mRNA所製造。事實上,胚胎似乎不喜歡使用新的mlLNA——早期的胚胎可以分辨來自母親或自己的mRNA,並且偏好使用前者。
所以,母親似乎具有完整的支配權。母親的mRNA被普遍使用,而胚胎的基因則被擱置一旁。這就是為什麼人類胚胎的最初幾次細胞分裂是由母親而非胚胎所控制。早期的胚胎並不具自主性,而最後將控制權交還給胚胎也是由母親所決定。最近的研究顯示,胚胎需要母親的蛋白質才可以開始使用自己的基因。母親不僅掌控著早期的胚胎,甚至可以決定何時開始讓胚胎獨立運作。
雖然母親的指引對哺乳動物胚胎髮育的開始很重要,但它並不能像果蠅、斑馬魚和非洲爪蟾一樣,幫助胚胎建立身體的藍圖。證據很簡單,科學家已經知道,從8~32細胞期的胚胎中取走一個細胞,對胚胎未來的發育並不會有任何不利的影響。(這就是為什麼可怕的“設計嬰兒”是可能的——藉由研究其中一個細胞所攜帶的基因,我們可以決定是否要將胚胎移入母親的子宮內。)在這個階段所以,即使在母方控制結束之後,胚胎細胞仍然不知道它們將會變
成什麼。這說明了人類母親並不能決定胚胎中特定細胞的命運。
所以哺乳類是特殊的。哺乳類母親並不會利用她們可以控制胚胎的時期過度影響胎兒。相反地,她們的介入似乎只是為了照顧胚胎度過手忙腳亂的最初幾天。我們並不清楚為什麼哺乳類母親不覺得需要安排她們下一代的構造。當然,哺乳類和果蠅、魚類、蛙類最大的不同在於:我們的早期胚胎比較安全——它們並不是黏在一塊腐爛的香蕉上,或在池塘里四處漂浮:哺乳類的胚胎是在母親體內備受呵護,安全地避開掠食者與自然力量的侵擾。因此,哺乳類胚胎有不同的優先順序:如何附著在母親體內與製造胎盤是比建立身體藍圖更急迫的問題。相反地,果蠅、魚類和蛙類必須儘可能快速地發育、孵化與離開,它們的母親只有幫助它們加速這個過程才是有利的。
結語
第一章可能給人有點奇怪、甚至令人不快的印象。性的存在是為了避開寄生蟲,產生精子是為了避免細胞的寄生細菌太多,甚至拿果蠅與我們可愛的寶寶比較,這些想法似乎很古怪。但至少我們學習到,為什麼我們要透過性來繁衍後代,還有為什麼女人要承受這些痛苦。總之,這砦動物界的奇特生殖之旅是為後面的章節鋪路。
那么,我們何時正式進入懷孕的故事呢?我保證不會太久,但是仍有一段距離。母親和父親的基因已經混合,獨立的個體已經被創造出來。它在母親的影響消失之前,快速地經歷了數次細胞分裂。就像一台在高速公路快車道熄火的車子,現在它必須再次啟動引擎向前加速。此時,母親尚不知道她的卵是否已受精。我們的小胚胎必須通知母親它的存在,否則就只能坐以待斃。
……