研究人员介绍，动物发育是基因与细胞在时空维度上精密协作的复杂过程。以果蝇为例，其发育的过程，大体需要经过卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段。如果说这个成长过程，是一场精密编排的“生命舞台剧”，那么每个细胞何时何地“登场”、如何变成特定的细胞类型，便都是由基因“剧本”调控的。

图为果蝇发育的全景分子时钟。（杭州华大生命科学研究院供图）

研究团队基于华大自主研发技术，对果蝇胚胎每0.5至2小时、幼虫及蛹期的各个关键阶段进行采样，生成超过380万个空间分辨的单细胞转录组，并利用“Spateo”算法工具重建出高精度3D模型，精准解析组织形态与基因表达的空间动态。通过整合数据，进一步构建了果蝇胚胎发育的“分化轨迹地图”，解析了细胞命运决定的关键分子机制。

“研究发现，不同胚层的细胞会沿着特定路径分化，转录因子就像‘导演’，通过激活或抑制基因，指挥细胞扮演特定角色。”文章共同第一作者、杭州华大生命科学研究院专项科学家王明月说，研究发现多个此前未被鉴定的转录因子，在神经、肠道及内分泌系统中可能起关键作用。

王明月表示，果蝇与人类共享约70%的疾病相关基因，理解其发育过程及基因调控机制，能够帮助我们更好地探究生命发育等重要科学问题，并为人类发育疾病领域相关研究提供参考。