科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密

2023-02-28 22:42:45 来源：cnBeta

科学家们展示了胚胎中几十个基因的激活时间与动物的生命周期如何演变之间的联系。一个多世纪以来，生物学家一直对不同动物物种所表现出的不同生命周期感到困惑。一些物种，包括人类和大多数脊椎动物，直接发育成一个完全成形但较小的成人版本，而其他物种则遵循一个迷人的变形过程，包括出现被称为幼虫的中间形式，最终转变为它们的成年对应物。

伦敦大学玛丽皇后学院研究人员用于进行基因组测序的蠕虫

然而，研究人员对幼体存在的原因以及它们如何起源的理解仍然是有限的。更重要的是，解决这一问题的大规模比较研究以前没有使用基于动物遗传信息--基因组--测序的现代技术，也没有发现生物体在生长过程中如何使用这些信息。直到现在。

(相关资料图)

在由伦敦大学玛丽皇后学院（QMUL）的一个团队领导的一项研究中，研究人员首次发现了可能解释胚胎如何形成幼体或成年的缩影的机制，该研究发表在著名杂志《自然》上。

在他们的论文中，他们证明了参与胚胎发育的基本基因的激活时间--受精卵转变为生物体与幼体阶段的存在或不存在有关，也与幼体是以周围环境为食还是依靠母亲沉积在卵中的养料有关。

弗朗西斯科-M-马丁-萨莫拉，玛丽女王学院的博士生和该研究的第一作者之一，说。"观察到进化如何塑造了动物胚胎的"报时"方式，在发育的早期或后期激活重要的基因组令人印象深刻。假设一个幼体阶段对你的生存不再重要。在这种情况下，可能在进化上是有利的，例如，更早地激活形成躯干的基因，而直接发育成一个成年人"。

这项新研究使用了最先进的方法来解码三种被称为环形动物的海洋无脊椎蠕虫的遗传信息、活动和调节。他们在一项涉及60多个物种的600多个数据集的大规模研究中，将这些数据集与其他物种的公共数据集结合起来，这些物种被5亿多年的进化所隔开。"伦敦大学学院该研究的主要合作者Ferdinand Marlétaz博士说："只有通过结合实验室产生的实验数据集和系统的计算分析，我们才能揭开这种未被发现的生物学领域。"

来自玛丽皇后学院的博士后研究员、该工作的共同第一作者Yan Liang博士说。"虽然这些技术已经存在了一些年，但没有团队将它们用于这一目的。我们产生的数据集和我们开发的方法将成为其他研究人员的巨大的强大资源。"

玛丽皇后学院有机体生物学高级讲师、这项研究的资深作者Chema Martín-Durán博士说。"发育生物学在很大程度上侧重于小鼠、苍蝇和其他我们所知道的模型生物体的成熟物种。我们的研究表明，经常被忽视的非模型物种的迷人生物学对于理解动物发育如何工作以及如何进化至关重要。"

参与形成躯干的基因--紧随头部并一直到尾部的身体区域，是最重要的。一些物种会形成几乎没有躯干的幼体，被称为"头部幼体"，而且可能早在所有有头有尾的动物的祖先中就已经存在。直接发育和直接从胚胎发育中形成小成体，在许多动物群体中，如我们和大多数脊椎动物，会在后来进化，因为形成躯干的基因在胚胎发育的早期被激活，而幼体的特征会逐渐丧失。

德国耶拿弗里德里希-席勒大学教授、该团队的合作者Andreas Hejnol博士说："我们希望该领域的其他研究人员将继续研究动物生命周期进化这一令人兴奋的课题，并为我们提出的假设提供进一步的证据。"

关键词：伦敦大学脊椎动物 2019未来科学大