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在知道囊胚中的哪些细胞将成为神经干细胞后，汉斯·斯佩曼（目前工作于弗莱堡）设计了一项实验，以测试这些细胞是否能发育成除神经系统外的其他组织。斯佩曼计划从胚胎的特定位置提取一组细胞，并将其移植到另一个胚胎的不同位置。斯佩曼为这些实验发明了各种新式的微型工具，包括可以使用指尖控制的精细玻璃吸管，用来在胚胎之间转移微小的胚胎组织，以及用来切割这些组织块的超精细手术刀。凭借这些工具及高超的操作技巧，斯佩曼能够对两栖动物胚胎进行精确的剪贴实验。在其一系列实验中，他将一小块囊胚组织移植到另一个囊胚的不同位置。当他将一个蝾螈囊胚的一块背侧外胚层组织（如果它保持在原来的位置，就会发育为神经系统）移植到另一个蝾螈囊胚的不同位置时，最后生成的动物发育一切正常，并没有发育出多余的脑组织。被移植的细胞只是简单地改变或忽略了它们以前的指令，并完美地契合到它们的新位置。在这个阶段，这些细胞似乎仍然是全能而且可变的。
图1.2 两栖动物胚胎在原肠胚期和神经诱导期的横截面
突破出现在发育的下一个阶段，也就是两三个小时后，到达“原肠胚期”。人类胚胎将在妊娠的第三周左右达到这个阶段，此时的胚胎包含数千个细胞。原肠胚期始于中胚层的细胞开始进入囊胚中心空腔，用发育生物学家的说法，它们开始了“内陷”。想象一下，你的左手拿着一个柔软的气球，然后把你的右手手指往气球里按，这就是“内陷”。最先开始内陷的中胚层细胞是位于背侧区域的细胞（见图1.2），也就是位于灰色新月区域的细胞。在原肠胚期形成之初，当斯佩曼将一小部分内陷的背侧中胚层细胞从一个供体蝾螈胚胎移植到另一个宿主胚胎的腹侧时，发生了不同寻常的事情，就连斯佩曼也对此惊讶不已！宿主动物的发育看起来并不像他在囊胚阶段做同一实验时那样正常，但也没有像人们所猜测的那样因为移植组织而发育出多余的错位中胚层。斯佩曼看到的是，这些宿主胚胎内发育出了全新的第二胚胎。
这个第二胚胎经常与宿主胚胎肚腹相连，就像面对面的连体双胞胎一样！
内陷中胚层（灰点）在背侧外胚层（暗色）下方移动，并诱导后者形成神经外胚层，表现为神经外胚层增厚为神经上皮。
原肠发育阶段对于胚胎组织来说至关重要。如果没有原肠发育阶段，不论是青蛙胚胎还是人类胚胎，都无法发育出大部分的身体，更无法发育出大脑。这就是我们将在下一章提到的英国发育生物学家刘易斯·沃尔伯特（Lewis Wolpert）经常在讲座上所说的：“生命中最重要的时刻不是出生、结婚或死亡，而是原肠发育阶段。”而斯佩曼面临的下一个挑战是如何从细胞、组织和生理机制的角度解释这一结果。他认为主要有两种可能性：一是移植的背侧中胚层细胞仍然具有全能性，而移植的创伤以某种方式刺激了这些细胞去形成完整的新胚胎；另一种可能性是，移植的组织以某种方式诱导了附近的宿主组织在其周围形成新的胚胎。
希尔德·普洛斯尔特（Hilde Proescholdt）是斯佩曼麾下一位才华横溢的年轻研究生，她接受了这一挑战，将分析这些可能性作为其论文课题。很明显，如果移植的背侧中胚层可以自行成长为双胞胎之一，那么它将由来自供体的细胞组成。然而，如果移植的组织以某种方式诱导其周围的组织形成胚胎，那么第二胚胎应当主要由来自宿主的细胞组成。因此，普洛斯尔特希望可以通过使用两种不同蝾螈的胚胎来解决这个问题，一种是浅色的（作为供体），另一种是深色的（作为宿主）。由于缺乏色素颗粒，浅色胚胎的细胞可以在显微镜下清晰辨认。然后，就像斯佩曼所做的那样，她将这块特殊的背侧中胚层从一个早期原肠胚移植到另一个原肠胚的腹侧——唯一的区别在于，这次供体细胞是浅色的，宿主细胞是深色的。
她的实验立即解决了这个问题。她发现，移植的细胞对第二胚胎的贡献很小（见图1.3）。第二个胚胎大部分（包括大脑和脊髓）都是由宿主细胞组成的，而不是供体细胞。
通过这一实验，她证明了在原肠形成初期时获取的这一背侧中胚层组织可以诱导其周围的组织形成完整的胚胎。斯佩曼这样认为：“这项实验表明，胚胎中存在一个区域，当该部分被移植到另一个胚胎的无关部分时，就会形成第二胚胎的原基。”斯佩曼将这一组织称为“组织者”。组织者是发育生物学中的奠基发现之一。
在写完关于这项工作的博士论文后，普洛斯尔特嫁给了奥托·曼戈尔德（Otto Mangold），与丈夫和孩子一起搬到了柏林。可惜的是，搬家后不久，一场煤气炉爆炸导致她遭受了严重的烧伤而去世。因此无法见证她著名的论文在1924年的发表，以及1935年授予汉斯·斯佩曼的诺贝尔奖
，以表彰她和斯佩曼共同发现的“组织者”这一贡献。
青蛙胚胎的组织者类似于哺乳动物胚胎中的“节点”。哺乳动物的节点就像斯佩曼的组织者一样，是位于背侧中胚层的一个区域，内陷并诱导覆盖其上的外胚层形成神经干细胞。节点或组织者区域以类似的方式在所有脊椎动物身上发挥作用，如鸡胚胎的节点在移植到蛙胚胎中时可以起到组织者的作用，而来自鼠胚胎的节点可以诱导鸡胚胎形成第二胚胎。至今，在鼠到蛙、鸡到鱼、鱼到蛙、鸡到鼠、鼠到鸡的移植中也观察到类似的结果。
图1.3 斯佩曼和曼戈尔德1924年的实验结果
希尔德·曼戈尔德（原姓普洛斯尔特）从无色供体胚胎向有色蝾螈胚胎进行组织者移植的横截面。如图1.3所示，第二神经管下方（图中上方）可以看到来自宿主的无色供体中胚层。