Left-Right Asymmetry in Vertebrate Development pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Lopez-Gracia, Maria L.

出品人:

页数:126

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:Pap

isbn号码:9783540363477

丛书系列:

图书标签:

发育生物学
左右不对称性
脊椎动物
胚胎学
基因调控
模式形成
进化发育生物学
细胞分化
形态发生学
信号通路

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具体描述

Externally the vertebrate body plan presents a bilateral symmetry in relation to the midline. However, inside the body the distribution of the visceral organs follows a very particular pattern that is not symmetrical in relation to the midline. The last 10 years have seen remarkable advances in our understanding of how the internal asymmetries typical of the vertebrate body are established and controlled. The use of different development models has permitted to uncover fascinating ways of creating asymmetry, like the activity of the nodal cilia. A host of studies has also unravelled the involvement of many genes in the left right patterning pathway. Based on this knowledge the genetic basis of human laterality defects are beginning to be revealed. It is a major challenge now to understand how all these genes control left right development as well as the complex set of interactions established between them.

脊椎动物胚胎发育中的形态发生与不对称性：从细胞动力学到器官形成本书聚焦于脊椎动物发育过程中，空间组织与形态发生的核心机制，特别关注生命体如何从一个对称的受精卵精确地构建出具有复杂结构和功能的分化组织与器官系统。本书旨在为发育生物学、细胞生物学和形态发生学领域的学者、高级学生以及对生命复杂性着迷的研究人员提供一个全面而深入的视角，探讨驱动这一精妙过程的底层物理、化学和生物学原理。第一部分：发育的基石与初始极性本书的开篇部分建立在对早期胚胎发育基础的深刻理解之上。我们首先详细考察了模式形成（Patterning）的早期事件，即在细胞尚未发生显著迁移或分化之前，细胞群中如何建立起初始的空间指令。这包括对拓扑结构和几何约束在细胞命运决定中的作用的深入分析。我们探讨了胚胎发育的初始极性是如何建立的，不仅仅是经典的动物-植物极（Animal-Vegetable Axis），还包括对组织力学（Tissue Mechanics）的考察，阐明了细胞外基质（ECM）的组分、张力纤维（Actomyosin Contractility）的分布如何早期地编码了后续发育的取向。我们详细梳理了形态发生素（Morphogen）梯度的建立与解读机制。不同于简单的扩散模型，本书重点分析了“动态梯度”的概念，即梯度本身是随着时间演化的，并且其响应受细胞历史和微环境的调制。我们将审视信号转导网络（如Wnt、BMP、FGF家族）在建立跨细胞通讯网络中的作用，强调其非线性动力学特性如何允许系统在面对轻微扰动时保持鲁棒性（Robustness）。第二部分：细胞行为与组织重塑的动力学本部分深入探讨了驱动宏观形态变化的微观尺度事件：细胞行为的精确控制。形态发生的核心在于细胞的集体运动、形状变化和细胞间粘附的动态调控。细胞迁移与定向运动：我们详细分析了游走细胞（如原始神经嵴细胞、内胚层前体细胞）如何感知和响应导向信号（Chemotaxis, Haptotaxis）。重点阐述了前沿导向（Leading Edge Guidance）的分子机制，包括整合素与细胞骨架的相互作用，以及如何利用微环境中的物理引导路径（Contact Guidance）。细胞分化、增殖与凋亡的耦合：发育中的空间组织并非单纯的细胞迁移游戏，而是增殖和细胞命运决定之间的精细平衡。我们探讨了生长因子与细胞周期调控因子如何耦合，确保器官在正确的时间、正确的地点达到正确的尺寸。同时，程序性细胞死亡（Apoptosis）作为一种积极的形态发生工具，如何用于修剪组织、消除冗余结构，并精细调整器官的最终形态。上皮-间充质转化（EMT）与组织形变： EMT是理解许多器官形成的关键过程。本书不仅回顾了EMT的分子开关（如转录因子Snail/Twist），更侧重于力学驱动的相变。我们分析了细胞粘附分子（如E-cadherin）密度的降低如何释放组织张力，导致细胞从紧密排列的上皮状态转变为更具迁移性的间充质状态，从而驱动诸如神经嵴迁移和内胚层形成等关键事件。第三部分：器官的构建：机械力学与生物物理学的视角本书的核心论点之一是将形态发生视为一个生物物理学问题。形态的形成不是随机事件的累积，而是遵循物理定律的自组织过程。组织流变学（Tissue Rheology）：我们将胚胎组织视为一种具有粘弹性（Viscoelastic）的活性材料。通过对组织张力场（Tension Fields）的建模，我们解释了如何利用表面张力最小化和内部应力平衡来驱动诸如神经管的闭合（Neurulation）和肢芽的伸展。具体探讨了细胞骨架的收缩力如何通过细胞间连接传递，形成驱动大规模组织弯曲和褶皱的宏观力矩。膜拓扑与器官腔化（Cavitation）：对于形成中空器官（如胃、膀胱、肺泡）的过程，本书深入分析了膜内陷（Invagination）和裂解（Cleavage）的驱动机制。这包括对特定区域细胞顶端收缩环（Apical Constriction）的量化分析，以及细胞间空腔的形成与融合过程。形态的刚性和可塑性：我们探讨了发育系统如何平衡对外部或内部干扰的抵抗力（Stiffness）与在特定发育窗口期内快速重塑（Plasticity）的能力。这种动态的刚性调控，受制于细胞外基质的交联程度和细胞核的机械特性。第四部分：结构形成后的组织成熟与重塑发育并非在器官初具雏形后即告终结，后续的成熟和功能化同样依赖于精密的空间调控。血管的形成与网络优化：血管生成（Angiogenesis）是研究群体运动和环境响应的典范。我们考察了内皮细胞如何响应氧气梯度和营养物质需求，通过分叉、管化和管内重塑来建立高效的运输网络。重点分析了血管网络的拓扑优化理论，以及如何利用几何约束来避免不必要的循环冗余。骨骼和软骨的生物力学导向：针对支持结构，本书讨论了机械载荷（Mechanical Loading）对软骨细胞和成骨细胞命运的决定性影响。通过Wolff定律在微观尺度上的体现，解释了如何通过持续的应力输入来指导骨小梁的定向生长，从而最大化其结构效率。总结与展望：本书超越了对单一基因或信号通路的罗列，致力于构建一个多尺度、多学科的整合框架，用以理解脊椎动物的宏大设计蓝图是如何从分子层面精确构建起来的。通过整合生物物理学、系统生物学和传统发育生物学的知识，我们希望能够启发对“生命形态如何产生”这一根本问题的全新认识。未来的研究方向将更侧重于利用活体成像技术和组织工程模型，对这些动态过程进行实时、定量的验证和预测。