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看起来天差地远的动物,其实具有相似的基因,这是由于控制基因的开关各不相同,这也正是我们这个世界如此丰富多彩的原因……
自然界十分奇妙,在进化历史进程中,生物发展成了各式各样的形态,各物种然后又进一步多元化,迄今为止,这两个不同进化步骤中的遗传机制在出现新特征后,又会在不同的物种中延伸出各自的特点。近期来自法国的一组研究人员分析了不同果蝇种属中,各种雄性果蝇翅膀上的彩色斑点,探讨进化的奥秘。
领导这一研究的是马赛发育生物学研究所的Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme,后者表示,“想想植物叶片或鸟类的羽毛”,“这两者均只在进化过程中出现过一次,上亿年前进化出了鸟类或植物的祖先,之后随着植物和鸟类各自的发展,在这些原始物种中,分别出现了形态大小,颜色各自不同的后代。”
不同品种的果蝇,其翅膀上的斑点具有不同的模式,Prud’homme和Gompel发现这些斑点模拟了黄色蛋白的分布,因此他们筛选能调控yellow基因表达的转录因子。
令人惊讶的是,研究组发现,一种在翅膀模式中扮演重要特征角色的转录因子:Distalless(Dll),是调控yellow基因表达所必需的条件,“如果这个转录因子在翅膀发育过程中扮演了重要功能,那么我们就会认为Dll的分布在翅膀正常形成的时候是无法改变的,” Prud'homme说,“然而... Dll却在翅膀形成中功能结束后,又改变了表达模式。”
通过进一步分析,研究人员发现在所有分析物种的早期发育阶段中,这种转录因子实际上是在翅膀周围以一种梯度形式表达的,而在三十小时后,当翅膀的模式已经形成后,这个因子又会在不同的物种中,表现出不同的表达方式,令黄色蛋白在翅膀上分布呈现出不同的花纹。
而且Prud'homme和Gompel不认为只有这种蛋白采用了这种方式,就能令果蝇翅膀上的着色斑点出现各种区别,他认为Dll很有可能是作为不同酶的一个住调控因子,研究人员发现其实Dll调控了一种称为ebony的蛋白的空间分布,其作用与yellow基因相同,而且还有另外一种着色基因也可能参与了这一过程。
“对翼斑果蝇(wing-spotted Drosophila species)来说,Dll作为一种总领性的作用因子,具有一种新功能——调控着色基因形成斑点。这告诉我们,进化过程能重组任何遗传工具——这里是指Dll和着色基因,产生新形态,”Prud'homme表示。
随着果蝇翅膀上出现了斑点模式,这种物种的雄性也进化出了特殊的翅膀,展示求偶行为,“我们开发出了一些功能性工具,能操控多个果蝇品种中基因活性(功能获得,或功能丢失),以及翅膀斑点的形成,”Prud'homme说,“这将能帮助我们以更精确和可操控的方式,分析求偶行为中翅膀斑点的作用。”
(生物通:张迪)