对简单性的追求

　　
　　沃哈德的工作专注于胚胎发育中梯度假说的研究。早在20世纪初，作为胚胎学家的摩尔根就提出一个假说，他假定有压力或物质从身体的前端（头部）到末端（尾部）呈梯度分布。这种压力或物质在头部最高，尾部最低。这是最早的一个梯度模型。后来波伐利（T· Boveri）也提出，从胚胎的一端到另一端，某种物质的浓度在增大或减少。正是这一浓度决定了细胞分化的命运。虽说梯度假说可以解释细胞如何"知道"它们在胚胎中的位置。但是，它却无法解释这一梯度的形成机制以及如何在一个足够长的时期保持稳定的理由。在由许多细胞组成的正在发育的胚胎中，细胞膜会阻止能够形成浓度梯度的大分子的扩散；反之在一个大的卵细胞中，扩散又会迅速调平这样一种梯度。更不用说，有关这种分子信号的生化本质和作用机理尚未知晓。
　　
　　然而，沃哈德却钟情于这种梯度假说，因为从中可以探索复杂性的起源。试想，以一种简单的化学浓度却可造就胚胎发育的复杂模式，这本身就足够让人动心。沃哈德和她的同事发现，最早阶段的果蝇胚胎中存在着Bicoid的浓度梯度。这种浓度在胚胎的头端最大，并沿着胚胎的纵轴逐渐降低。有一种突变体胚胎，它的Bicoid有相同的浓度而完全没有梯度，这些胚胎只产生一种结构（头或胸）。分子生物学的研究揭示，正是这种浓度引起或抑制一个或多个靶基因的转录，从而调节着发育过程。
　　
　　Bicoid的梯度形成是由于在胚胎发育时，这种蛋白质从它在头端产生的位点扩散开来的缘故。但Bicoid是不稳定的，因此它在远距离点--即在将变成腹部的末端--的浓度从未达到很高的水平，这就建立了一种浓度梯度。若把几种梯度叠加到一个胚胎区域，就能更加细分这一区域，并产生进一步的复杂性。可见，正是这种简单的扩散机理竟精确得足以满足正常发育的需要。
　　
　　果蝇的优点是，在它的发育初期，受精卵中的核不断地分裂，但细胞膜却不随之分裂，于是，造成了一个蔚为壮观的局面，其中一个细胞内有上万个核。由于没有细菌膜的阻隔，这就为分子信号的扩散提供了便利条件，然而，在大多数生物胚胎中，由于细胞膜的存在，将会使这种简单的扩散机理不起作用。但是，由于浓度梯度的存在是如此重要，因而有理由假定，在细胞膜上肯定存在着一种通道，使得信号分子的传递成为可能，而果蝇仅是一个特例。
　　
　　但是，从对果蝇的研究中，沃哈德坚定地相信，“对一种很好的模式系统的基础研究，已导致了有力的理解，它有一天能帮助我们弄清人类的发育，这些见解已经向我们提供的是对自然中最深奥的问题之一答案--复杂性如何从最初的简单性中产生。”

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