Nature：古老生物揭示大脑发育的起源（附原文）

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2014-09-16 1 来源：生物360 作者：koo 9 {/ P1 g7 J4 c. L
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如果高中时你没理解“个体发育重演种系发生”，现在也用不着去补课了。因为生物学家们已经不再认为，生物的胚胎发育是在重演其进化史。不过，胚胎依然是探索进化历程的一个重要窗口。9 月 14 日《自然》（Nature）杂志上发表的一项研究，通过比较胚胎的基因表达调控网络，解答了进化上的一个重要问题。$ ]* P( `2 [! _
生物经过漫长的进化，获得独特的结构和功能。那么，这些结构的遗传学基础是什么时候形成的呢？
+ j8 u' U7 U7 G4 v- o5 h* v人们知道，同源异形基因Hox负责调控组织的形态，它们就像一把尺决定着特定结构的位置。举例来说，头部的形成就是Hox基因起作用的结果。: D% N( ^! O- G9 W% m
Stowers研究所的Robb Krumlauf博士带领研究团队，对古老的无颌脊椎动物海七腮鳗（Petromyzon marinus）进行了研究。他们发现，海七腮鳗Hox基因的表达模式类似于有颌脊椎动物，而有颌脊椎动物（包括鱼、小鼠、人类等）的进化实际上要晚很多。这意味着，形成有颌脊椎动物所需的遗传学程序，早在这些动物出现之前就已经存在了。% e" m' k, s  j9 X. L
研究人员在Hox基因旁边构建了一个特殊的报告基因体系，将Hox基因活性与荧光标签关联起来。他们将Hox报告基因插入有颌类鱼，结果这些基因在胚胎的后脑区域发出了如彩虹一般的条状荧光。
/ D' `) o" ]- r! z5 P1 _随后，研究人员将同样的报告基因插入了七鳃鳗。他们发现，七鳃鳗的胚胎有着与有颌类鱼相同的报告基因表达模式，后脑区域的荧光顺序完全一样。（Hox基因的排列顺序，与其作用顺序和作用位置相关。）6 l& j* ~: I( C4 z9 S/ B
论文第一作者 Hugo Parker 博士表示：“这使我们感到非常惊讶，”这项研究告诉我们，控制后脑分节的基因调控网络，比有颌脊椎动物的出现要早得多。”/ Y0 u; u$ w+ g7 K
在小鼠和斑马鱼中，DNA结合蛋白会识别Hoxb3的一段DNA，进而启动这个基因。这段DNA发生突变的报告基因，在斑马鱼胚胎中不能发光（失活）。值得注意的是，这个突变报告基因在七鳃鳗胚胎里也同样失活，也就是说这段控制开关早就存在于七鳃鳗中。
( }5 A: i9 W3 |0 b8 N0 m  m/ w“这项研究表明，控制后脑分节的调控回路早就存在于古代的脊椎动物中，” Bronner说。胚胎中基因表达的这种相似性令人惊讶，因为有颌脊椎动物与七鳃鳗的外表差异很大。% }: Q  i- u0 [( S+ [7 m. e
原文检索：6 s' C/ y2 t0 f+ q% W! l: Z
Hugo J. Parker, Marianne E. Bronner & Robb Krumlauf. A Hox regulatory network of hindbrain segmentation is conserved to the base of vertebrates. Nature, 14 September 2014; doi:10.1038/nature13723
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2楼原文 感谢starlight 提供

starlight

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! _: t6 @- |9 h- }/ x2 I8 P" N谢谢提供原文。

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