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进化回溯

研究人员将两个小鼠基因拼接在一起,重现了一个存在于 5 亿多年前的基因。

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科学家们逆转了进化,重建了一个祖先基因,并展示了该祖先基因如何指导小鼠的面部肌肉发育。

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分子遗传学家 Mario Capecchi 和 Petr Tvrdik 对无法闭上眼睛或摆动胡须的小鼠进行了研究,这种情况类似于人类的莫比乌斯综合征。

关闭其中一个基因会导致小鼠失去控制面部肌肉的能力。“这些肌肉让你能够微笑或皱眉,或者睁开和闭上眼睑,甚至流泪。所有你通常会用脸做的动作,”Capecchi 说。

这个基因来自一个名为 Hox 基因的大家族,Hox 基因是胚胎发育的关键。Capecchi 说,大约 5.3 亿年前,早期动物有 13 个 Hox 基因,后来它们复制直到动物拥有 52 个。其中一些基因发生突变并变得更复杂,而另一些则因冗余而被淘汰。今天,包括人类在内的哺乳动物有 39 个 Hox 基因。

Capecchi 是第一位逆转这一过程的科学家。“我们正在做的是,我们正在重建在那个基因复制并获得全新、不同功能之前存在的相同基因,”他说。

现在一个基因控制面部肌肉,而另一个控制大脑的发育。通过在小鼠体内将这两个基因重新拼接在一起,Capecchi 重建了可以同时执行这两种功能的古代基因。“我们基本上回到了那个史前状态,回到了进化中只有一个基因必须执行这两种功能的时期,”他说。

正如 Capecchi 和 Tvrdik 在《发育细胞》杂志上报道的那样,这个祖先基因恢复了小鼠闭上眼睛的能力。Capecchi 的工作推进了我们对进化的了解。“通过能够研究哪些元素对这个过程很重要,”他说,“然后我们就能更详细地理解它。在这里,我们为您提供了一个非常具体的例子,并展示了 DNA 层面正在发生的事情。”

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