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Developmental Biology(发育生物学) cover

生物学

生物学

Developmental Biology(发育生物学)

Michael J. F. Barresi; Scott F. Gilbert

英文原名: Developmental Biology

一部发育生物学教科书,解释单个细胞如何发育为复杂生物,把经典胚胎学与模式形成的分子和遗传机制结合起来。它讨论主要模式生物的发育,并把这些机制与进化、再生、疾病和环境联系起来。

需要的基础: 需要细胞生物学和遗传学基础,有一些分子生物学知识会使调控章节更易读。

难度等级
中级
学术层次
本科
developmental biologyembryologymorphogenesisgene regulation教科书

01 / 导读

导读

引用

Barresi, M. J. F., & Gilbert, S. F. (2024). Developmental Biology (13th ed.). Sinauer Associates; Oxford University Press.

章节概要

第十三版共 26 章,约 840 页。出版社介绍说,本书采用均衡而现代的写法,把主体内容与高年级学生需要的细节区分开来,并配有包含视频、访谈、教程和交互功能的增强版电子书。章节标题大致分为四个阶段,本导读依此介绍:基础概念、配子与若干模式生物类群中的早期胚胎、器官系统,以及变态、再生、环境和演化等更大的主题。

第1–5章:The Making of a Body and a Field(一个身体与一个领域的形成);Specifying Identity(确定身份);Differential Gene Expression(差异基因表达);Cell-to-Cell Communication(细胞间通讯);Stem Cells(干细胞)

开头几章提供贯穿全书的概念:一个身体和一个研究领域是如何发展起来的,细胞如何获得各自的身份,基因如何差异表达,细胞之间如何传递信号,以及干细胞是什么。与之配套的在线教程涉及人格(personhood)的概念、细胞特化、形态发生素信号传递和干细胞基础。

第6–7章:Sex Determination and Gametogenesis(性别决定与配子发生);Fertilization(受精)

发育从配子开始。第6章讨论性别决定以及卵子和精子的产生,第7章讨论受精。配套的教程和视频包括哺乳动物的性别决定、获能,以及海星和海胆受精的早期事件。

第8–14章:Conceptualizing Early Development(早期发育的概念化);Snails, Flowers, and Nematodes(蜗牛、花与线虫);The Genetics of Axis Specification in Drosophila(果蝇轴向特化的遗传学);Sea Urchins and Tunicates(海胆与被囊动物);Amphibians and Fish(两栖类与鱼类);Birds and Mammals(鸟类与哺乳类);Human Development(人类发育)

第8章对早期发育作概念性的梳理(配套视频展示领鞭毛虫群体、果蝇原肠胚形成以及鱼类和人类的类原肠胚),第9–13章随后依次介绍各模式类群:蜗牛、开花植物和线虫合为一章,然后是果蝇、海胆和被囊动物、两栖类和鱼类,以及鸟类和哺乳类。第14章转向人类发育。配套视频展示了多个物种的原肠胚形成,对人类胚胎则展示了卵裂、囊胚和二胚层胚盘。

第15–22章:Neural Tube Formation and Patterning(神经管的形成与模式化);Brain Growth(脑的生长);Neural Crest Cells and Axonal Specificity(神经嵴细胞与轴突特异性);Ectodermal Placodes and the Epidermis(外胚层基板与表皮);Paraxial Mesoderm(轴旁中胚层);Intermediate and Lateral Plate Mesoderm(间介中胚层与侧板中胚层);Development of the Tetrapod Limb(四足动物肢体的发育);The Endoderm(内胚层)

器官发生按胚层和组织来组织。先讲外胚层的内容(神经管、脑、神经嵴、基板和表皮),然后是中胚层(轴旁中胚层及体节发生,再到间介中胚层和侧板中胚层)、肢体和内胚层。

第23–26章:Metamorphosis(变态);Regeneration(再生);Development and the Environment(发育与环境);Development and Evolution(发育与演化)

最后几章拓宽了视野:变态、再生、环境对发育的影响(包括发育共生),以及发育与演化的关系。

核心概念

第1–7章:基础与配子

  • 细胞特化:细胞在发育中如何获得不同的身份。
  • 差异基因表达:使基因组相同的细胞走上不同命运的调控。
  • 形态发生素信号传递:依浓度起作用、为组织构建模式的信号。
  • 受精与获能:使精子与卵子结合的事件。

第8–14章:模式类群中的早期发育

  • 轴向特化:身体轴线如何建立,第10章以果蝇遗传学来讲解。
  • 原肠胚形成:形成胚层的细胞运动,书中以果蝇、鱼、鸟、小鼠和人类为例。
  • 孪生:人类发育一章中设有专门教程的主题。

第15–26章:器官、再生与演化

  • 神经胚形成与神经嵴:神经管的形成及由它产生的迁移细胞。
  • 体节发生:轴旁中胚层的分节。
  • 再生、变态、演化发育生物学(EvoDevo):最后几章的主题。

评析

优点

  • 两个层次的设计。 出版社说,本书把主体内容与高年级学生所需的细节区分开来,因此初学者和更深入的读者可以使用同一本书。
  • 分类与主题的覆盖面广。 第9–14章讲述各模式类群和人类,其中一章把开花植物与蜗牛、线虫放在一起;最后几章把发育与再生、环境和演化联系起来。
  • 丰富的配套材料。 出版社列出的资源包括带测验的教程、“Watch Development”视频、“Scientists Speak”访谈、章节提纲、词汇表、记忆卡片、有解说的图、“Further Development Online”以及研究指南附录。
  • 清晰的器官层面结构。 八个器官发生章节沿着组织谱系展开,便于对应课程安排。

局限

  • 篇幅。 26 章、约 840 页,内容多于大多数单学期课程所能覆盖的范围。也有更紧凑的替代选择。
  • 先修要求。 本书预设读者已学过细胞生物学和遗传学,因此不是第一门生物学课程的教材。
  • 部分资源依附于平台。 教程、视频和测验是通过出版社的学习平台访问的在线资源,只有纸质书的读者可能得不到。

在课程中的定位

在本站的发育生物学书籍中,Barresi 与 Gilbert 的书是内容全面的主教材。Jonathan Slack 与 Leslie Dale 的 Essential Developmental Biology 是更紧凑的选择:先介绍核心概念,再讲少数几种模式物种;适合较短的课程,或希望高效完成第一遍学习的学生。Essential Developmental Biology 为 544 页,Barresi 与 Gilbert 约 840 页,因而提供更多细节、更广的生物类群和更大的资源包。

Wolpert 的 Principles of Development 是一本进阶导论,介绍模式形成、信号传递和基因调控,强调发育模型背后的实验证据。对于非专业方向的读者,Lewis Wolpert 的 Developmental Biology: A Very Short Introduction 和 Jamie Davies 的 Life Unfolding 提供简短易懂的概述,可以先于 Barresi 与 Gilbert 阅读。Sean Carroll 等人的 From DNA to Diversity 延续了本书最后一章的演化主题。

如何使用本书

本书预设读者已学过细胞生物学和遗传学;有一些分子生物学基础会使调控各章更容易读。它适合生物学及相关专业的高年级本科生,而由于出版社把核心内容与进阶细节分开,它也可以作为更深入读者的参考书。

一个实用的阅读计划:

  • 核心: 第1–5章学习概念,第6–7章学习配子与受精,第8–14章学习早期发育,其中精读果蝇一章和一章脊椎动物的内容。
  • 器官发生: 根据兴趣或课程安排从第15–22章中选择;神经系统(第15–17章)和肢体(第21章)是自然的重点。
  • 主题章节: 第23–26章可以选读,也可以放在最后读。
  • 使用在线教程和视频: 在读相应章节的同时观看原肠胚形成和神经胚形成的视频,更容易理解三维的发育事件,章节提纲则有助于整理复习。