鳍、手指和脚趾。尽管它们看起来相似，但事实证明它们并不像有时所说的那样紧密相连。
事实上，一项发表在《自然》杂志上的新研究更深入地探讨了人类手脚的进化过程，发现它们的附肢可能起源于基因组的一个调控区域，该区域在鱼类体内活跃了数百万年，并非用于形成鳍，而是用于形成泄殖腔——一个与排泄和繁殖有关的开口。
真是出乎意料。但研究作者表示，这些结果揭示的不仅仅是我们手指和脚趾的惊人根源，更强调了进化中“回收”的作用。事实上，我们的附肢的鱼类起源强调了进化是一种节俭的力量，随着时间的推移，它会重复利用旧结构的调控基因来形成新结构。
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手指和脚趾的神秘进化
大约3.8亿年前，当鱼类首次从水中出现时，它们用鳍换来了手、脚、手指和脚趾，进化出肢体以生活在陆地上。这些结构的出现是进化史上最重要的事件之一，但它们是如何产生的却远未清晰，因此不确定它们是来自鳍还是完全来自其他东西。
为了长出它们的指（趾），祖先四足动物回收了一个古老的基因组区域，该区域最初在鱼类泄殖腔的形成中活跃。这通过斑马鱼泄殖腔中 Hox 建筑基因的表达（黑点）来表示。
（图片来源：© Brent Hawkins，哈佛大学）
通过比较鱼类和小鼠基因组的编码区和非编码区，研究作者试图揭示这些附肢的起源。编码区包含参与解剖结构形成的基因，而非编码区则控制编码基因的表达。因此，编码基因通过非编码基因进行改变，非编码基因充当解剖学调节器，或者正如一份关于这项研究的新闻稿所说，充当“控制塔”。
研究小组的比较揭示，鱼类和小鼠基因中有一个特定的非编码区域是保守的，并影响了后者手指和脚趾的基因表达。然而，当研究作者用CRISPR/Cas9基因编辑技术从鱼类基因组中删除这个非编码区域时，基因表达丢失的不是鳍，而是泄殖腔，这表明该结构（排泄和生殖系统的终点）的基因已经变成了陆生脊椎动物手指和脚趾的基因。
“泄殖腔和指（趾）的共同特征是它们都代表了末端部分。有时它们是消化系统管道的末端，有时是脚和手的末端，”研究作者、日内瓦大学前博士生 Aurélie Hintermann 在新闻稿中说。“因此，两者都标志着某种事物的终结。”
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从鱼类泄殖腔到人类手指和脚趾
该团队指出，参与这一转变的非编码基因控制着一个编码基因区域，称为 Hox 基因或“结构基因”。它们为解剖特征的位置和功能提供指令，解释了它们参与调控区域从鱼类泄殖腔到小鼠和人类手指和脚趾的转化。
综上所述，这些结果表明，进化中的重大时刻可能源于非编码基因的变化，并且可能代表了旧特征的再利用，正如泄殖腔调控基因的“回收”所支持的那样。
“这些基因的参与是进化如何创新，回收旧事物创造新事物的一个显著例子，”另一位研究作者、日内瓦大学名誉教授 Denis Duboule 在新闻稿中补充道。“大自然没有为指（趾）建立一个新的调控系统，而是重新利用了一个现有的机制，该机制最初活跃于泄殖腔。”
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