細胞協作

  通過對秀麗隱杆線蟲等簡單動物的研究，我們可以了解到許多細胞協作的知識。秀麗隱杆線蟲長度小於1毫米，大小就像這本書中的一個逗號一般。發育生物學家路易斯·沃爾珀特（Lewis Wolpert）將其稱為「你所能想到的最無聊的動物」。但事實上，秀麗隱杆線蟲所屬的線蟲動物門中的動物總數可能占到了全世界所有動物的80%。雖然缺乏大腦結構，但它們仍具有簡單的神經系統、蠕動機制、消化道以及生殖能力。如前一章所述，秀麗隱杆線蟲在生命之初含有1090個細胞，但在發育過程中因細胞凋亡而減少了131個。秀麗隱杆線蟲主要生活在土壤中，以細菌為食，並以雌雄同體的方式進行繁殖。在通常情況下，它們可以依次產生精子和卵細胞（每2000個線蟲中只有1個是真正的雄性）。就其大小而言，這類線蟲具有令人驚訝的龐大基因總數（高達20 000個，而人類約有24 000個基因），其中有許多基因參與了細胞分裂的過程。在秀麗隱杆線蟲的基因中，有50%與香蕉相同，而三分之一以上的基因更是與人類基因有直接對應的關係。那麼，我們該如何解釋簡單生物中含有數量如此龐大的基因呢？其中一個猜想是秀麗隱杆線蟲的基因組中存在大量的化學受體基因，從而使線蟲在捕食細菌時能夠有效地識別出不同的氣味。在你可以想像得到的各種土壤類型與氣候環境中，你都可以捕捉到線蟲的身影。為了使自己在這些截然不同的生態位中得以存活，線蟲通過收集保護性或適應性基因而不斷地進化，從而應對不同土壤中的細菌、真菌以及其他微生物所帶來的挑戰。與其他多細胞生物相比，秀麗隱杆線蟲的發育過程得到了很好的闡明，這得益於雪梨·布倫納（Sydney Brenner）及其團隊諾貝爾獎級別的工作。也正因如此，我們現在已準確地知道秀麗隱杆線蟲中哪個細胞可以發育成不同的細胞，以及其302個神經元是如何彼此連接的。

  沿著進化軸往前，果蠅的細胞發育路線也已被清晰地繪製。在受精後的3小時之內，果蠅胚胎細胞便已開始顯示出第一次分化的跡象，並且此時每個細胞的具體位置還決定了它將發育為哪種特定的器官或組織。果蠅從胚胎至各種器官和組織（包括大腦、血液、脂肪組織、胸及視網膜）的發育模式已被成功構建。憑藉其明確的遺傳學信息，果蠅這一模式生物已經幫助我們準確地獲取了整個細胞譜系的分布方式。在下一章中，我們將進一步闡述這些源自生命體胚胎的細胞究竟是如何分化產生體細胞的。