两细胞胚胎开始分裂进入四细胞阶段。 微管呈黄色，染色体呈白色。 图片来源：丽莎·岩本-斯托尔（Lisa Iwamoto-Stohl），泽尼克-戈茨实验室（Zernicka-Goetz Lab）
近六分之一的夫妇面临生育问题，体外受精（IVF）已成为一种越来越普遍的生殖技术。 然而，关于胚胎基本生物学的许多科学问题仍未得到解答，包括决定胚胎存活力的因素，这些问题如果得到解决，最终可能会提高体外受精的成功率。
加州理工学院的一项新研究考察了仅由两个细胞组成的鼠
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重要的是，该研究揭示，在分裂后保留精子进入点的细胞最终将构成发育中身体的大部分，而另一个细胞则主要贡献于胎盘。 虽然这些研究是在鼠模型上进行的，但它们为理解人类胚胎如何发育提供了关键指导。 事实上，研究人员还评估了第一次细胞分裂后的人类胚胎，发现这两个细胞同样存在显著差异。
该研究主要在生物学和生物工程布伦教授（Bren Professor）玛格达莱娜·泽尼克-戈茨（Magdalena Zernicka-Goetz）的实验室进行，并发表在《细胞》（Cell）杂志上。
精子细胞使卵细胞受精后，新形成的胚胎开始分裂和增殖，最终在一生中发展成为构成成人人体的数万亿个细胞。 每个细胞都有专门的工作：免疫细胞巡逻并消灭入侵者，神经元发送电信号，皮肤细胞保护身体免受外界环境影响，这只是其中几个例子。
受精卵分裂成两个细胞，DNA呈蓝色，肌动蛋白呈红色，微管呈绿色。 图片来源：泽尼克-戈茨实验室（Zernicka-Goetz Lab）
此前人们认为，发育中胚胎的所有细胞都是相同的，至少在胚胎包含16个或更多细胞之前的阶段是如此。 但这项新研究表明，即使是两细胞阶段胚胎的两个细胞之间也存在差异或不对称性。 这些差异使细胞能够特化——在这种情况下，导致身体和胎盘的形成。 在此阶段，胚胎的细胞被称为卵裂球（blastomeres）。
研究团队发现了大约300种在两个卵裂球之间分布不同的蛋白质：一些在一个细胞中过度产生而在另一个细胞中缺乏，反之亦然。 所有这些蛋白质对于协调构建和降解其他蛋白质的过程都至关重要，因为母体提供的蛋白质补充量减少，并被胚胎自身产生的蛋白质所取代。
精子进入细胞的位置似
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乎是决定哪个卵裂球将扮演何种角色的关键因素。 发育生物学家长期以来一直认为哺乳动物精子仅仅提供遗传物质，但这项新研究表明，精子的进入点会向正在分裂的胚胎发送重要信号。
这一现象的机制仍不清楚; 例如，精子可能贡献了特定的细胞结构（细胞器），或调节性RNA，或具有机械输入。 未来的研究将集中于理解这一机制。
