Credit: CC0公共域 在它们的许多非凡壮举中,一些涡虫通过撕掉自己的碎片来再生新的蠕虫来繁殖
现在,斯托斯医学研究所的研究人员发现,这个过程是由Hox基因控制的,Hox基因是一个已知的基因家族,负责协调早期发育的重要方面
这一发现发表在2021年11月18日的《自然通讯》上,表明了这些基因在成年后的新作用
Hox基因继续在成人组织中表达,并且在某些人类癌症中被错误调节,但是根据主要作者Christopher Arnold,Ph
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亚历杭德罗·桑切斯·阿尔瓦拉多博士实验室的博士后科学家阿诺德说:“通过发现Hox基因的新功能,我们可以开始解决我们对这些基因在成年动物体内正常和疾病中的作用的理解上的差距。”
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斯托斯执行董事兼首席科学官兼霍华德·休斯医学研究所研究员
Hox基因可以说是发育生物学中最重要的基因之一
在多种生物中,这些基因已经显示出沿着胚胎的前后轴或从头到尾绘制出发育胚胎的身体平面图
阿诺德说:“但在我们的系统中,我们有一个难题,因为似乎没有一个Hox基因在扁虫中起任何作用。”
桑切斯·阿尔瓦拉多实验室研究的无性涡虫没有胚胎期——它们是专性的成年人,永远处于成年状态
直到最近,他们似乎还缺乏Hox基因通常用来从头到尾组织有机体身体计划的解剖片段
然而,在2019年,阿诺德和他的同事发现涡虫实际上是被分割的
当研究人员用盖玻片压扁这些微小生物的尸体时,扁形虫突然分裂成多个规则间隔的片段
根据斯托斯研究所的一项新研究,主发育基因在成年期发挥作用
学分:斯托斯医学研究所 因为其中一个片段与繁殖扁形虫繁殖时撕掉的片段完全匹配,研究人员怀疑Hox基因在无性繁殖中起了作用
他们抑制了每个Hox基因的功能,然后观察这些缺陷如何影响生物体在培养皿中进行繁殖行为的能力
典型的情况是,当扁形虫无性繁殖时,它会先将尾巴固定在固体基质上,如水下岩石或培养皿
然后它向相反的方向爬行,起伏它的中部,伸展它的身体,直到最后它到达某个点——就像橡皮筋一样——它断裂,留下一小部分
研究人员表明,这13个Hox基因中有5个是蠕虫完成这一行为所必需的
他们还发现,这五个基因中的两个对无性繁殖相关的分割和行为有相反的影响
敲除Hox3基因会产生更多头尾片段不断试图繁殖的蠕虫,而敲除post2b基因会完全消除这些片段和行为
阿诺德说:“我们发现,Hox基因不仅在成年动物中发挥作用,而且在无性繁殖等完全成年的动物活动中也是必需的。”
研究人员认为,他们的发现表明,许多曾经被认为只在胚胎发育中起作用的基因,也可能在以后的成人健康和疾病中发挥重要作用
资深作者亚历杭德罗·桑切斯·阿尔瓦拉多说:“这可能是因为我们对这些基因的定义过于狭隘。”
“可能还有很多我们尚未发现的东西,我们只需要在正确的地方寻找
“未来,该团队的目标是研究无性繁殖,以揭示成年动物生长、行为和再生背后的发展程序的新见解
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