发育生物学：原书第11版

Description

本书是Scott F. Gilbert 和Michael J. F. Barresi合著的Developmental Biology 第11版的中译本。本书对实验胚胎学的发展史和现代发育生物学做出了全 面的介绍和深入的讨论，涉及无脊椎动物及脊椎动物的早期发育(细胞特 化和分化、胚胎诱导、体轴形成、细胞运动)、器官发生、胚胎和成体干 细胞、变态、再生，以及各种形式的发育共生、发育过程的生物体与环境 的互作、进化变异的机制、人类生殖健康等问题。本书不仅以通俗易懂及 生动的语言形象和系统地描述了发育生物学领域的开拓性探索及前沿性进 展，也对未来的研究方向提出了进一步的思考。不仅突出了发育生物学研 究的技术手段，也在很多重要发育生物学问题上与相关领域的科学家进行 了互动。此外，针对每一章的简要概述和要点总结使得读者很容易理解和 掌握重要发育过程的调控机制，以及每一章中穿插的一些拓展性问题更能 使读者洞悉发育生物学研究的新方法及新思路。 本书能为从事发育生物学研究及教学的科研人员和教师、步入发育生 物学领域的研究生，以及关注环境对生物体的影响、人类遗传疾病及健康 发育等问题的读者提供极好的参考和借鉴。 目录 第1章新个体的形成发育的组织化机制 1.1“你是怎样的？”——发育生物学问题的来源 1.2生命周期 1.3范例：蛙的一生 1.3.1配子发生和受精 1.3.2卵裂和原肠胚形成 1.3.3器官发生 1.3.4变态和配子发生 1.4比较胚胎学 1.4.1后成说与先成说 1.5早期发育概述 1.5.1卵裂图式 1.5.2原肠胚形成：“你生命中最重要的时刻” 1.5.3胚胎各部分的命名：初级胚层和早期器官 1.6追踪运动细胞：命运图谱和细胞谱系 1.6.1命运图谱 1.6.2活体胚胎的直接观察 1.6.3染料标记 1.6.4遗传标记 1.6.5转基因嵌合体 1.7演化胚胎学 1.7.1胚胎同源性 1.8医学胚胎学和畸形学 1.8.1遗传畸形与综合征 1.8.2干扰和致畸因子 第2章特征的特化发育的图式化机制 2.1命运定型的层次 2.1.1细胞分化 2.1.2命运定型 2.2自主性特化 2.2.1被囊动物的细胞质决定物和自主性特化 2.3条件性特化 2.3.1细胞的位置的重要性：海胆胚胎的条件性特化 2.4合胞体性特化 2.4.1反向的中轴梯度确立位置信息 2.5彩虹般的细胞特征 第3章差异性基因表达细胞分化的机制 3.1差异性基因表达的定义 3.2中心法则的快速入门 3.3基因组均等性的证据 3.4调节基因的可及性 3.4.1染色质的松解和致密：组蛋白作为门警 3.4.2甲基化记忆的维 3.5基因的解剖结构 3.5.1外显子和内含子 3.5.2顺式调控元件：一个基因的开、关和调光器 3.5.3转录因子功能 3.6基因调控网络：确定单个细胞 3.7差异性基因转录的机制 3.7.1高和低CpG含量启动子差异调控的蛋白质 3.7.2DNA基化——另一个关键的转录开关 3.8差异性RNA加工 3.8.1差异性核RNA加工产生一些家族的蛋白质 3.8.2剪接增强子和识别因子 3.9基因表达在翻译水平上的调控 3.9.1差异性mRNA寿命 3.9.2储存的卵母细胞mRNA：mRNA翻译的选择性抑制 3.9.3核糖体选择性：mRNA翻译的选择性激活 3.9.4微RA：mRNA翻译和转录的特异调节 3.9.5细胞质定位对RNA表达的调控 3.10基因达的翻译后调节 3.11发育遗传学研究的基本方法 3.11.1描述基因的表达 3.12检测基因功能 第4章细胞之间的信息传递形态发生的机制 4.1细胞之间信息传递的快速入门 4.2黏附和分选：近分泌信号传递和形态发生的物理现象 4.2.1差异性的细胞亲和力 4.2.2细胞之间相互作用的热动力学模型 4.2.3钙黏着蛋白和细胞黏附 4.3细胞外基质作为发育信号的来源 4.3.1整联蛋白：细胞外基质分子的受体 4.4上皮到间充质转换 4.5细胞信号传递 4.5.1诱导和反应能力 4.5.2相互诱导 4.5.3上皮与间充质的相互作用 4.5.4昆虫气管：诱导信号与钙黏着蛋白调节的结合 4.6旁分泌因子：诱导物分子 4.6.1形态发生素梯度 4.6.2信号转导级联反应：对诱导物的应答 4.6.3成纤维细胞生长因子及受体酪氨酸激酶途径 4.6.4成纤维细胞生长因子和JAK－STAT途径 4.6.5Hedehog家族 4.6.6Wnt族 4.6.7转化生长因子－β超家族 4.6.8其他旁分泌因子 4.7旁分泌信号转导的细胞生物学 4.7.1局部的膜突出作为信号源 4.8近分泌信号传递对细胞特征的作用 4.8.1Notch信号途径：并置的配体和受体对图式形成的作用 4.8.2旁分泌和近分泌信号的协调：线虫阴门的诱导 4.8.3Hippo：信号途径的集成器 第5章干细胞干细胞的潜能和微环境 5.1干细胞的概念 5.1.1分裂和自我更新 5.1.2潜能性确定一个干细胞 5.2干细胞的调节 5.3胚胎中的多能干细胞 5.3.1内细胞团细胞 5.3.2促进内细胞团细胞多能性的机制 5.4成体干细胞微环境 5.4.1果蝇干细胞促进生殖细胞发育 5.5室管膜－室管膜下区的成体神经干细胞微环境 5.5.1室管膜－室管膜下区神经干细胞微环境 5.5.2细胞之间的相互作用维持神经干细胞储备 5.5.3促进室管膜－室管膜下区微环境的分化 5.5.4环境因素对神经干细胞微环境的影响 5.6成体的肠干细胞微环境 5.6.1肠隐窝中的克隆性更新 5.6.2隐窝中的调节机制 5.7干细胞补充成体血液的多种细胞谱系 5.7.1造血干细胞微环境 5.7.2骨内膜微环境的调节机制 5.7.3血管周微环境的调节机制 5.8间充质干细胞：支持各种成体组织 5.8.1间充质干细胞发育的调节 5.8.2参与成体组织的维持和再生的其他干细胞 5.9研究发育和疾病的人类模型体系 5.9.1实验室的多能干细胞 5.9.2诱导多能干细胞 5.9.3类器官：在培养皿中研究人的器官发生 5.10干细胞：希望还是炒作？ 第6章性别决定和配子发生 6.1染色体性别决定 6.2哺乳动物的性别决定图式 6.3哺乳动物的初级性别决定 6.3.1发育中的生殖腺 6.3.2初级性别决定的遗传机制：决策 6.3.3卵巢途径：Wnt4和R－spondin1 6.3.4睾丸途径：Sry和Sox9 6.3.5正确的时间和正确的位置 6.4哺乳动物的次级性别决定：性别表型的激素调节 6.4.1次级性别决定的遗传分析 6.5果蝇中的染色体性别决定 6.5.1性别致死基因 6.5.2双重性别基因：性别决定的转换基因 6.6环境性别决定 6.7哺乳动物的配子发生 6.7.1减数分裂：生命周期的交汇 6.7.2哺乳动物的配子发生：精子发生 6.7.3哺乳动物的配子发生：卵子发生 结束语 第7章受精—个新生物体的开始 7.1配子的结构 7.1.1精子 7.1.2卵子 7.1.3卵与精子的识别 7.2海胆的体外受精 7.2.1精子吸引：远距离作用 7.2.2顶体反应 7.2.3卵细胞外被的识别 7.2.4卵与精子的细胞膜融合 7.2.5一个卵子，一个精子 7.2.6多精入卵的快阻断 7.2.7多精入卵的慢阻断 7.2.8钙离子启动皮质颗粒反应 7.3海胆卵代谢的激活 7.3.1细胞内钙离子的释放 7.3.2钙释放的作用 7.4海胆中遗传物质的融合 7.5哺乳动物的体内受精 7.5.1配子进入输卵管：转位和获能 7.5.2卵母细胞附近：超活化、趋温性和趋化性 7.5.3位于透明带的顶体反应和识别 7.5.4配子融合与多精入卵的阻断 7.5.5遗传物质的融合 7.5.6哺乳动物卵的激活 结束语 第8章蜗牛和线虫的快速特化 8.1后生动物的发育图式 8.1.1基础门类 8.1.2三胚层动物：原口和后口动物 8.2蜗牛的早期发育 8.3蜗牛胚胎的卵裂 8.3.1蜗牛卵裂的母体调控 8.3.2蜗牛的命运图谱 8.3.3细胞的特化和极叶 8.3.4改变卵裂图式而改变进化：来自一个双壳类软体动物的例子 8.4蜗牛的原肠胚形成 8.5秀丽隐杆线虫 8.6秀丽隐杆线虫的卵裂和体轴形成 8.6.1旋转卵裂 8.6.2前－后轴的形成 8.6.3背－腹和左－右轴的形成 8.6.4卵裂球特征的控制 8.7线虫的原肠胚形成 第9章果蝇体轴特化的遗传学 9.1果蝇的早期发育 9.1.1受精 9.1.2卵裂 9.1.3中囊胚期转换 9.1.4原肠胚形成 9.2果蝇躯体图式形成的遗传机制 9.3分节和前－后躯体图式 9.3.1卵母细胞的前－后极性 9.3.2母体梯度：卵母细胞的细胞质对极性的调节 9.3.3前部组织中心：Bicoid和Hunchback梯度 9.3.4末端基因 9.3.5果蝇早期前－后轴特化的总结 9.4分节基因 9.4.1体节和副体节 9.4.2裂隙基因 9.4.3成对规则基因 9.4.4体节极性基因 9.5同源异形选择基因 9.6背－腹轴的产生 9.6.1卵母细胞中背－腹图式的形成 9.6.2胚胎内部背－腹轴的产生 9.6.3细胞核Dorsal梯度的建立 9.7体轴和器官原基：直角坐标模型 结束语 第10章海胆和被囊动物后口无脊椎动物 10.1海胆早期发育 10.1.1早期卵裂 10.1.2囊胚形成 10.1.3命运图谱和海胆卵裂球的命运决定 10.1.4基因调控网络和成骨间充质的特化 10.1.5植物极细胞的特化 10.2海胆原肠胚形成 10.2.1成骨间充质的内移 10.2.2原肠腔的内陷 10.3被囊动物的早期发育 10.3.1卵裂 10.3.2被囊动物的命运图谱 10.3.3被囊动物卵裂球的自主性和条件性特化 第11章两栖类和鱼类 11.1两栖类的早期发育 11.1.1受精、皮质旋转和卵裂 11.1.2两类的原肠胚形成 11.1.3两类体轴的逐步决定 11.1.4Hans Spemann和Hilde Mangold的研究工作 11.1.5两栖类体轴形成的分子机制 11.1.6神经诱导沿前－后轴的区域特异性 11.1.7特化左－右轴 11.2斑马鱼的早期发育 11.2.1卵裂 11.2.2原胚形成和胚层形成 第12章鸟和哺乳类 12.1鸟类早期发育 12.1.1鸟类胚胎的卵裂 12.1.2鸟类胚胎的原肠胚形成 12.1.3体轴特化和鸟类的“组织者” 12.2哺乳动物的早期发育 12.2.1卵裂 12.2.2哺乳动物的原肠胚形成 12.2.3哺乳动物的体轴形成 12.2.4孪生 结束语 第13章神经管的形成和图式化 13.1神经板转变成神经管：中枢神经系统的诞生 13.1.1初级神经胚形成 13.1.2次级神经胚形成 13.2中枢神经系统的图式化 13.2.1前－后轴 13.2.2背－腹轴 13.2.3反向的形态发生素 13.2.4转录的交叉阻遏 13.3综合所有的轴向 第14章脑生长 14.1发育的中枢神经系统的神经解剖学 14.1.1发育的中枢神经系统细胞 14.1.2发育的中枢神经系统的各种组织 14.2调节脑生长的发育机制 14.2.1分裂过程中神经干细胞的行为 14.2.2神经发生：自下而上（或从内向外）的构建 14.2.3神经胶质作为小脑和新皮质分层的脚手架 14.2.4调控新皮质发育的信号机制 14.3人脑的发育 14.3.1出生后胎儿神经元的生长速度 14.3.2山峦提升了学习视野 14.3.3神经元生长的基因 14.3.4高转录活性 14.3.5青少年的脑：架线但没有连接 第15章神经嵴细胞和轴突特异性 15.1神经嵴 15.1.1神经嵴的区域化 15.1.2神经嵴：局限性多能干细胞？ 15.1.3神经嵴细胞的特化 15.1.4神经嵴细胞的迁移：上皮性到间充质性以及更多 15.1.5躯干神经嵴细胞的迁移途径 15.1.6颅神经嵴 15.1.7“追逐和逃离”模型 15.1.8源自神经嵴的头部骨骼 15.1.9心脏神经嵴 15.2建立神经系统中的轴突途径 15.2.1生长锥：轴突寻径的驱动器和引擎 15.2.2轴突导向 15.2.3运动神经元内在的导航编程 15.2.4轴突如何穿过了路径？ 15.2.5视网膜神经节轴突的延伸 15.2.6目标选择：“我们到达目的地了吗” 15.2.7突触形成 15.2.8细胞死亡的一个程序 第16章外胚层基板和表皮 16.1颅基板：我们头部的感官 16.1.1视觉器官发育的动态：脊椎动物的眼睛 16.1.2眼场的形成：视网膜的起点 16.1.3晶状体－视网膜诱导级联反应 16.2表皮及其皮肤附属器 16.2.1表皮的来源 16.2.2外胚层附属器 结束语 第17章轴旁中胚层体节及其衍生物 17.1体节的细胞类型 17.2沿前－后轴建立轴旁中胚层和细胞命运 17.2.1轴旁中胚层的特化 17.2.2同源异形基因的时空共线性沿躯干决定体节特征 17.3体节发生 17.3.1体轴延伸：尾部祖细胞区和组织间的力量 17.3.2时钟－波阵面模型 17.3.3时钟－波阵面与同源异形基因介导的中轴特征及体节发生终结 17.4生骨节的发育 17.4.1椎骨形成 17.4.2腱的形成：生腱节 17.4.3背主动脉的形成 17.5生皮肌节的发育 17.5.1中央生皮肌节的决定 17.5.2生肌节的决定 17.5.3神经嵴调节肌生成的一个新模型 17.6骨发生：骨的发育 17.6.1软骨内成骨 17.6.2机械力转导与脊椎动物骨发育 17.7肌肉的成熟 17.7.1成肌细胞和肌纤维 17.7.2卫星细胞：未融合的肌祖细胞 17.7.3肌肉骨骼系统中的机械力转导 第18章居间中胚层和侧板中胚层心脏、血液和肾 18.1居间中胚层：肾 18.1.1居间中胚层的特化：Pax2、Pax8和Lim1 18.1.2发育中的肾脏组织之间的互相作用 18.2侧板中胚层：心脏和循环系统 18.2.1心脏发育 18.2.2血管形成 18.2.3血细胞发生：干细胞和持久祖细胞 结束语 第19章四足动物肢的发育 19.1肢的解剖结构 19.2肢芽 19.3同源异形基因对肢骨骼特征的特化 19.3.1近端到远端：肢中的同源异形基因 19.3.2从鳍到手指：同源异形基因与肢的进化 19.4决定肢形成的类型和位置 19.4.1特化肢场 19.4.2早期肢芽的诱导 19.5外向生长：产生肢的近－远轴 19.5.1外胚层顶嵴 19.5.2特化肢中胚层：决定近－远端极性 19.5.3图灵模型：近－远端肢发育的反应－扩散机制 19.6前－后轴的特化 19.6.1Soic hedgehog确定极性活性区 19.6.2Soic hedgehog特化指的特征 19.6.3Soic hedgehog和成纤维细胞生长因子：另一个正反馈环 19.6.4同源异形基因对指的特化 19.6.5自我组织的指骨骼发生的图灵模型 19.7产生背－腹轴 19.8细胞亡与指和关节的形成 19.8.1雕塑肢梢 19.8.2形成关节 19.8.3持续的肢生长：骺板 19.8.4成纤维细胞生长因子受体：侏儒 19.9改变肢信号中心而发生的进化 第20章内胚层消化和呼吸的管道与器官 20.1咽 20.2消化管及其衍生物 20.2.1肠组织的特化 20.2.2附属器官：肝、胰腺和胆囊 20.3呼吸管 第21章变态发育中激素的重新活化 21.1两栖类的变态 21.1.1两栖类变态的形态变化 21.1.2两栖类变态的激素控制 21.1.3区域性特异的发育程序 21.2昆虫的变态 21.2.1成虫盘（器官芽） 21.2.2昆虫变态的激素调控 21.2.3 20－羟基蜕皮激素活性的分子生物学 21.2.4翅成虫盘的决定 21.3长腕幼体的变态 第22章再生 22.1多种方式的重建 22.2水螅：干细胞介导的再生、变形再生、新建再生 22.2.1三种干细胞的日常细胞替换 22.2.2头部激活物 22.2.3头部抑制梯度 22.3扁形动物中干细胞介导的再生 22.4蝾螈：肢的新建再生 22.4.1顶端表皮帽和再生芽基的形成 22.4.2芽基细胞的增殖：对神经和顶端表皮帽的需求 22.5诱导斑马鱼器官再生的机制 22.6哺乳动物的再生 第23章老龄化和老年化 23.1基因和老龄化 23.1.1DNA修复酶 23.1.2老龄化和胰岛素信号级联 23.1.3mTRC1途径 23.1.4染色质修饰 23.2随机表观遗传漂移 23.3干细胞与老龄化 23.4老龄化规则的一些例外 第24章健康和疾病中的发育出生缺陷、环境激素和癌症 24.1偶然性的作用 24.2人类发育的遗传错误 24.2.1一些人类综合征的本质 24.2.2遗传和表型异质性 24.3畸形发生：环境侵害对动物的发育 24.3.1酒精是一种致畸因子 24.3.2视黄酸是致畸因子 24.4环境激素：成体疾病的胚胎起源 24.4.1乙菧酚 24.4.2双酚A 24.4.3阿特拉津：通过激素合成的内分泌干扰 24.4.4液压破碎法：内分泌干扰的潜在新来源 24.5发育紊乱的跨代遗传 24.6癌症一种发育的疾病 24.6.1癌症的发育疗法 结束语 第25章发育和自然环境发育的生物、非生物和共生调节 25.1环境是产生表型的正常因素 25.1.1食物诱导的非遗传多型性 25.1.2反捕食多型性 25.1.3温度是一种环境因素 25.2多型性的生命周期 25.2.1幼体附着 25.2.2锄足蟾的艰辛生活 25.3发育共生 25.3.1发育共生的机制：使伙伴相聚 25.3.2鱿鱼与弧菌的共生 25.3.3专性发育互利共生 25.3.4哺乳动物肠中的发育共生 结束语 第26章发育与进化进化的发育机制 26.1渐变演替：为什么动物既相同也不同 26.2进化的前提：基因组的发育结构 26.2.1模块化：分离产生差异 26.2.2分子简约性：基因重复和差异 26.3深度同源性 26.4进化的机制 26.4.1异位发生 26.4.2异时发生 26.4.3异量发生 26.4.4异型发生 26.5发育限制对进化的作用 26.6可选择的表观遗传变异 26.6.1遗传同化 26.6.2环境诱导的表型固定 结束语 术语表