研究人员已经确定了非双侧对称性动物中Hox基因的功能

斯塔尔斯医学研究所的研究人员打开了进化生物学的另一扇窗。他们发现Hox基因是两侧对称动物身体形成的关键调节因子，也在控制小星海葵的径向对称身体图中发挥作用。

这些发现发表在2018年9月28日的《科学》杂志上，使研究人员能够更好地了解这些基因的祖先功能，掌握进化生物学的重要一步。

“银莲花为我们提供了一扇了解Hox基因功能的可能古老过去的窗口，”领导这项研究的斯托斯博士研究员马修吉布森说。

Hox基因在双翅目昆虫中的作用已被很好地证实。这些都是有头尾轴的动物，左右两边基本对称，从人到狗，鱼到蜘蛛，应有尽有。Hox基因控制着这些动物发育过程中不同部位的身份，并启动形成各种身体结构(如四肢和器官)的遗传过程。片段的同一性取决于在发育中的生物体的那个区域中表达的Hox基因或Hox编码。

虽然Hox基因已经在被称为棘皮动物的动物群体中被发现，其中包括径向对称的动物，如海葵、水母和珊瑚，但它们在棘皮动物调节中的具体作用以前是未知的。

吉布森说：“我们从来没有关于Hox代码起源的功能证据，也没有关于它在双胎子宫出现之前如何控制发育的功能证据。“通过研究Hox基因在海葵中的功能，我们可以开始了解这些基因在我们大约6亿年的古老共同祖先中可能扮演的角色。”

为了解决这一问题，研究人员破坏了银莲花体型模型中Anthox1a、anthox 8、anthox 6a和Gbx基因的功能。他们通过两种方式做到了这一点——他们通过短发夹RNA处理破坏了Hox基因的功能，还利用CRISPR-Cas9(一种基因编辑系统)从基因组中去除了这些Hox基因。

他们发现Hox基因功能的丧失或破坏导致了身体分割和触手模式的显著缺陷。变异的海葵只长了两三条触须，而不是通常的四条。一些触角扩张并部分融合，而另一些则分叉。

吉布森说：“Hox基因的祖先作用完全有可能不仅能驱动细胞群体的形成，还能给予细胞群体识别。“在现有的双胎子宫中，这些功能可能已经分离，因此Hox基因只能控制分段身份。”

斯托斯医学研究院研究生院博士后研究员何硕南说：“这些发现揭示了Hox码在发育中枢神经系统中的存在，为进化生物学家提供了Hox码进化过程的新见解。本文作者。“在它们的共同祖先分裂之前，这些基因已经存在于两足动物和棘皮动物中，”他说。“现在我们可以观察更多的cnidarian分支，以测试这些基因是否以类似的方式被使用。”

吉布森说，这些发现也提供了进一步的证据，证明进化不一定会使遗传密码变得更复杂。“有一种流行的观点认为，进化的过程将不可避免地增加复杂性和复杂性，但我们现在知道，在许多情况下，这根本不会发生，”他说。“我们古代动物祖先的复杂生物受到与当今人类相同类型基因的调控。只是使用方式不同罢了。”

斯托斯研究所的其他贡献者包括弗洛伦西亚德维索博士、程、阿曼达克罗森和艾萨姆伊克米博士，他现在是海德堡的团队负责人。这项研究得到了斯托斯研究所分子生物学设施、显微镜中心、爬行动物和水生设施的协助。没有堪萨斯大学的保林卡特赖特博士、罗彻斯特大学的大卫兰伯特博士和罗伯克鲁姆拉夫博士的大力合作，这项研究是不可能的。斯塔尔斯研究所。

这项工作由斯托斯医学研究所资助。

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