淺談組織胚胎學如何突破困境重獲發(fā)展新生

(陜西中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院 陜西咸陽 712046)

組織胚胎學是醫(yī)學院校一門重要的形態(tài)學基礎課,它涵蓋組織學與胚胎學兩門學科。組織學是一門研究正常機體微細結構及其相關功能的科學,而胚胎學研究從受精卵發(fā)育成為新生個體的過程及其機制的科學。這門學科的一大特點是內容多,知識面廣,專業(yè)性強,以微觀的形態(tài)為主,并且有抽象的三維立體結構。而且組織胚胎學還是一門將微觀結構與宏觀形態(tài)(解剖學)、正常與異常超微形態(tài)(病理學)、組織結構與機體功能(生理學)相聯(lián)系的重要橋梁課程。但是近半世紀來,對比機能學科的突飛猛進,形態(tài)學科的發(fā)展顯得相對“停滯”,于是 “形態(tài)學已經沒落”的論調開始出現(xiàn)。傳統(tǒng)解剖學的思維和方法被認為是過時的和笨拙的,開始被主流冷落,機能學科一度被奉為醫(yī)學科目的理論基礎,形態(tài)學科似乎已經走到了山窮水盡的地步。

是什么能讓形態(tài)學突破發(fā)展的瓶頸,迎來新世紀的曙光呢？是什么能讓這個傳統(tǒng)學科,重新找回其在醫(yī)學領域的重要地位,得到醫(yī)學界乃至全社會的關注,煥發(fā)新的生命力呢？回溯它的發(fā)展歷程,不難看出與科學技術的發(fā)展、學科間的相互作用和創(chuàng)造性思維的能動作用是息息相關的。

1 科技進步,先進實驗儀器的發(fā)明推動形態(tài)學發(fā)展

組織學研究對象是機體的超微結構,肉眼的分辨能力是無法滿足這個要求的。雖然人類很早以前就有探索微觀世界的欲望,但是苦于沒有合適的工具和手段。而顯微鏡的發(fā)明無疑為組織學的創(chuàng)立、發(fā)展提供了前提條件。1665年荷蘭生物學家安東尼·列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)用光鏡發(fā)現(xiàn)了蜂房狀的植物細胞壁,開創(chuàng)了顯微鏡研究生物細胞結構的先河。單個凸透鏡能夠把被觀察物體放大幾十倍,以及其后出現(xiàn)的復式顯微鏡、組織切片機、生物標本的固定和染色方法的運用,使19世紀下半葉成為組織學和細胞學發(fā)展的第一個黃金時代。

然而光學顯微鏡只能將被觀察物體放大幾百倍,還遠不足以讓我們看清物體的細節(jié),原因很簡單:光學顯微鏡的分辨率只能達到光波的半波長左右,是分辨率的極限,因此人類的探索受到了限制。減小光的波長是提高顯微鏡分辨率的途徑之一,根據(jù)法國物理學家德布羅意(Louis de Broglie)的物質波理論,運動的電子具有波動性,而且速度越快,“波長”就越短。由于電子束的波長要比可見光和紫外光短得多,并且電壓越高波長越短。1931年,德國工程師厄恩斯特·盧斯卡(Ernst Ruska)和馬克斯·克諾爾(Max Knoll)制造出了世界上第一臺以電子束為光源的透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,簡稱TEM)。1965年,第一臺可以觀察物體表面形態(tài)的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,簡稱SEM)誕生。1981年,蘇黎世的兩位科學家格爾德·賓寧(Gerd Binnig)和海因里希·羅雷爾(Heinrich Rohrer)發(fā)明了分辨率可以達到單個原子級別的掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,簡稱STM)。電子顯微鏡是20世紀最重要的發(fā)明之一,兩位電鏡的發(fā)明者盧卡斯、克諾爾獲得了1986年諾貝爾物理學獎。電子顯微鏡的分辨率可以達到0.2納米,意味放大倍數(shù)達到幾百萬倍,加之超薄切片的出現(xiàn),很多在可見光下看不見的物體——例如細胞器、染色體、細胞間纖維在電子顯微鏡下現(xiàn)出了原形,組織學進入第二個黃金時代。

2 科學共同體,相互促進,共同推進形態(tài)學的發(fā)展

除了先進的實驗儀器手段的出現(xiàn),20世紀后大量新發(fā)明的儀器和不斷改良的相關技術,如圖像分析儀、流式細胞儀、共聚焦激光掃描顯微鏡,也進一步推動形態(tài)學的發(fā)展。更為重要的是,任何一個學科都不可能是孤立存在的,在科學共同體內,其他相關學科的進步,也推動了形態(tài)學的進步。尤其是免疫組織化學技術和原位雜交術更是為形態(tài)學開辟了廣闊的應用前景。

免疫組織化學技術是免疫學原理在形態(tài)科學運用的典范,用顯色劑標記的特異性抗體能夠在組織細胞原位通過如鎖和鑰匙般一對一“抗原-抗體結合”而發(fā)生呈色反應,通過顯微鏡可清晰觀察到組織或細胞原位待測定的有色沉淀,完成相應抗原定性、定位、定量的檢測。原位雜交術則是在分子生物學DNA分子復制原理的基礎上發(fā)展起來的一種技術。其基本原理是用帶有標記已知序列的DAN或RNA片段作為核酸探針,與組織切片或細胞內待檢測的核酸片段按堿基配對的原則進行雜交,然后用放射自顯影技術處理,對檢測mRNA或DAN做定性與定位的觀察。這兩種技術在形態(tài)學中的應用,可進一步從分子水平來探討細胞的功能表達及其調節(jié)機制,使組織學的研究從細胞水平進入到分子水平。

此外計算機領域先進技術在形態(tài)學的引入,也更好的激發(fā)學習者的興趣。組織學與胚胎學是微觀形態(tài)學,教學內容比較抽象,授課對象又多是低年級的學生,學習起來具有一定的難度。運用信息技術設備,如多媒體手段:將原本抽象平面的內容轉變?yōu)榱Ⅲw形象,易于理解接受。在教學過程中不但節(jié)省了時間,而且提高了教學質量和教學效果,也激發(fā)了學生的學習興趣。

3 運用科技方法論的觀點,培養(yǎng)學習者創(chuàng)造性的思維,推進形態(tài)學發(fā)展

培養(yǎng)創(chuàng)造性思維是知識時代對教育的要求,也是學校實施素質教育的核心要素[1]。所謂創(chuàng)造性思維是指人們通過對已有知識和經驗的感知、記憶、思考、聯(lián)想、理解,發(fā)現(xiàn)新矛盾、提出新問題,產生強烈的探索動機,經過直覺、聯(lián)想、想象、推理、判斷等一系列高級心理活動,獲得開創(chuàng)意義的新認識過程。創(chuàng)造性思維具有開創(chuàng)性、獨特性、有效性、非常規(guī)性等特點,是令人耳目一新、卓有成效的思維方式。推進學習者創(chuàng)造性思維應注意激發(fā)學習者的好奇心和求知欲,是創(chuàng)造性思維能力的重要前提;訓練發(fā)散思維和聚合思維,是創(chuàng)造性思維能力的重要方面;培養(yǎng)形象思維和邏輯思維,是創(chuàng)造性思維不可或缺的環(huán)節(jié)。作為一門基礎微觀形態(tài)學科的組織學與胚胎學,對學習者創(chuàng)造性思維的要求,同樣也是必不可少的。在擁有廣博的基礎知識的前提下,才能激發(fā)出強烈的求知欲,合理運用啟發(fā)、歸納、演繹等手段,把形象思維和抽象思維相結合,從新的角度大膽想象、猜測和設想出探索性、綜合性和獨特性的結果。

形態(tài)學領域最有代表性的創(chuàng)造性思維非克隆技術莫屬。無性生殖這個原來只涉及植物和一些低等動物的專業(yè)術語,在它被創(chuàng)造性的引入有機生命這個領域后,更是將組織學與胚胎學推向了風口浪尖,成為全社會的關注焦點?？寺?clone),是將含有遺傳物質的供體細胞的核移植到無核的卵細胞中,促使這一新細胞分裂繁殖發(fā)育成為胚胎,當胚胎發(fā)育到一定程度后,得到與供體基因相同的個體。1997年7月英國胚胎學家伊恩·維爾穆特(Ian Wilmut)博士運用克隆技術培育出的第一只取名為“多莉”的綿羊,震驚了全世界,有人將它譽為20世紀最重大的科技成就之一。克隆技術的巨大實用價值還體現(xiàn)在畜牧業(yè)、生物醫(yī)藥領域、器官移植、保存物種等多個方面[2]。因此說“能夠用動物體細胞核發(fā)育成一個動物,的確是生命科學的一次‘飛躍’”,也無疑是創(chuàng)造性思維在推動胚胎學發(fā)展方面最杰出的代表。

回首形態(tài)學幾百年的發(fā)展進程,我們不難看出,科技的進步為實驗學科提供了堅強的技術支持;各自然學科的相互影響,促進彼此之間的共同進步;而對于每種學科的研究者來說,人的主觀能動性和創(chuàng)造性思維更是發(fā)揮著最舉足輕重、熠熠生輝的作用。是他們共同推動組織學與胚胎學的發(fā)展,讓這個古老的學科,在新時代煥發(fā)出新的生機與活力,必將迎來下一個發(fā)展黃金時代！

[1]任亞萍.在組胚教學中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維[J].華夏醫(yī)學2003;13(6):237-238.

[2]何祚庥.再談請寬容地看待克隆技術[J].自然辨證法研究1997;13(6):58-65.