在发育生物学中众所周知，母体的卵子提供了胚胎发育所必需的丰富营养。但营养物质储存在发育中的胚胎中的哪个位置重要吗?

罗切斯特大学生物系教授迈克尔·韦尔特(MichaelWelte)在一系列论文中解决了这个属于发育生物学和新陈代谢交叉点的问题。这些研究由韦尔特实验室前研究生马库斯·基尔温(MarcusKilwein)牵头，他现在是普林斯顿大学的博士后研究员。

蛋白质、脂肪和碳水化合物的分离

在《发展》杂志上发表的第一篇论文中，Welte和Kilwein研究了果蝇卵中的三大类营养物质：蛋白质、脂肪和碳水化合物。这三种营养素存在于数千个微观存储单元中，每种营养素类型都与其他营养素分开包装。受精后，三种营养物质立即分布在整个卵子中。然而，在受精后四小时内，脂肪和蛋白质被分离到不同类型的细胞中，而碳水化合物的命运以前是未知的。

研究人员发现，碳水化合物也会从脂肪中分离出来，进入接收蛋白质的相同细胞中。这种分离要求脂肪和碳水化合物彼此独立地移动。

基尔文和韦尔特发现，存在于脂滴(脂质或脂肪形式的能量储存单位)上的蛋白质对于将脂肪和碳水化合物分开是必要的。当这种蛋白质缺失时，脂肪和碳水化合物包就会相互结合，无法分离，最终与蛋白质一起出现在同一细胞中。结果是胚胎难以有效利用脂肪，这对胚胎的发育造成了可怕的后果。

脂肪分离：胚胎发育的重要组成部分

在《公共科学图书馆遗传学》杂志上发表的第二篇论文中，韦尔特探讨了为什么将脂肪与碳水化合物和蛋白质分开至关重要。

“我们怀疑[脂肪的分离]是至关重要的，因为果蝇胚胎使用多种复杂的机制来确保脂​​肪到达正确的位置，包括我们在第一篇论文中发现的机制，”韦尔特说。“因为这种分离可能需要大量能量才能完成，我们认为它一定对胚胎发挥着重要的作用，但我们不知道它可能是什么。”

他发现的证据表明，脂肪分离并非苍蝇所独有，蜗牛、海绵和小鼠等其他生物体中也存在这种现象。这表明这可能是生物体中的普遍现象，因此也发生在人类胚胎中。

为了更好地了解营养分离的重要性，韦尔特和他的团队扰乱了果蝇的分离过程并观察了后果。研究表明，当脂肪最终进入错误的细胞时，会导致新陈代谢发生显着变化，并对胚胎造成压力。

为了应对这种压力，胚胎通过改变基因表达来产生保护性反应。如果没有这种反应，它们就会死亡，即使有这种反应，它们的发育也会大大延迟。

总体而言，研究结果表明，发育中的胚胎不仅需要从母体卵子中获取足够的脂肪，而且对于发育中的胚胎也至关重要。在发育过程中将脂肪分配到正确的细胞也至关重要。

“胚胎将脂肪输送到最需要它的组织，”韦尔特说。“我们发现的机制允许母亲赋予胚胎总体上比脂肪均匀分布更少的脂肪供应，同时仍然支持成功的胚胎发育。因此，母亲可能可以产下更多的鸡蛋，因为她可以分配相同数量的鸡蛋更多鸡蛋之间的营养，确保更多的后代。”

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