​我记得我在本科生物课上学习过希尔德·曼戈尔德，对她的发现和她掌握的富有挑战性的实验技术感到敬畏。我还有那本教科书，我一直在看！她是我个人心目中的女英雄，我希望你在阅读她的故事和了解科学迷人的发展时能够明白个中缘由。

1   汉斯·斯佩曼与实验胚胎学

在20世纪早期，汉斯·斯佩曼是实验胚胎学的一位著名人物，他研究的是发育中的胚胎组织和细胞如何特定化。在这一时期，胚胎学家利用两栖动物，如青蛙或蝾螈作为胚胎发育的模型系统，因为它们的细胞体积大，发育速度快。科学家能够追踪这些发育中的胚胎细胞的命运，并观察这些细胞在后期迁移至不同组织时的贡献。

汉斯·斯佩曼（Hans Spemann）研究了早期发育，即受精后的“原肠胚阶段”。“原肠胚形成”是指胚胎快速迁移和重新排列成三种不同的细胞类型：外胚层、中胚层和内胚层，形成发育中的胚胎的所有组织。

虽然原肠胚形成在这个过程中起着关键的作用，但对胚胎中细胞特异性的机制还不是很清楚。斯佩曼发现在原肠胚形成之前，细胞的特性是可塑的——如果你移植这些细胞，它们可以成为三种细胞类型中的任何一种。

原肠胚形成后，胚胎细胞不能够再改变其细胞特性。在这个发展阶段发生了一些重要的事情，但研究人员确定不了可能是什么。

在研究胚胎的运动时，科学家们观察到原肠胚的形成始于胚胎背侧或背侧的细胞。斯佩曼发现，两细胞期蝾螈胚胎的某一部分，因其颜色而被称为“灰新月”，完全是胚胎生长所必需的。当这个区域被定位到胚胎后期时，他发现灰新月形突起产生了启动原肠胚形成的背侧细胞。

斯佩曼对这些背侧细胞的潜在功能很感兴趣，因为它们对胚胎发育的早期阶段是必不可少的。它们的作用还不得而知，但这将是一个令人难以置信的科学发现的基础。

2  希尔德·曼戈尔德，胚胎诱导与组织者

希尔德·曼戈尔德（Hilde Mangold），1898年10月20日出生于德国中东部的图林根州。她的父母，欧内斯特和格特鲁德·普罗斯科尔特（Ernest and Gertrude Proescholdt），拥有一家肥皂厂，当时被认为相当富有。对希尔德的早期生活知之甚少。她在耶拿大学就读两年，之后于1919年转入法兰克福大学。

在法兰克福大学，她听了斯佩曼的演讲，并受到启发，在研究生院从事胚胎学研究。事实上，希尔德1920年在德国Friedburg大学开始她的博士研究工作，很快就加入了斯佩曼博士的实验室。

当她指定的论文项目仅仅是复制18世纪末科学家亚伯拉罕·特雷布里（Abraham Trembley）的发现时，她感到失望。特雷布里研究了水螅，一种能够再生的小型淡水物种。特雷布里声称，当水螅由内向外翻转时，细胞改变了自己的身份；原来在内部的细胞变成了外部细胞，反之亦然。虽然很沮丧，但曼戈尔德决心取得成功，开始致力于研究水螅。

斯佩曼对妇女的偏见是毫无疑问的。这并不是斯佩曼唯一一次给他的女研究生提供的项目，这些项目只不过是支持性的繁重工作。Salome Waelsch被认为是现代发育生物学的奠基人，她于1928年加入了斯佩曼的实验室，并在她的论文“一个相当枯燥的肢体发育描述性研究”中说到，这将为一个年轻人提出一个非常令人兴奋的实验问题提供必要的基础。

即使她想完成这个项目，曼戈尔德的水螅们也不配合。她花了一年多的时间来完成这项任务，最后连斯佩曼本人都无法将“九头蛇”翻过来。感觉她好像在浪费时间，曼戈尔德向斯佩曼施压，让她做一个新项目，最后他给了她一个值得她做的工作。

在斯佩曼先前工作的基础上，她的新项目是确定原肠胚形成过程中细胞身份是如何确定的。斯佩曼和曼戈尔德假设背侧细胞，即启动原肠胚形成的细胞以某种方式指示细胞的身份。检验这一假说的最佳方法是通过胚胎细胞移植。

斯佩曼本人是利用蝾螈胚胎进行移植实验的大师，曼戈尔德是个天才学生。她用具有不同细胞色素沉着的物种进行背侧细胞移植，这样移植的细胞可以通过颜色在视觉上与宿主细胞区分开来。如果他们的假设是正确的，移植的细胞应该诱导宿主胚胎周围细胞的原肠胚形成，基本上导致第二个体轴的发育。

一旦卵子受精，曼戈尔德必须密切观察它们，直到它们刚好处于移植的合适位置。然后，她必须小心地去除它们的外膜，用一根非常细的玻璃针解剖这一微小的细胞区域。这些玻璃针实际上是斯佩曼实验室制造的——他专门为他的胚胎学研究设计的。

为了操纵宿主胚胎，曼戈尔德使用了实验室的另一种创新工具。斯佩曼取了孩子的一缕头发，打了个圈，把头发的末端插进一根细玻璃管里。一点热蜡将末端密封在玻璃管内，这样这一圈头发就可以很容易地作为手术工具进行操作。

她从背唇取出分离的细胞，并将它们压在宿主胚胎的腹侧。移植结束后，胚胎被放回池塘水中，曼戈尔德只需观察和等待。

大多数胚胎都死了，因为抗生素还不可用，没有薄薄的外层组织，就无法保护胚胎免受池塘水中病原体和污染物的侵害。两天后，她会发现她的假设是正确的——存活的胚胎确实发育了第二个体轴！

在接下来的几天里，她观察到整个神经管和大脑将在移植部位形成。重要的是，这些新的结构是由移植组织周围的宿主细胞形成的。实验证明，移植细胞是在指导或诱导邻近细胞迁移，并决定特定的细胞命运。

组织器官移植导致次生轴的诱导(A）Spemann和Mangold使用浅灰色蝾螈供体（Triturus cristatus）嫁接到深灰色宿主（Triturus taeniatus）上创建的组织嫁接示意图

原肠胚在半剖切面上的显示仅用于说明目的（背侧朝向右侧，并且这些胚胎的尺寸更像爪蟾而不是Triturus）(D） 非洲爪蟾孪生胚胎，由第10段进行的组织移植产生（Harland，2008，发展评论。）

曼戈尔德在这个项目上工作了两年，移植并记录了250多个蝾螈胚胎。结果最终，只有6个存活下来，并发表在她1924年的论文《通过植入不同物种的组织者诱导胚胎原基》

尽管她个人非常努力，斯佩曼的名字却仍被列为第一作者在她的论文上发表。与希尔德同时攻读博士学位的她的实验室伙伴维克托·汉堡（Viktor Hamburger）写道：“我和我们所有人都自豪地看到自己作为独立作者在印刷品上发表了各自的论文。”。

曼戈尔德对斯佩曼的干涉和坚持作为她论文的第一作者而感到沮丧，这是理所当然的。她的项目并不比实验室里的其他研究生更像斯佩曼的项目，因为所有的研究生项目都是由斯佩曼指派和指导的。

但最终，曼戈尔德在这件事上几乎没有发言权了。完成博士学位后不久，她和丈夫奥托·曼戈尔德以及年幼的儿子搬到了柏林。1924年，一个汽油加热器在她的厨房里爆炸，曼戈尔德不久后死于严重烧伤，年仅26岁。

3  组织者的遗产

胚胎发育中背唇组织者的论文被称为“实验胚胎学中最重要的事件”之一。曼戈尔德和斯佩曼为胚胎诱导的研究奠定了基础。胚胎诱导是指某些细胞释放信号并引导邻近细胞以特定方式移动或分化的过程。汉斯·斯佩曼在1935年因这项工作获得诺贝尔奖，使曼戈尔德的论文成为为数不多的直接获得这一殊荣的论文之一。

诺贝尔奖不颁发给已经去世的人，因此，不可能知道委员会是否会将希尔德·曼戈尔德包括在获奖名单中。毕竟，斯佩曼对胚胎学研究做出了重大贡献，他的全部工作都值得诺贝尔奖。我想指出的是，斯佩曼在他的诺贝尔演讲中总共两次提到曼戈尔德，却没有包括这是她的论文项目这一事实。考虑到诺贝尔委员会在颁奖公告中特别引用了曼戈尔德的论文，她在斯佩曼演讲中的作用却被大大降低。希尔德·曼戈尔德在这一领域的杰出贡献无疑值得肯定。

人们常说，组织者提出的问题比回答的问题多：为什么这组细胞能诱导周围的细胞移动并分化成特定的细胞类型？它们是如何获得这种能力的，这种现象的本质是什么？要以令人满意的方式回答这些问题还需要几十年的时间，胚胎发育的许多方面今天仍在紧张的研究中。

这项工作揭示了发育是相互作用的，并引发了对细胞如何分化的大规模研究。曼戈尔德和斯佩曼的影响可以在今天的生物学和医学研究中看到。科学家可以将人类胚胎干细胞在培养中分化成无数种细胞类型。我们甚至可以取分化的细胞，让它们再次分化！所有这些进展都可以追溯到基础发育生物学，以及两栖动物胚胎中的一小部分细胞。

资料来源：医药故事，2021-07-27 10:01