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本帖最后由 细胞海洋 于 2014-9-19 09:18 编辑 ' D9 O. M5 O& A3 x1 u
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Nature:古老生物揭示大脑发育的起源" d# a* K b( W; ?5 J
2014-09-16 1 来源:生物360 作者:koo
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. t. I: g( d2 s+ V; }# R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。# `4 [) i) v+ P" e# c9 s" C
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?
0 D3 T* O" x' d2 L; P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。
" ?: ^: q. l- F3 r+ {7 L5 b4 L. X0 S) CStowers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。1 v3 d: V7 Y8 s- o
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。5 r) v& f, f2 q
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。): E3 M' ?' t, ]6 @
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。”
9 D+ j! {; C8 k3 a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。; b+ j1 s6 M6 L# c2 _
“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。5 ^. H: e: p3 F: t/ x
原文检索:6 [& l+ R. m. b: }8 r
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/nature137238 I% j$ Y5 `1 X" T" E: W
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2楼原文 感谢starlight 提供 |
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