Science惊人发现：新基因能快速夺权

芝加哥大学的科学家们发现，在早期胚胎发育过程中，新生基因能够快速夺取对基础功能的控制权。他们发现的这个基因只存在于一类特殊的摇蚊中，决定着胚胎发育时头尾模式的形成。研究表明，基础生物过程在遗传学上的进化改变，比人们之前想象的更加频繁。相关论文发表在五月七日的Science杂志上。

“在摇蚊中，驱动胚胎极性的基因并不保守，进化替代事件（evolutionary replacement）一点也不罕见，”文章的资深作者，芝加哥大学副教授Urs Schmidt-Ott说。“新基因控制早期发育通路的频率远远高于我们的预期。”

在果蝇及其近亲中，bicoid基因决定胚胎的哪一端发育成为头哪一端成为尾。不过，绝大多数蚊蝇缺乏bicoid，人们并不清楚它们是怎样建立头-尾极性的。之前的摇蚊研究发现，用紫外线或者RNase处理胚胎前部，会使胚胎形成两个尾部而缺乏头部，这说明头部形成受到局部RNA的控制。

Schmidt-Ott领导研究团队分析和比较了摇蚊胚胎前部和后部的基因表达水平，鉴定了头-尾极性形成所必需的一个特殊基因，panish。如果这个基因被沉默，早期摇蚊胚胎就会发展成两个尾部，添加panish基因产物可以使这些胚胎恢复正常。

虽然panish和bicoid功能基本相同，但它们的结构并无关连，而且存在于完全不同的物种中。这两个基因都能调控与结构模式有关的基因，只不过panish起抑制作用，bicoid起激活作用。

研究人员发现，panish并不存在于摇蚊以外的蚊蝇中，说明这是一个获得了调控头-尾极性功能的新生基因。他们还分析了bicoid的出现频率，发现这个基因在进化过程中频繁发生丢失或大幅改变。

头尾模式的形成在早期胚胎发育中是非常重要的，但控制这一过程的基因在蚊蝇中并不保守，常会被新生基因取代。这一发现开辟了许多新的研究方向，比如基因是如何担任新角色的，这类事件为何如此频繁，它们有什么共同的特征。Schmidt-Ott及其同事就这些问题展开了进一步的研究。

“新生基因能够在短时间内夺取对基础过程的控制权，这非常惊人，”Schmidt-Ott说。“我们已经发现了四个这样的事件，这很可能只是‘冰山一角’。”

（转化医学网360zhyx.com）