人类生物学的一大谜团是单个细胞如何产生平均体内包含的37万亿个细胞，每个细胞都有自己的专门作用。耶鲁大学和梅奥诊所的研究人员已经设计出一种方法，可以重建最早的细胞发育阶段，从而产生如此惊人的细胞类型多样性。
耶鲁大学的Flora Vaccarino实验室的研究人员使用从两个活着的人类身上收集的皮肤细胞，通过识别这些细胞的基因组中的微小变异或突变，来追踪它们的细胞谱系。
这些“体细胞”或非遗传突变是在人类发育过程中的每个细胞分裂中产生的。随着这些分裂的继续，带有任何给定突变痕迹的细胞所占的百分比会减少，这基本上为科学家留下了追溯到最早的细胞的踪迹。如果具有突变痕迹的细胞比例很高，科学家就知道该突变是在细胞谱系中较早产生的，更接近于早期胚胎发育期间的一个共同祖先。
耶鲁儿童研究中心的哈里斯教授，神经科学教授，这项研究的共同资深作者瓦卡里诺说：“我们的身体就像Ancestry.com一样。”该研究于3月18日发表在《科学》杂志上。
例如，研究人员知道皮肤细胞内的某些突变是在胚胎发育的早期产生的，因为它们也可以在成人的血液，唾液和尿液样本中检测到。在人体中，这些特殊组织中的每一个都来自不同的胚芽层，或者是胚胎中最初分化的细胞类型，它们会引起神经系统，肠道，血液和连接组织。
研究结果表明，胚胎中产生的突变被整个体内发育到成年的每个子细胞继承并保留下来，从而使研究人员能够为这些个体重建早期的谱系树。
瓦卡里诺说：“细胞史具有后果。”
这些发现还可以帮助科学家追溯发育障碍的起源。例如，精神分裂症和自闭症等神经精神疾病可能源于劫持早期发育调节因子的早期细胞功能异常。这可能会改变某些细胞谱系的生长和扩增，或者在发育过程中它们分离形成新的细胞系时会发生变化。
有趣的是，研究人员还发现，在第一个分裂时发散的细胞谱系往往是不对称的。例如，在胚胎中产生的前两个子细胞之一最终占成年人体内90%的细胞类型。研究人员说，另一个子细胞可能主要用于产生胎盘，从而滋养正在生长的胚胎。
Vaccarino强调，在细胞发育的每个步骤中追踪细胞祖先个体差异的技术仍然有限。
但这是有希望的。她说：“我们已经找到了一种微创的方法，可以窥视一个人的个人细胞历史。”
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