Question

实验胚胎学的学科起源

Answer 1

实验胚胎学是以提倡发育机制的研究为开端的。胚胎学从描述发育中的胚胎的形态，发展到探讨发育的原因，进而产生出实验胚胎学。这之间有一段相当长的孕育过程。叙述性的胚胎学虽然积累了大量的描述胚胎发育的资料，但是对于在胚胎学研究的早期就提出的问题：为什么会由一个相当简单的卵子，发育出一个完美无缺的个体，并没有给出正确的解答。由于受当时思潮的影响只能用先成论或渐成论解释个体发育的原因。这两种学说，或是从唯心论出发，或是从机械唯物论出发，都是使胚胎发育去凑合哲学观点。它们以这种或那种形式此起彼落交替地统治着人们的思想，阻碍了胚胎学的发展。这种情况一直延续到19世纪末期。在这之前，虽然有过K·E·von·贝尔这样的、第一个从胚胎学的事实和现象出发，而不是从概念出发的胚胎学家，但当时未能沿着他的方向发展下去。 自19世纪末，由于卢科斯（W.Roux）以及杜里舒（H.Driesch）、罗布（J.Loeb）、海特维希（O.Hertwig）等的影响，使得以实验胚胎学为基础的研究工作蓬勃地发展起来。实验胚胎学在19世纪末期的产生，可以说是由于重新着手研究渐成论和先成论的问题。在这方面A·魏斯曼起了间接作用。A·魏斯曼从遗传的角度考虑，提出种质学说，认为在个体发育中，细胞核的分裂是不均等的，细胞核物质的分布是不等质的。这是在新形式下复活的典型的先成论。卢科斯受到A·魏斯曼的影响，并且认为这是可以用实验证明的。1887年他在蛙卵的二细胞时期杀死一个分裂球，发现剩下的一个分裂球发育成半个胚胎——胚胎一侧。他认为这证明了胚胎细胞核的不均等分裂，剩下来的分裂球的发育是自主分化，尽管这个实验是有缺点的，但却开创了实验胚胎学之先河。
卢科斯的贡献在于他使胚胎成为可以用精确的实验方法研究的对简信象，找到一个简单的、近代的研究途径，而且他还提出因果分析的宗旨，为实验胚胎学制定了整套的研究规划。 后来人们觉得这名词容易产生过分机械的错觉，而且也无法精确地翻译成其他国家的文字，因而往往用实验动物学、发育生理学、实验胚胎学来代替，这些名词几乎都成了同义语。但是实验动物学显然不合适，因为这是一个与叙述性动物学相对应的名词，含义过于广泛，说不出这个学科的特点。发育生理学和卢科斯的原意比较接近，因为发育生理学把卵子看做一个体系，并在一系列刺激的作用之下转变为成体，因此可以说发育生理学是研究卵子或胚胎对刺激的反应。在这里可以把刺激看作是前因，所引起的反应看作是后果，当然胚胎不象成体那样以运动或分泌对刺激起反应，而是以细胞分裂、细胞组合和分化对刺激起反应。实验胚胎学虽然把对象局限于胚胎，就其范畴来说比卢科斯最初规划的小得多，但是自从遗传学获得单独的发展之后，所谓的发育机制学，其内容上实际上就是实验胚胎学的内容，当然也包括胚前的和胚后的发育。
随着相关学科的进展，实验胚胎学的研究逐渐深入到从分子或细胞的水平探讨发育的问题，追究发育中的胚胎的各部分为什么相互影响，从而发展成发育生物学。 就是把所要研究的部分拿到体外培养。在某种意义上讲，分离实验是缺损实验的补充。因为缺损是研究拿掉后被保留下来的部分，而分离则是研究那拿掉的部分在体外的行为，研究它的分化取决于周围条件影响的程度。如果一部分细胞从它正常的体内环境分离出来，它能继续分化到什么程度？是否会分化出在正常胚胎中注定要形成的构造？如果不，它会向什么方向分化？什么因素决定这个方向？1910年美国人R·G·哈里森第拦瞎轮一个使用这个方法，把神经母细胞离体培养在凝固的淋巴液中，这种培养基并不妨碍神经轴突的产生。同时，分离培养可以排除那些曾误认为能产生神经轴突的细胞。他证明了轴突的来源并且观察了在体外生长的情况。如今广泛应用的神慧组织培养技术就是在这个实验的基础上发展出来的。应用此技术应注意把分离物培养在中性的、或不发生异常影响的培养基里，其结果才能和正常体内的情况相比较。
20世纪初，H·A·E·德里施曾使用此法把两细胞时期的海胆卵子分开，分开的裂球可以各自发育为完整而较正常略小的幼虫。在这种意义上，1903年H·施佩曼的结扎实验也是分离实验。他用头发结扎蝾螈卵子，使两个裂球分开，它们可以各自发育为正常而较小的胚胎。这两人的实验都指出早期胚胎的可塑性。证明了卵裂时期的细胞核在质上是均等的，对于早期的实验胚胎学起了有力的推动作用。 用无毒的染料，使胚胎局部地染上颜色，观察着色部位的发育命运；或者在含有不同色素颗粒的物种之间以及在细胞核大小不同的物种之间，或者甚至在同位素标记的和未标记的胚胎之间，进行同位或异位移植，观察移植部分的发育情况，都属于这范畴。尤其是局部活体染色法，因为基本上对于胚胎没有干扰，所得到的资料，对于解释某些用其他方法得到的实验结果是必不可少的。
1925年德国人W·福格特首先使用这一方法，并且使之完善。他仔细地分析了胚胎各部的运动，各个胚层如何在运动中形成，使人对胚胎发育有了动态的概念——胚层的形成主要原因不是由于细胞的分裂或局部生长，而是由于运动。他还根据染色的结果绘制出各种器官在发育早期在胚胎表面的分布情况——各部分的发育命运图。
但是活体染色也有很大的局限性，如果胚胎细胞缺乏对染料有特殊亲和力的内含物，例如硬骨鱼类和鸡的早期胚胎，染料很容易扩散出去，使结果缺乏准确性。在这种情况下，就需要采用其他方法，例如细胞核大小不同的物种之间的同位移植等。
因为胚胎是活的，有些又有很大的可塑性，所以单独使用一种方法得到的结果，可能有一定的局限性，把不同方法得到的结果相互印证、相互补充才能得到比较准确的结论。例如从胚胎上割取一部分细胞，离体培养研究这些细胞的发育是分离法，但是对供主胚胎来说是缺损法。离体培养中的部分所形成的结构不一定和在原位完全一样，可能多些也可能少些。在施主胚胎上，往往由于胚胎的可塑性，很难判断缺失的部分是否就是被拿掉的部分。如果有了局部活体染色作基础，知道被拿掉的部分在原地将来应当形成什么，就比较容易论断了。