形成未來各種器官的物質在動物早期胚胎表面的分佈圖。在動物胚胎發育早期,形成未來各種器官的物質,大部分位於胚胎表面。應用特殊方法標記胚胎表面的不同部位,觀察被標記的部位在晚期形成什麼器官,或者根據在晚期哪些器官被標記,從而判斷這些器官發育早期在胚胎表面所佔據的位置。胚胎預定命運圖的繪製對研究器官原基的決定和發生,提供瞭不可缺少的資料。
1925年德國胚胎學傢W.福格特首先應用活體染色的方法,將瓊脂(洋菜)薄片浸泡在無毒的染染料(硫酸尼羅蘭或中性紅)中,然後將染色的薄片緊貼在囊胚表面的適當位置(圖1)。
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福格特用活體染色的方法繪制瞭有尾兩棲類的早期原腸胚的預定命運圖(圖2)。
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在原腸形成的不同時期,也繪制瞭預定命運圖。原腸形成是一個動態的過程,胚胎各部分都在移動,因此,在這一過程中各個時期的預定命運圖是不相同的(圖3)。
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1962年中國胚胎學傢童第周用活體染色的方法繪制瞭文昌魚的預定命運圖(圖5),動物性區域將來主要發育為表皮,植物性區域產生消化道上皮,中間部分相當於中胚層區域,在預定脊索的上方是將來形成神經系統的部分。這個圖譜和兩棲類的非常相似。
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標記方法除活體染色外,還有碳粒、放射性同位素和生物標記等。這些方法可以單獨使用,也可以結合使用。
應用放射性同位素標記法,在鳥類中繪制比較可靠的命運圖。將用3H-胸腺嘧啶標記的雞胚的某一部分移植到未經標記的另一雞胚的相同部位(圖6),再用放射自顯術把標記細胞最終到達的部位顯示出來。從這樣得到的鳥類預命運圖譜(圖7)可以看到,在明區的中央有一小區域將發育為脊索,其後方是卵圓形的預定內胚層將來形成腸,然後是胚外內胚層,將來形成卵黃囊的一部分。在預定脊索和內胚層的兩側以及胚外內胚層的後方是預定中胚層。在明區後方的邊緣,一個相當大的新月形區將來產生胚外中胚層。預定外胚層占據明區的前部和側部。在預定脊索前方,一個近乎半圓形的區域是預定神經系統。預定胚胎表皮圍繞其外,再向外在明區外緣幾乎形成圓環,是胚外外胚層,它並不參與胚胎本身的形成。
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在發育的過程中,細胞分裂會使標記稀釋。生物標記法可以克服這個缺點。如可以利用兩種細胞核形態不同的鳥類,由於這種不同經過整體發育或者離體培養都保持不變,在這兩種鳥類間進行組織移植可以追溯它們的發育,也可以繪制命運圖。再如,在果蠅上還可以用遺傳嵌合體作圖法標記出各種成體器官在囊胚層上的相對位置。
在七鰓鰻、魚類、爬行類、兩棲類以及鳥類都已繪制瞭胚胎預定命運圖。各種動物的預定命運圖都指出,形成多數器官的物質在發育早期都沒有到達在成體中的部位,通過細胞的運動,有些部位進入內部,形成內部的構造,而且運動的方式在各種動物基本一致,這就證明瞭動物的原腸形成不是由於胚胎各部分的不均等生長,而是包括極其復雜的形態發生運動的一個動態過程。
比較脊椎動物各綱代表的胚胎預定命運圖(圖8),
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在某些無脊椎動物中,從卵裂開始就給每個裂球一定編號,並追蹤其發育的細胞譜系工作,不僅可以識別前後兩代裂球之間的關系,還可追蹤每個裂球在幼蟲中構成什麼組織和器官,在一定程度上可以說是從另一途徑達到與預定命運圖相似的效果。但是,應用細胞譜系對於從系統發育的角度進行比較,其意義不如預定命運圖。
從無脊椎動物早期的胚胎預定命運圖可以看出,分類地位相近的物種,它們的命運圖顯示一定的相似性,如顫蚓屬和愛勝蚓屬囊胚期的器官分佈(圖9),
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