细胞分裂早期人类胚胎的扫描电镜图像。资料来源：下午3:00 .莫塔S .马卡比/SPL资料来源：自然自然科学研究
一位先驱发展生物学家回顾了研究生命诞生的壮丽旅程。
研究人类和其他哺乳动物的早期发展需要非凡的智慧和毅力。例如，与透明的海胆胚胎不同，哺乳动物胚胎不能被直接看到。它们的发展有一个很好的时间线，各种高度复杂的器官是逐步形成的，所以研究它们不是一件容易的事情。在过去的一个世纪里，科学家们如何巧妙地破解了许多关于基本发展原理的故事，这和他们发现的结果一样令人兴奋。
马格达莱纳泽尼克-戈茨是这个故事的核心人物。几十年来，作为发育生物学和干细胞科学领域的先驱，她重置了决定早期哺乳动物胚胎细胞命运的时钟。此外，她的实验室已经完善了一个培养系统，可以延长人类胚胎的体外发育时间.Shahbazi等人.自然细胞生物学.18，700708；2016)带来了一个强大的基础研究模型，这有利于提高对妊娠丢失的认识。《生命之舞》，由她和科学记者罗杰海菲尔德合著，通过第一手资料生动地描述了她所在领域巨大的技术和认知变化。这本书还讲述了他个人的“科学奥德赛”——。失败、疲劳、坚韧和希望交织在一起。
不一般的转变
这本书写于15年前，主要讲述了在短短几天内完成的不寻常的转变：一个球形的哺乳动物卵细胞被转变成身体完全发育所需的所有类型的干细胞。直到21世纪的头几年，人们认为这种多样性源于原始的相同细胞。例如，在四细胞阶段，所有细胞被认为具有相同的产生所有细胞类型的能力，这种状态被称为对称全能性。事实证明情况并非如此。
从20世纪70年代末到80年代，剑桥大学的胚胎学家马丁约翰逊提出了“极化假说”，认为早期胚胎细胞形成的差异可能是不同细胞群或细胞系的基础。此后，泽尼克-戈茨试图理解不对称在决定细胞为什么、在哪里以及以何种方式形成中的重要作用。她证实早期胚胎的可塑性不是来自一致性，而是来自异质性。
各种各样的工具使得泽尼克-戈茨能够从开发的开始就跟踪形态发生。一种是绿色荧光蛋白，这是一种在紫外线下发光的水母分子。它可用于标记单个细胞并便于跟踪其运动。利用绿色荧光蛋白，她的团队追踪了胚胎细胞在细胞分裂初期的不同命运。这种方法既费力又强大，优化这种方法是这本书的主要内容。
另一个关键工具是形态起源的不对称理论模型。1952年，数学家艾伦图灵去世前两年，他在论文《形态发生的化学基础》(《发病机制的化学基础》)中描述了两种不同扩散速率的化学物质如何相互作用形成稳定的模式。这个过程后来被称为反应扩散理论。m .图灵菲尔.Trans .r .足球.B 237，37-72；1952年).
早期胚胎细胞之间的细微差异是否足以产生不同的脑细胞系和血细胞系，等等？为了理解这个问题，泽尼克-戈茨需要比较以不同方式分裂的细胞，并测试它们对特定发育途径的内在倾向。
颜色标记嵌合体
本世纪初，作者和他的团队进行了一组“精疲力尽”的实验。他们人工组装、拆卸并重新组装了一些彩色标记的嵌合体——，这是首次由不同胚胎的极化小鼠细胞组成。他们使用这些手工制作的模型来跟踪和比较随后的细胞分裂模式——或荧光标记。到2005年，他们追踪了嵌合体中数百个细胞和胚胎中数千个细胞的命运。结果表明，不同的细胞身份影响细胞命运，细胞分为两个和四个。论文被评论者拒绝，但是随着证据变得不可辩驳，评论者的观点改变了。
为了进一步探索生命之舞，我们需要更好的跟踪方法，包括实时图像。所有这些在过去的十年中都实现了，主要是由于能够记录胚胎体外发育的初始阶段的图像，并且胚胎培养时间已经从11天或12天延长到14天。因此，根据泽尼克-戈茨的说法，研究人员可以一窥“人工培养胚胎植入的黑匣子”。
除了这些技术，研究人员对涉及的关键分子信号通路有了更深入的了解，可用的器官也变得越来越复杂。现在，这些人工培养的胚胎样结构非常复杂，可以被诱导形成原肠胚。在原肠胚形成的过程中，细胞发育成胚层，然后构成有机体的内部结构。通过CRISPR和其他基因编辑工具，模拟、重定向和控制胚胎发生的能力开启了创造性生物学的新时代。
这种定制生物学的力量尚未转化为临床治疗。这一领域的社会和道德挑战依然严峻。泽尼克-戈茨有力地讲述了他在被绒毛取样诊断为胎儿染色体严重异常时遇到的情况。她自己的儿子生来健康。这一经历对她产生了巨大的影响，刺激她发现早期胚胎如何“梳理”自己的细胞。她还谈到了作为一名女性科学家，她在平衡工作和生活时遇到的挑战，以及她的同事对她的研究成果的反对意见。
泽尼克-戈茨把探索科学的复杂性描述为一种义不容辞的责任，他用真诚和充满激情的话语，肯定会引起广泛的共鸣。这本书以时间为线索，讲述了基础科学在追求革命性发现的过程中令人兴奋的知识、不断的搜索刺激和情感起伏。
