肢體建成的時空調節機制是一個經典的發育生物學難題。張宏波舉例說：“把雞胚胎里形成前肢的細胞團切下，移植到背部，竟然能夠長出完整的翅膀。去除成年蠑螈的腿，它能夠很快再生，即使在切除8到10次之后，依然能長出新的腿，且幾乎看不出傷痕。然而，包括人在內，大多數哺乳動物卻在進化過程中喪失了這種成年后的再生能力。”

　　在細胞命運決定這個問題上，過去，科學家往往只能追蹤某一種細胞的發育路徑，最多同時追蹤兩到三種細胞的發育路徑，無法看到所有細胞的命運是如何演化的。而對于細胞的空間位置決定，科學家通過對胚胎做切片，進行單一或少數細胞染色，了解到的基因數量十分有限。

　　單細胞轉錄組技術和單細胞空間轉錄組技術的發展，使得探秘細胞演化過程成為可能。

　　張宏波研究團隊從第五周初到第九周胚胎連續取樣，獲得超過10萬個細胞，每個細胞約2000個基因，通過計算分析，團隊率先構建起精細的、包含所有細胞類型的人類四肢發育單細胞圖譜。通過團隊自主研發的單細胞數據分析工具——DEAPLOG，他們還能夠更好地找到每一個細胞的特征，尋找到關鍵基因，并將這些基因錨定到細胞演變的路徑上。有了這些信息，團隊能夠進一步通過實驗驗證哪些基因導致了細胞命運的歧化。

　　論文共同第一作者、張宏波團隊博士后張寶介紹，利用這一圖譜，能夠直觀地追蹤特定時間和區域產生的細胞類型，鑒定到全新的細胞類型，并且可以刻畫不同種類細胞激活的關鍵基因。

　　“當這些基因的表達不遵循既定模式，而又行使關鍵調控作用時，就可能導致特殊的發育表型，比如短指和多指等發育異常的現象。”張寶說。