传说中哲学上有三大终极问题：我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？从科学上来说呢，我们每个人都来自一个小小的受精卵。不过一个受精卵是怎么发育成一个人的呢？
追踪胚胎发育，在果蝇[1]和斑马鱼[2]中已经实现了，不过到了哺乳动物小鼠，困难可就多多了。相比那些卵生生物，在子宫中发育的小鼠，胚胎体积变化很大，难以追踪。而且小鼠胚胎透光性不好，还对光很敏感，如果用传统的激光共聚焦显微镜观察，顶多能正常发育24小时。
最近，这些问题都被霍华德·休斯医学研究所的Katie McDole和Philipp Keller
等解决了。他们开发了一套自适应多视点单层光显微系统，追踪观察了小鼠胚胎从原肠胚到早期器官形成的全过程。此研究发表在Cell上[3]。
话不多说，还是看看小鼠的胚胎发育吧。
胚胎在不断长大，放大倍率也得跟着调整。
胚胎的生长离不开细胞分裂，胚胎中的细胞分裂情况是怎样的呢？
红黄色的闪光就是分裂中的细胞
接下来就是这个研究重点了——单细胞水平的追踪
颜色代表细胞密度
这些细胞都会形成什么组织呢？这么多颜色，奇点糕也不知道该怎么称呼，就按从上到下的顺序好了。第一对颜色是体壁中胚层，它日后会发育成我们的体腔内壁以及四肢的骨骼、肌肉、血管等。第二对是脏壁中胚层，它日后会成为内脏的平滑肌、结缔组织等。第三对是体节中胚层，脊柱、肋骨以及上面的肌肉都是从这来的。第四对是头中胚层，日后形成头面部的肌肉等。
下面三个，绿色的是神经管，将发育成脑和脊髓。红色的是脊索，只在发育过程中存在，最终退化为椎间盘的髓核。左侧蓝紫色的是生心区，心脏和大血管都是从这里长出来的。
再把细胞分裂的情况加上。
食色性也，再来看看原始生殖细胞的迁移吧，就是那几个红色的
还有心脏的形成，绿色的是心管祖细胞。
然后就砰砰跳起来了。
脊髓和脑的发育，可以看到胚胎中部先形成一条神经沟，然后神经沟两边从胚胎中部开始愈合，形成神经管。
最后登场的是全场最突出的选手——脊索。左图里，绿色的是神经祖细胞；中图和右图中，紫色的是脊索。
在哺乳动物里，脊椎长出后，脊索退化成椎间盘中的髓核。椎间盘突出，就是髓核突破了周围纤维环的束缚，进入椎管，压迫神经。
最后看下给我们带来这些视觉奇观的装置吧。
这套装置如此强大，主要是能不断测量胚胎的形状和光学性质，根据监测的数据做出补偿，减少散射，优化分辨率，减少光毒性。配套的软件系统也是很强大的，不过奇点糕对算法一窍不通，就不班门弄斧了。
这项研究对致力于器官再生，或者试图在子宫中纠正先天畸形的科学家十分重要。第一作者Katie McDole 表示：“要做到这些，你首先需要了解器官是如何形成的，你需要实际观察一个真正的胚胎发生了什么。”
对普通人来说，这个研究也让我们能一睹生命最初的过程。如果再考虑到胚胎发育的过程，很大程度上是种系进化的重演，我们从中看到的又何尝不是生命从单细胞一步步进化到人的历程。
编辑神叨叨
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参考文献：
1. Amat F, Lemon W, Mossing D P, et al. Fast, accurate reconstruction of cell lineages from large-scale fluorescence microscopy data[J]. Nature methods, 2014, 11(9): 951.
2. Keller P J, Schmidt A D, Wittbrodt J, et al. Reconstruction of zebrafish early embryonic development by scanned light sheet microscopy[J]. science, 2008, 322(5904): 1065-1069.
3. McDole K, Guignard L, Amat F, et al. In Toto Imaging and Reconstruction of Post-Implantation Mouse Development at the Single-Cell Level[J]. Cell, 2018.
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本文作者 | 孔劭凡
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