情況如下:但盡管我們感覺這種協(xié)調(diào)似乎是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?，但科學(xué)家并沒有完全理解它背后的機(jī)制。身體的各個(gè)部位是怎么知道何時(shí)要開始生長(zhǎng)，何時(shí)該停止生長(zhǎng)的呢？在一些情況下，細(xì)胞似乎遵循著某種內(nèi)在程序的指示，這些程序就是來自基因的活動(dòng)。在其他一些情況下，細(xì)胞似乎會(huì)對(duì)來自其他細(xì)胞和環(huán)境的不和諧信息做出反應(yīng)，根據(jù)需要開啟或關(guān)閉生長(zhǎng)。更多時(shí)候，似乎兩者兼而有之。

　　但盡管我們感覺這種協(xié)調(diào)似乎是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?，但科學(xué)家并沒有完全理解它背后的機(jī)制。身體的各個(gè)部位是怎么知道何時(shí)要開始生長(zhǎng)，何時(shí)該停止生長(zhǎng)的呢？

　　在一些情況下，細(xì)胞似乎遵循著某種內(nèi)在程序的指示，這些程序就是來自基因的活動(dòng)。在其他一些情況下，細(xì)胞似乎會(huì)對(duì)來自其他細(xì)胞和環(huán)境的不和諧信息做出反應(yīng)，根據(jù)需要開啟或關(guān)閉生長(zhǎng)。更多時(shí)候，似乎兩者兼而有之。

　　長(zhǎng)期以來，科學(xué)家一直試圖理解這種生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制。早在20世紀(jì)30年代，動(dòng)物學(xué)家Victor Twitty和Joseph Schwind就在蠑螈身上進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，他們交叉移植了兩種蠑螈的肢芽，這兩種蠑螈分別是體形較小的Ambystoma punctatum，和體形更大一些的Ambystoma tigrinium，是兩個(gè)親緣關(guān)系很近的物種。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，從小蠑螈身上取下一個(gè)肢芽，移植到大蠑螈身上，大蠑螈最終會(huì)有三個(gè)大肢和一個(gè)小肢。反之亦然，如果將大蠑螈的一個(gè)肢芽移植到小蠑螈身上，小蠑螈則會(huì)帶有三個(gè)小肢和一個(gè)大肢。

　　它們對(duì)蠑螈眼睛的移植也獲得了同樣的結(jié)果。這似乎表明，有關(guān)大小的信息已經(jīng)在很早期的階段就植入到了那些細(xì)胞之中，而這與動(dòng)物個(gè)體身上發(fā)生的事情沒什么關(guān)系。

　　但很快，發(fā)育生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，器官和結(jié)構(gòu)達(dá)到最終尺寸的方式遠(yuǎn)不止一種。Twitty和Schwind在其他實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)作為一種外部調(diào)節(jié)，也會(huì)影響四肢的大小。

　　在20世紀(jì)60年代的一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中，生物學(xué)家Donald Metcalf將成年小鼠的脾臟切除，然后將6或12只胎鼠的脾臟移植到成年小鼠體內(nèi)。他發(fā)現(xiàn)，每個(gè)被移植的脾臟都長(zhǎng)到了正常脾臟大小的一部分，而所有脾臟加在一起的總重量幾乎相當(dāng)于一個(gè)正常的脾臟。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，脾臟組織有一種獨(dú)特的方式，能夠了解它和身體的關(guān)系，從而維持身體機(jī)能的正常。

　　○ 20世紀(jì)60年代的實(shí)驗(yàn)表明，被移植的小鼠脾臟能感知周圍脾臟組織的多少，并限制自身的大小。結(jié)果就是，小鼠的脾臟組織量總是合適的。圖中上面的小鼠有一個(gè)正常大小的脾臟（約80-160mg），而下面的小鼠則被移植了6塊脾臟組織（每塊約21mg），這6塊加起來的總和（126mg）與一個(gè)正常脾臟相似。| 圖片設(shè)計(jì)：雯雯

　　Metcalf還發(fā)現(xiàn)，如果移植的是胸腺，結(jié)果又完全不一樣，每一個(gè)被移植的胸腺都會(huì)長(zhǎng)到成年小鼠胸腺的完全尺寸。

　　幾十年后，賓夕法尼亞大學(xué)Ben Stanger在小鼠肝臟和胰腺中發(fā)現(xiàn)了相似的生長(zhǎng)差異。形成肝臟的細(xì)胞利用環(huán)境線索來確定發(fā)育中的器官應(yīng)該生長(zhǎng)到多大，而形成胰腺的細(xì)胞則遵循自己內(nèi)在的自主軌跡，它們總是達(dá)到預(yù)先“編程”的大小，不管周圍發(fā)生了什么。

　　Stanger認(rèn)為，這既是先天的，也是后天的。在生物學(xué)中，很多事情都不是非此即彼的。

　　如果從更微觀的水平來看，細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞存活這些細(xì)胞過程，與組織生長(zhǎng)有關(guān)，它們必須協(xié)調(diào)配合。每個(gè)細(xì)胞過程都是由特定的調(diào)節(jié)通路控制的。

　　科學(xué)家已經(jīng)了解了一些基于反饋的程序中的細(xì)節(jié)，這些程序可以引導(dǎo)生長(zhǎng)。例如，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)肝臟大小的分子過程似乎與腸道中的組織有關(guān)。當(dāng)膽汁酸水平下降，也就是出現(xiàn)肝功能下降的跡象時(shí)，腸道組織會(huì)產(chǎn)生一些調(diào)節(jié)因子，讓原本肝臟生長(zhǎng)的剎車閘松開，這被稱為Hippo信號(hào)通路。結(jié)果就是，相關(guān)細(xì)胞的生長(zhǎng)再次啟動(dòng)，讓肝臟生長(zhǎng)到適當(dāng)?shù)拇笮?。?dāng)膽汁酸水平上升到正常水平時(shí)，Hippo信號(hào)通路恢復(fù)，肝臟生長(zhǎng)就再次停止。

　　科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Hippo信號(hào)通路在很多組織器官中都能控制細(xì)胞數(shù)量和大小，它在個(gè)體發(fā)育和穩(wěn)態(tài)的問題上的作用極為關(guān)鍵。而在一系列惡性腫瘤中，通路會(huì)出現(xiàn)顯著異常。Hippo信號(hào)通路因此成了當(dāng)今非常受歡迎的一個(gè)研究課題，它也被認(rèn)為是癌癥治療和再生醫(yī)學(xué)中的關(guān)鍵。

　　哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的遺傳學(xué)家和發(fā)育生物學(xué)家Laura Johnston表示，在早期的蠑螈移植實(shí)驗(yàn)中，那些器官的細(xì)胞自主編碼了生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，在這種細(xì)胞大小的指令被內(nèi)置在細(xì)胞里的情況下，仍然還有許多謎團(tuán)沒有被揭開。

　　Johnston本人進(jìn)行的重點(diǎn)研究是一種被稱為“細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)”的現(xiàn)象，這種細(xì)胞間的相互作用導(dǎo)致了不合適或不需要的細(xì)胞死亡。它似乎起到了穩(wěn)定器官大小的作用。

　　對(duì)那些形成果蠅翅膀的細(xì)胞的研究中，當(dāng)研究人員阻斷細(xì)胞死亡機(jī)制時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)事情出現(xiàn)了變化。在一般的果蠅種群中，通常會(huì)看到翅膀的大小呈鐘形曲線分布，也就是說，大部分果蠅會(huì)長(zhǎng)出大小合適的翅膀，而翅膀過大或過小的果蠅比較少。而機(jī)制阻斷后，這種分布曲線不復(fù)存在。翅膀過大和過小的果蠅數(shù)量增加了。她說，這就好像“如果細(xì)胞不能產(chǎn)生這些競(jìng)爭(zhēng)的相互作用，那么調(diào)節(jié)大小的精確性就會(huì)喪失”。

　　肝臟如何長(zhǎng)到它應(yīng)有的大小，四肢如何成比例地發(fā)育，這些看似簡(jiǎn)單的基本問題背后，往往隱藏著生命最核心的謎團(tuán)和信息。這些問題也有著非常實(shí)際的影響和應(yīng)用。今天，許多生長(zhǎng)研究，包括對(duì)Hippo信號(hào)通路的無數(shù)探索，都是為了理解和治療癌癥。從某種意義上來說，癌癥就是發(fā)育出了問題，它顯然與生長(zhǎng)有關(guān)，所以我們需要了解生長(zhǎng)本身。對(duì)器官生長(zhǎng)同樣感興趣的還有那些想用干細(xì)胞來設(shè)計(jì)組織的研究人員。如果我們想要某種東西在體內(nèi)生長(zhǎng)，我們至少要知道，它們什么會(huì)停止生長(zhǎng)。