2024-04-16 12:18 来源：得道网
七亿年前，一种非凡的生物首次出现。虽然以今天的标准来看，它可能并不好看，但这种动物有正面和背面，有顶部和底部。这在当时是一种突破性的适应，奠定了包括人类在内的大多数复杂动物最终都会继承的基本身体结构。
这种不起眼的动物生活在地球的古代海洋中，很可能沿着海底爬行。这是双边动物最后的共同祖先，双边动物是一个庞大的超级动物群，包括脊椎动物(鱼、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物)和无脊椎动物(昆虫、节肢动物、软体动物、蠕虫、棘皮动物等等)。
迄今为止，根据一项对包括人类、鲨鱼、蜉蝣、蜈蚣和章鱼在内的20种不同的双边动物物种的研究，7000多组基因可以追溯到最后的共同祖先。这一发现是由巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究人员做出的，并于今天发表在《自然生态与进化》杂志上。
值得注意的是，该研究发现，大约一半的祖先基因已经被动物重新利用，用于身体的特定部位，尤其是大脑和生殖组织。这一发现令人惊讶，因为古老的、保守的基因通常具有基本的、重要的功能，这些功能在身体的许多部位都需要。
当研究人员仔细观察时，他们发现在双边动物进化过程中一系列偶然的“复制粘贴”错误是罪魁祸首。例如，在脊椎动物的早期历史中有一个重要的时刻。一组组织特异性基因首次出现与两次全基因组复制事件同时发生。
动物可以保留一个副本用于基本功能，而第二个副本可以用作进化创新的原材料。像这样的事件，在不同程度上，在双边动物的进化树中不断发生。
“我们的基因就像一个巨大的食谱库，可以通过不同的方式来创造或改变组织和器官。想象一下，你意外地得到了两份海鲜饭的食谱。你可以保留并享受原来的食谱，而进化会调整额外的拷贝，让它变成意大利烩饭。
“现在想象一下，整个食谱被复制了两次，它为进化打开了可能性。这些发生在数亿年前的事件的遗产，今天在大多数复杂的动物身上仍然存在，”该论文的作者、巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究员Federica Mantica解释说。
该研究的作者发现了许多新的、组织特异性功能的例子，这些功能是由这些祖先基因的特化而成为可能的。例如，TESMIN和tomb基因来自同一个祖先，最终在脊椎动物和昆虫的睾丸中分别发挥了特殊的作用。这些基因出现问题会破坏精子产生，影响老鼠和果蝇的生育能力，这一事实凸显了它们的重要性。
祖先基因的特化也为复杂神经系统的发展奠定了一定的基础。例如，在脊椎动物中，研究人员发现了对神经细胞周围髓鞘形成至关重要的基因，髓鞘对于神经信号的快速传递至关重要。在人类中，他们也发现了FGF17，它被认为在维持老年认知功能方面发挥着重要作用。
在昆虫中，特定的基因专门用于肌肉和表皮的角质层形成，这有助于它们的飞行能力。在章鱼的皮肤中，其他基因变得专门用于感知光刺激，这有助于它们改变颜色、伪装和与其他章鱼交流的能力。
通过在组织水平上研究物种的进化，这项研究表明，基因在身体不同部位的使用方式的变化，在动物创造新的、独特的特征方面发挥了重要作用。换句话说，当基因开始在特定组织中起作用时，它可以导致新的身体特征或能力的发展，这最终有助于动物的进化。
“我们的工作让我们重新思考基因所扮演的角色和功能。它告诉我们，对生存至关重要的基因，已经保存了数百万年，也可以很容易地在进化中获得新的功能。
“这反映了进化在保留重要角色和探索新路径之间的平衡行为，”ICREA研究教授曼纽尔·伊里米亚(Manuel Irimia)总结道，他是该论文的合著者，也是基因组调控中心的研究员。
更多信息:脊椎动物和昆虫祖先基因的组织特异性表达进化，自然生态与进化(2024)。DOI: 10.1038 / s41559 - 024 - 02398 - 5
由基因组调控中心提供
引文:进化的食谱:“复制粘贴”错误如何导致昆虫飞行、章鱼伪装和人类认知(2024年4月15日，2024年4月15日)从https://phys.org/news/2024-04-evolution-recipe-errors-insect-flight.html检索
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