美国旧金山州立大学生物学助理教授卡伦-克劳及其团队的最新研究揭示了匙吻鲟在人类四肢进化研究中的重要作用。研究发现,匙吻鲟拥有自身基因组的副本,这种基因组复制现象为进化提供了额外的基因材料,从而增加了比较研究的复杂性。这一发现可能改变我们对肢体发育的研究方式。
在研究人类肢体发育过程中,科学家通常将老鼠的肢体基因与鱼类的鳍基因进行比较。此前的研究显示,匙吻鲟在四足动物出现之前就已经具备了生长出肢体所需的“基因包”。四足动物最终进化成了爬行类、鸟类、两栖类和哺乳动物。
研究团队对美洲匙吻鲟含有19个Hox基因的染色体片段进行了排序。Hox基因在决定体形和肢体发育方面起着关键作用,同时也是帮助科学家发现整个基因族副本的主要指示器。完整基因组副本被研究人员称为进化史上“一个颠覆游戏规则的事件”,为物种的多样化创造了条件。
这种基因组复制的出现是一系列看似不可能的条件同时满足的结果,使得匙吻鲟的每一个基因都拥有副本。在完成复制后,基因对中的一个基因保持原有功能,而另一个基因则可能消失或获得新功能。克劳表示:“额外的基因材料为进化提供了画布,让进化过程描绘出各种景象。”克劳一直致力于新奇物种和生物多样性的研究。
科学家认为,这种基因组复制在有颌类脊椎动物出现之前就已经发生。在进化树的特定谱系中也出现了完整基因组复制现象,植物中的这种现象比动物更为普遍。克劳指出:“我们对匙吻鲟的研究显示,动物的完整基因组复制现象并没有此前认为的那么罕见。”