世界上最小的鱼为微鲤（Paedocypris），全长仅有 7 毫米，心脏、胃、鱼鳃和鱼鳍等器官比 9 公尺长的鲨鱼小数千倍，但两种鱼的多项基因和解剖构造却相同，究竟这些组织和器官是如何决定生长的大小呢？近期刊登于 Nature 期刊上的文章：透过研究细胞内的形态素（Decapentaplegic, DPP）来缩放浓度梯度（Morphogen gradient scaling by recycling of intracellular Dpp）或许能揭晓这一大哉问。
形态素的浓度梯度为组织生长的关键
生长组织的细胞在增生时会受到信号分子的驱动，但细胞要如何知道生长到何等大小是合适的呢？ 瑞士日内瓦大学生物化学系的 Marcos Gonzalez-Gaitan 教授与德国复杂系统物理研究所主任 Frank Jülicher 组成研究小组，透过追踪果蝇细胞中的形态发生素（morphogen）在不同大小的组织中扮演的分布与扩散情形得到了结果。
形态素属于果蝇的形态发生素中的一种，为果蝇上十五种器官生长所需的分子，包含翅膀、触角和下颔骨等。借由追踪不同尺寸的组织细胞，研究团队发现形态素会从组织中扩散，而其浓度会根据组织的大小成梯度逐渐下降，而梯度会根据生物的大小进行缩放调节以保持与生长器官的大小成正比。
在不同组织中， 形态素在细胞间的传输方法会影响到梯度的大小。在较小的组织中，形态素主要透过扩散传输，其浓度会随着形态素远离扩散源逐渐降解而迅速下降，形成较小的浓度梯度。而在较大的组织中，细胞会将吸收的形态素分子重新以胞吐作用重新释放到细胞外扩散，加强组织中细胞对形态素的回收利用，进而将浓度梯度拉高，使之可以扩散到更远的细胞。
多学科团队联合解密，利用数学公式解答浓度梯度机制！
Marcos Gonzalez-Gaitan 教授的研究团队组成包含了生物学家、生物化学家、数学家和物理学家，利用物理学原理来分析生物学，研究每个细胞中的作用与反应。研究团队也为此研究开发了一系列复杂的系统，其中包含定量显微镜的技术，使他们能够精确的定量并追踪形态素分子在细胞内和细胞之间的动态。
借由理论物理学和实验方法的结合，Marcos Gonzalez-Gaitan 教授认为多学科的团队研究将可以回答 2500 年前亚里斯多德提出的基本生物学问题：“鸡在鸡蛋中生长时要如何知道何时停止生长？”
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