刺细胞动物(Cnidaria)是一类海洋生物,包括珊瑚、水母等。最近,由德国、美国和澳大利亚的研究人员组成的一个研究组发现,这类动物之所以在形态上多种多样,是因为它们丢失了对大多数其他动物发育至关重要的原始“Hox”基因系统。这一发现令人惊讶,因为Hox系统主要与所谓的轴对称模式形成有关,指导生物沿着前后轴形成不同的形态特征。
这项新研究表明,尽管Hox系统对大多数动物的发育很重要,但一个典型的Hox系统的进化并非发育过程中轴对称模式形成或产生多样动物外形的先决条件。研究结果于5月9日发表在《Current Biology》杂志上。
Hox系统基因的一个显著特征是它们通常沿着染色体聚集成群,并且它们在染色体上的顺序反映了它们沿着发育中动物前后轴的实际表达模式。Hox系统一直被认为是动物的一个定义性特征,动物形态的多变归功于Hox系统在不同物种发育过程中的执行方式。
在这项新研究中,研究人员分析了原始刺细胞动物的Hox情况。刺细胞动物包括形成珊瑚礁的珊瑚虫和浮游生物水母。研究人员证实,尽管刺细胞动物中存在与Hox类似的基因,但它们大部分是由与较高等动物不同的祖先基因进化而来。他们还发现,两种典型的刺细胞动物中没有一个Hox簇的对应物,并且刺细胞动物的类Hox基因表达模式也与同一门的生物截然不同,与典型的Hox系统基因表达模式不一致。
研究人员推测,Hox系统是较高等动物如两侧对称动物(Bilateria)的一个发明,因此并不是多细胞动物门的一个界定性特征。