参考消息网11月29日报道 据美国《纽约时报》网站11月25日报道，受精卵在受孕后不久就会分裂，变成两个。然后，每个细胞又分裂，变成四个，如此这般一直分裂下去。随着时间推移，这一代代细胞逐渐分化，产生人体所有不同的器官和组织，总共包含36万亿个细胞。
科学家很想了解这些细胞在时间维度上的轨迹。瑞士巴塞尔大学的亚历克斯·席尔说：“这是100多年来像我这样的发育生物学者梦寐以求的事情。”但他们所能做到的不过是拍摄不同阶段细胞的快照。
由于缺乏完整的历史记录，科学家对于细胞究竟如何产生我们的器官，或者在生命的随后阶段它们如何让伤口愈合，还有很多东西需要学习。苏黎世联邦理工学院的计算生物学家塔尼娅·施塔德勒说：“我们真的只是一知半解。”
正如施塔德勒及其同事25日在《自然综述：遗传学》杂志上描述的那样，他们的实验室和世界各地的其他实验室正试图把细胞变成它们自己的历史学家。研究人员改造的细胞可以在脱氧核糖核酸（DNA）中插入独特的小块遗传物质。当细胞分裂时，这些基因位就会变成独特的条形码。
这项技术还能让细胞在经历显著事件时创建基因记录。这些事件包括接收其他细胞发出的信号或制造某种特殊蛋白质。
席尔猜想，有朝一日，医生甚至可能将“岗哨细胞”注入我们体内，追踪不断变化的健康状况。他说：“我现在感觉有点不舒服——我3个月前是否有过感染？7个月前是否有过汞中毒？”答案可以在这种岗哨细胞记录的细胞历史中找到。
华盛顿大学生物学家、DNA测序先驱杰伊·申杜雷说：“我把所有筹码都压在了这些技术上。对于如何随着时间来测量来说，这是一种全新的范式。”
申杜雷是最早设想这种能记录历史的细胞的科学家之一。2000年，还是研究生的他花了6个月的时间尝试构建一种可以定期改变自身一小部分DNA的细胞。他在失败之后放弃了这个项目。
在接下来的十年里，研究人员发明了一种强大的DNA编辑新工具，名为规律成簇间隔短回文重复系统（CRISPR）。这项技术可以锁定细胞基因组中的一处位置，然后剪切或插入新的DNA。
申杜雷及其同事们开始利用CRISPR来记录细胞的历史。他们改造了斑马鱼的细胞。这个物种很容易研究，因为它的胚胎是透明的。研究人员改造了斑马鱼，这样他们就能在其基因组中的十几处位置剪切或添加DNA。
然后，研究人员用这些细胞培育出鱼胚胎。每隔一段时间，一个细胞就会随机改变其中一处位置。当它分裂时，它的后代细胞就会继承这些遗传变化。
当鱼成年后，科学家对它们的DNA进行测序。被改变的DNA位点就像条形码一样，几乎相同的条形码表明相关细胞关系密切。
申杜雷及其同事追溯了这些细胞之间的遗传关系。例如，血细胞中的条形码显示，一条鱼几乎所有的血液都来自五个祖细胞。
申杜雷及其同事在2016年发表这些成果后意识到，并非只有他们有这种深刻见解。他说：“原来大约有10个人有同样的想法。”
现在，研究人员正在共同努力，创造新一代的细胞记录器。
例如，加州理工学院的迈克尔·埃洛维茨及其同事开发出一种记录仪，让科学家不需要破坏细胞就能读取其历史。他们可以把化学物质浇在细胞上，如果细胞带有特定的条形码，化学物质就会使细胞发光。
埃洛维茨和其他研究人员也在发明让细胞记录特定事件的方法。例如，免疫细胞或许可以记录对病毒的感知，皮肤细胞也可以记录受阳光刺激产生色素的时间。
最近，申杜雷及其同事们通过创造一种“DNA打字机”扩大了细胞记录器的功能。细胞在DNA上添加标记后，可以直接在旧标记旁边添加新标记，就像打字机上的按键一样。科学家已经创造出几十个不同的按键，它们可以记录细胞的分裂历史和许多经历。
到目前为止，研究人员只在培养皿中的小鼠细胞群中测试了这种DNA打字机。但他们正试图制造一种“记录小鼠”，在这种动物的100亿个细胞中，每个细胞都携带着它们自受精以来全部经历的记录。
席尔希望科学家能够利用这种小鼠发现一些发育的规律。（编译/卿松竹）