「zebrahub」是發育中的斑馬魚胚胎的細胞圖譜，科學家們說，它也將幫助我們了解自己的生物學。
令人震驚的新迷幻視頻讓我們得以一窺生物體最初的樣子 —— 科學家們花了數年時間才捕捉到這一畫面。
這些視頻是名為「zebrahub」的新胚胎圖譜的一部分，該圖譜顯示了細胞的位置以及它們在不同發育階段的作用。該圖譜結合了胚胎髮育的高解析度延時視頻和揭示每個發育階段哪些基因被激活的數據。
該圖集涵蓋了斑馬魚（danio rerio）的胚胎，斑馬魚是一種經常用於生物學研究的小魚。大多數小魚的基因與人類相似，細胞的主要成分在生命之樹的脊椎動物分支中是共同的。
「在生命的早期階段，所有的胚胎都非常相似，」洛伊克·羅耶（loïc royer）說，他是zebrahub的開發者之一，也是舊金山陳·扎克伯格生物中心的組織架構小組負責人和成像人工智慧主管。「形狀、基因、負責構建生物體的分子機器 —— 都非常相似。」
羅耶是10月24日在《細胞》雜誌上發表的一篇描述zebrahub的新論文的資深作者。他說，很難預測這種新工具會帶來什麼樣的發現，但研究其他生命形式的胚胎可以解決有關出生缺陷和其他先天性疾病如何在人類中產生的問題。此外，新的圖譜可能會提供一些線索，解釋為什麼像斑馬魚這樣的動物在受傷後可以再生它們的身體部位，但我們不能。它可以揭示年輕和衰老組織之間的關鍵差異，這可以幫助解釋為什麼我們會變老。
zebrahub的核心關注的是一個核心問題。「這本質上是我們如何建造的問題，」羅耶告訴我們。「如果我們不知道自己是如何形成的，我們又如何希望『修復』自己呢？」
zebrahub可以免費訪問，並提供工具幫助生物學家查看和使用數據寶庫。然而，為了首先收集數據，羅耶和他的同事需要開發研究斑馬魚胚胎的新方法。
從歷史上看，研究的重點要麼是細胞在發育中的胚胎中的位置，要麼是哪些基因在特定時刻是活躍的。為了追蹤細胞的位置，科學家們在顯微鏡下拍攝了許多胚胎的快照。zebrahub的開發人員發明了一種新型顯微鏡，它可以在整個胚胎上掃過一層薄薄的光，並在其運動過程中生成圖像。這種技術避免了將胚胎暴露在可能傷害它們的強烈激光下。
研究小組用顯微鏡捕捉了胚胎從受精到生長約24小時的時間變化。（斑馬魚在受精後大約三到四天孵化，所以在第一天，器官已經開始形成。）然後，研究人員使用一種新的軟體來分析這些時間流逝，這種軟體設計用於跟蹤每個細胞在3d空間中的運動。
羅耶解釋說，從歷史上看，為了追蹤胚胎中的哪些基因被激活，研究人員不得不「融化」胚胎，把它們變成「湯」，然後用機器分析。問題是你需要30到60個胚胎，因為把它們變成湯不可避免地會破壞它們的一些遺傳物質，限制了剩下的分析。
zebrahub的開發人員找到了非常溫和地處理胚胎的方法，將它們保存得足夠好，一次只能分析一個胚胎。他們從40隻10小時到10天的斑馬魚胚胎和幼蟲中觀察了超過120400個細胞。他們對所有細胞的rna（一種使細胞能夠從dna藍圖中製造蛋白質的分子）進行了排序。這樣就可以從一個特定細胞的基因活動中辨別出它的身份。
羅耶說，在這個解析度水平上，科學家們發現了通過其他方法往往會錯過的細胞類型。例如，他們發現了一種特殊的幹細胞 —— 被稱為神經-中胚層祖細胞 —— 並表明它們隨著時間的推移同時轉化為神經細胞和肌肉細胞。人們一直認為這些細胞只產生神經。
目前，zebrahub的數據是基於兩組胚胎：一組用於時間流逝，另一組用於rna。儘管如此，這些數據集可以讓科學家們對某些基因被激活時胚胎的樣子有一個了解。展望未來，羅耶和他的同事們正致力於從一組胚胎中收集同樣的信息，以更好地結合數據。
與此同時，其他科學家團體已經在使用zebrahub作為研究人類狀況的起點。例如，一個小組將zebrahub與他們自己的細胞數據相結合，以探索哪些蛋白質可能導致眼睛中白內障的形成。他們能夠看到眼睛晶狀體首次發育時各種基因何時開啟和關閉。
羅耶說：「我們研究魚類是因為我們無法研究人類胚胎，原因顯而易見。」「我們從胚胎中學到的東西，就是我們了解自己 —— 所以我研究魚類是因為我想研究自己。"
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