脊椎動(dòng)物胚胎體軸周期性地分段形成左右對稱(chēng)的體節。體節是一種三維的多細胞結構，其外層包括上皮層和由前體節中胚層（PSM）發(fā)育而來(lái)的前富含纖維結合蛋白的胞外基質(zhì)構成。體節的長(cháng)度、定位和左右對稱(chēng)特征的決定要早于體節形態(tài)形成，即體節性狀決定早在未分段的PSM階段就已經(jīng)確定了。研究表明胚胎發(fā)育過(guò)程中的機械力與體節形態(tài)發(fā)生相關(guān)。然而，受限于研究技術(shù)手段，對機械力是如何影響胚胎體節性狀決定的問(wèn)題，還有待研究。

近日，Sundar R. A等利用光片機圖像投影技術(shù)，研究了機械力在斑馬魚(yú)胚胎體節性狀決定與體節形態(tài)發(fā)生中的作用。他們測量了體節1至6的長(cháng)度(L_AP)，發(fā)現體節長(cháng)度不等，隨后測量了mespb基因（體節長(cháng)度標記基因）表達條帶的間距。發(fā)現L_AP的變化與mespb條帶間距的變化非常類(lèi)似。暗示L_AP受到mespb的調控。當體節形成后的一個(gè)小時(shí)內，L_AP趨于一致。通過(guò)比較前端體節的形成起始時(shí)間和發(fā)育2小時(shí)的L_AP，發(fā)現這些體節的LAP約為51微米（稱(chēng)為L⁰_AP）。L⁰_AP是體節的發(fā)育目標長(cháng)度。
 

為了闡明前端體節L_AP的調整機理，研究人員首先研究了體節雙側的L_AP是否相互影響。通過(guò)實(shí)驗，未發(fā)現存在顯著(zhù)的相互影響。接著(zhù)他們研究了雙側體節的正確形成是否影響L_AP的調整。通過(guò)共注射顯性抑制fibronectin 1a 和1b mRNA進(jìn)入2細胞期斑馬魚(yú)胚胎，干擾單側體節的形成。實(shí)驗結果表明L_AP的調整獨立于體節對稱(chēng)側的狀態(tài)。

 研究人員進(jìn)一步研究了在體節形成后一個(gè)小時(shí)內，L_AP的調整是否伴隨有細胞數量或體節體積變化的發(fā)生。實(shí)驗結果表明細胞數量或體節體積的變化與L_AP的調整沒(méi)有相關(guān)性，即細胞數量和體節體積的變化對L_AP的調整沒(méi)有影響。

體節二維結構的變化是否是L_AP的調整原因。研究人員使用光片機圖像投影技術(shù)定量測量了胚胎體節3D結構變化，觀(guān)察到體節中外側（ML）的長(cháng)度隨著(zhù)時(shí)間縮短，而背腹側（DV）的長(cháng)度則增長(cháng)，起始L_AP與ML長(cháng)度呈現正相關(guān)性，即當體節起始L_AP小于或者大于L⁰_AP時(shí)，體節可以通過(guò)調整ML長(cháng)度，使起始L_AP趨向L⁰_AP。DV長(cháng)度變化對L_AP的調整沒(méi)有影響。實(shí)驗結果表明L_AP受驅動(dòng)體節形態(tài)變化的機械力調控。

研究人員建立了關(guān)于L_AP調整的數學(xué)模型，。為了理解機械力是如何影響L_AP的調整，他們通過(guò)胚胎體節體外培養技術(shù)，研究了體節間的接觸壓力，由體節外基質(zhì)和體節表層細胞引起的表面張力，以及體節膨脹的機械力與L_AP調整的關(guān)系。結果表明體節間的接觸壓力和體節膨脹的機械力都對L_AP的調整沒(méi)有影響。由體節外基質(zhì)和體節表層細胞產(chǎn)生的表面張力是L_AP調整的主要因素。
 

為了進(jìn)一步論證體節外基質(zhì)和體節上層細胞產(chǎn)生的表面張力是L_AP調整的主要因素這一結論，研究人員通過(guò)向1細胞期斑馬魚(yú)胚胎中注射嗎啉代(morpholinos)（瞬時(shí)影響 fibronectin 1a和1b、integrinα5的表達），以及注射RGD多肽，干擾體節的表面張力。實(shí)驗結果表明干擾體節表面張力相關(guān)的分子可以減少L_AP的調整。研究人員又研究了體節的分段與L_AP調整的關(guān)系。通過(guò)對her1;her7 突變品系，和使用DAPT干擾delta–notch信號通道的一系列的實(shí)驗表明體節的分段對L_AP的調整沒(méi)有影響。

研究人員研究了單側體節L_AP對體節兩側對稱(chēng)的影響，即L_AP調整是否可以確保體節左右對稱(chēng)，以及體節沿著(zhù)體軸分段邊界的定位。實(shí)驗結果表明當兩側體節形成時(shí)，體節的前端邊界是對稱(chēng)的。體節長(cháng)度的不對稱(chēng)主要是由新近形成的體節的邊界不對稱(chēng)定位造成了。體節長(cháng)度的調整影響體節后端邊界定位，確保體節兩側的長(cháng)度和邊界定位的左右對稱(chēng)。

基于以上的實(shí)驗結果，研究人員最后得出結論：體節的表面張力促進(jìn)了單側體節的長(cháng)度調整，單側體節長(cháng)度的調整進(jìn)一步地保證了體節的兩側對稱(chēng)的結論。