脊椎動物胚胎體軸周期性地分段形成左右對稱的體節(jié)。體節(jié)是一種三維的多細胞結構，其外層包括上皮層和由前體節(jié)中胚層（PSM）發(fā)育而來的前富含纖維結合蛋白的胞外基質構成。體節(jié)的長度、定位和左右對稱特征的決定要早于體節(jié)形態(tài)形成，即體節(jié)性狀決定早在未分段的PSM階段就已經確定了。研究表明胚胎發(fā)育過程中的機械力與體節(jié)形態(tài)發(fā)生相關。然而，受限于研究技術手段，對機械力是如何影響胚胎體節(jié)性狀決定的問題，還有待研究。

近日，Sundar R. A等利用光片機圖像投影技術，研究了機械力在斑馬魚胚胎體節(jié)性狀決定與體節(jié)形態(tài)發(fā)生中的作用。他們測量了體節(jié)1至6的長度(L_AP)，發(fā)現(xiàn)體節(jié)長度不等，隨后測量了mespb基因（體節(jié)長度標記基因）表達條帶的間距。發(fā)現(xiàn)L_AP的變化與mespb條帶間距的變化非常類似。暗示L_AP受到mespb的調控。當體節(jié)形成后的一個小時內，L_AP趨于一致。通過比較前端體節(jié)的形成起始時間和發(fā)育2小時的L_AP，發(fā)現(xiàn)這些體節(jié)的LAP約為51微米（稱為L⁰_AP）。L⁰_AP是體節(jié)的發(fā)育目標長度。
 

為了闡明前端體節(jié)L_AP的調整機理，研究人員首先研究了體節(jié)雙側的L_AP是否相互影響。通過實驗，未發(fā)現(xiàn)存在顯著的相互影響。接著他們研究了雙側體節(jié)的正確形成是否影響L_AP的調整。通過共注射顯性抑制fibronectin 1a 和1b mRNA進入2細胞期斑馬魚胚胎，干擾單側體節(jié)的形成。實驗結果表明L_AP的調整獨立于體節(jié)對稱側的狀態(tài)。

 研究人員進一步研究了在體節(jié)形成后一個小時內，L_AP的調整是否伴隨有細胞數(shù)量或體節(jié)體積變化的發(fā)生。實驗結果表明細胞數(shù)量或體節(jié)體積的變化與L_AP的調整沒有相關性，即細胞數(shù)量和體節(jié)體積的變化對L_AP的調整沒有影響。

體節(jié)二維結構的變化是否是L_AP的調整原因。研究人員使用光片機圖像投影技術定量測量了胚胎體節(jié)3D結構變化，觀察到體節(jié)中外側（ML）的長度隨著時間縮短，而背腹側（DV）的長度則增長，起始L_AP與ML長度呈現(xiàn)正相關性，即當體節(jié)起始L_AP小于或者大于L⁰_AP時，體節(jié)可以通過調整ML長度，使起始L_AP趨向L⁰_AP。DV長度變化對L_AP的調整沒有影響。實驗結果表明L_AP受驅動體節(jié)形態(tài)變化的機械力調控。

研究人員建立了關于L_AP調整的數(shù)學模型，。為了理解機械力是如何影響L_AP的調整，他們通過胚胎體節(jié)體外培養(yǎng)技術，研究了體節(jié)間的接觸壓力，由體節(jié)外基質和體節(jié)表層細胞引起的表面張力，以及體節(jié)膨脹的機械力與L_AP調整的關系。結果表明體節(jié)間的接觸壓力和體節(jié)膨脹的機械力都對L_AP的調整沒有影響。由體節(jié)外基質和體節(jié)表層細胞產生的表面張力是L_AP調整的主要因素。
 

為了進一步論證體節(jié)外基質和體節(jié)上層細胞產生的表面張力是L_AP調整的主要因素這一結論，研究人員通過向1細胞期斑馬魚胚胎中注射嗎啉代(morpholinos)（瞬時影響 fibronectin 1a和1b、integrinα5的表達），以及注射RGD多肽，干擾體節(jié)的表面張力。實驗結果表明干擾體節(jié)表面張力相關的分子可以減少L_AP的調整。研究人員又研究了體節(jié)的分段與L_AP調整的關系。通過對her1;her7 突變品系，和使用DAPT干擾delta–notch信號通道的一系列的實驗表明體節(jié)的分段對L_AP的調整沒有影響。

研究人員研究了單側體節(jié)L_AP對體節(jié)兩側對稱的影響，即L_AP調整是否可以確保體節(jié)左右對稱，以及體節(jié)沿著體軸分段邊界的定位。實驗結果表明當兩側體節(jié)形成時，體節(jié)的前端邊界是對稱的。體節(jié)長度的不對稱主要是由新近形成的體節(jié)的邊界不對稱定位造成了。體節(jié)長度的調整影響體節(jié)后端邊界定位，確保體節(jié)兩側的長度和邊界定位的左右對稱。

基于以上的實驗結果，研究人員最后得出結論：體節(jié)的表面張力促進了單側體節(jié)的長度調整，單側體節(jié)長度的調整進一步地保證了體節(jié)的兩側對稱的結論。