“Zebrahub”是发育中的斑马鱼胚胎的细胞图谱，科学家们说，它也将帮助我们了解自己的生物学。
令人震惊的新迷幻视频让我们得以一窥生物体最初的样子 —— 科学家们花了数年时间才捕捉到这一画面。
这些视频是名为“Zebrahub”的新胚胎图谱的一部分，该图谱显示了细胞的位置以及它们在不同发育阶段的作用。该图谱结合了胚胎发育的高分辨率延时视频和揭示每个发育阶段哪些基因被激活的数据。
该图集涵盖了斑马鱼（Danio rerio）的胚胎，斑马鱼是一种经常用于生物学研究的小鱼。大多数小鱼的基因与人类相似，细胞的主要成分在生命之树的脊椎动物分支中是共同的。
“在生命的早期阶段，所有的胚胎都非常相似，”洛伊克·罗耶（Loïc Royer）说，他是Zebrahub的开发者之一，也是旧金山陈·扎克伯格生物中心的组织架构小组负责人和成像人工智能主管。“形状、基因、负责构建生物体的分子机器 —— 都非常相似。”
罗耶是10月24日在《细胞》杂志上发表的一篇描述Zebrahub的新论文的资深作者。他说，很难预测这种新工具会带来什么样的发现，但研究其他生命形式的胚胎可以解决有关出生缺陷和其他先天性疾病如何在人类中产生的问题。新的图谱可能会提供一些线索，解释为什么像斑马鱼这样的动物在受伤后可以再生它们的身体部位，但我们不能。它可以揭示年轻和衰老组织之间的关键差异，这可以帮助解释为什么我们会变老。
Zebrahub的核心关注的是一个核心问题。“这本质上是我们如何建造的问题，”罗耶告诉我们。“如果我们不知道自己是如何形成的，我们又如何希望‘修复’自己呢？”
Zebrahub可以免费访问，并提供工具帮助生物学家查看和使用数据宝库。然而，为了首先收集数据，罗耶和他的同事需要开发研究斑马鱼胚胎的新方法。
从历史上看，研究的重点要么是细胞在发育中的胚胎中的位置，要么是哪些基因在特定时刻是活跃的。为了追踪细胞的位置，科学家们在显微镜下拍摄了许多胚胎的快照。Zebrahub的开发人员发明了一种新型显微镜，它可以在整个胚胎上扫过一层薄薄的光，并在其运动过程中生成图像。这种技术避免了将胚胎暴露在可能伤害它们的强烈激光下。
研究小组用显微镜捕捉了胚胎从受精到生长约24小时的时间变化。（斑马鱼在受精后大约三到四天孵化，所以在第一天，器官已经开始形成。）然后，研究人员使用一种新的软件来分析这些时间流逝，这种软件设计用于跟踪每个细胞在3D空间中的运动。
罗耶解释说，从历史上看，为了追踪胚胎中的哪些基因被激活，研究人员不得不“融化”胚胎，把它们变成“汤”，然后用机器分析。问题是你需要30到60个胚胎，因为把它们变成汤不可避免地会破坏它们的一些遗传物质，限制了剩下的分析。
Zebrahub的开发人员找到了非常温和地处理胚胎的方法，将它们保存得足够好，一次只能分析一个胚胎。他们从40只10小时到10天的斑马鱼胚胎和幼虫中观察了超过120400个细胞。他们对所有细胞的RNA（一种使细胞能够从DNA蓝图中制造蛋白质的分子）进行了排序。这样就可以从一个特定细胞的基因活动中辨别出它的身份。
罗耶说，在这个分辨率水平上，科学家们发现了通过其他方法往往会错过的细胞类型。例如，他们发现了一种特殊的干细胞 —— 被称为神经-中胚层祖细胞 —— 并表明它们随着时间的推移同时转化为神经细胞和肌肉细胞。人们一直认为这些细胞只产生神经。
目前，Zebrahub的数据是基于两组胚胎：一组用于时间流逝，另一组用于RNA。尽管如此，这些数据集可以让科学家们对某些基因被激活时胚胎的样子有一个了解。展望未来，罗耶和他的同事们正致力于从一组胚胎中收集同样的信息，以更好地结合数据。
与此同时，其他科学家团体已经在使用Zebrahub作为研究人类状况的起点。例如，一个小组将Zebrahub与他们自己的细胞数据相结合，以探索哪些蛋白质可能导致眼睛中白内障的形成。他们能够看到眼睛晶状体首次发育时各种基因何时开启和关闭。
罗耶说：“我们研究鱼类是因为我们无法研究人类胚胎，原因显而易见。”“我们从胚胎中学到的东西，就是我们了解自己 —— 所以我研究鱼类是因为我想研究自己。"
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