据美国犹他大学的研究人员报道，他们通过一项名为“逆转进化”的创举，利用老鼠身上的两种现代基因，成功重组出约5亿年前的远古基因Hox1。这一成果不仅揭示了进化机制，还为开发新型基因疗法提供了可能，即通过替换导致疾病的突变基因来治疗疾病。

远古动物拥有13个Hox基因，大约在4.8亿至5.3亿年前，这些基因分化成四组，每组13个，共计52个Hox基因。然而，在进化过程中，人类和其他哺乳动物丢失了部分Hox基因，仅剩39个。犹他大学的研究小组利用“逆转基因工程”技术，重建了其中丢失的Hox1基因。

Hox1基因在老鼠和人类身上演化成了与呼吸功能相关的Hoxa1以及控制面部表情神经细胞的Hoxb1。犹他大学的卡佩奇教授和研究生特佛狄克通过结合Hoxa1和Hoxb1的关键部分，使“失传”的Hox1基因得以重现。虽然重建的Hox1并非5亿年前基因的完整版本，但其重要功能一应俱全。特佛狄克表示：“进化过程中基因分化、突变的现象屡见不鲜，但从未有人能让原始基因重现。”

这项研究于2006年8月7日发表在《发育细胞》杂志上。卡佩奇教授指出：“它从分子层面证实了进化是如何发展和正在发展的，使这一进程不再神秘。通过逆转进化过程并重建一种后来演变为两种基因的基因，我们阐明了进化过程中的一些因素。”

研究对象是Hox基因家族，这类基因在动物胚胎发育中扮演“乐队指挥”的角色，指导其他基因的行为。在5.3亿至4.8亿年前，早期动物有13种Hox基因。随后，在现代脊椎动物的共同祖先——鳄鱼身上，每种Hox基因分裂成四种，13种变为52种。之后，部分分裂后的Hox基因变异成有用基因，而多余的则逐渐消失。因此，今天人类和其他动物身上只有39种Hox基因。

具体而言，Hoxa1基因帮助控制胚胎脑干的发育，可划分为7个部分（称为菱脑节）。当胚胎老鼠的Hoxa1基因功能缺失时，由于呼吸等重要脑干区域畸形，胚胎在出生后很快死亡。在亚利桑那州的阿帕契和纳瓦霍印第安人以及土耳其和沙特阿拉伯的一些家庭中，约有20人存在类似基因缺陷，导致呼吸、听力、平衡和眼睛控制方面的问题。Hoxb1基因则指导特定神经细胞的形成，这些细胞控制面部表情。患有Hoxb1基因缺陷的老鼠出生后面部瘫痪，无法眨眼、耸胡子或向后拉动耳朵。

特佛狄克和卡佩奇通过将Hoxa1和Hoxb1的重要部分合并，成功再造了一种功能与5.3亿年前Hox1基因相似的基因。实验结果显示，由于Hoxb1基因的重建，患有Hoxb1先天缺陷的老鼠仍能活动眼睑、胡须和耳朵。

进化过程涉及细胞分裂和基因复制。拥有两份相同的基因使得其中一份可以继续执行正常功能，而另一份则可能发生变异。大部分变异导致基因功能恶化或消失，但有些变异使基因获得新功能，从而被自然选择保留。特佛狄克说，5亿年前Hox基因的分裂为动物提供了优势，因为它们有更多基因用于特定工作，包括适应环境变化。

每种基因由DNA构成，其中一些DNA序列编码蛋白质，执行特定功能。基因变异可能改变编码区，从而改变蛋白质功能；也可能改变调节序列，决定基因在何时何地表达。由于调节序列通常比编码区大10到100倍，变异更常发生在调节序列中。

一个重要问题是，Hoxa1和Hoxb1基因的差异是由于蛋白质编码区的变化还是调节序列的变化。科学家们交换了这两种基因的编码区，使每种基因开始制造另一种基因的蛋白质。结果，携带交换基因的老鼠基本正常，表明编码区是可互换的，进化改变的是调节序列而非编码区。

随后，特佛狄克和卡佩奇将Hoxb1基因中控制面部表情的一小段调节序列植入Hoxa1基因，同时使残余的Hoxb1基因失活。未植入Hoxa1基因的Hoxb1缺陷老鼠出生后面部瘫痪，但植入后，新基因同时发挥了两种基因的功能：老鼠既能呼吸存活，又能活动面部肌肉。卡佩奇说：“我们做的事情回到了Hox1起作用的时代，而今天是Hoxa1和Hoxb1在起这种作用。它是进化如何发生的真实实例，因为我们可以将之逆转。”

混合的Hoxa1-Hoxb1基因与5亿年前的Hox1基因并不完全相同，因为它缺少Hoxc1和Hoxd1。但Hoxc1在进化中因多余而消失，Hoxd1只起微弱作用，因此合二为一的基因实际上发挥了远古基因的全部功能。

这项研究为基因疗法提供了全新思路。如果一条基因复制成两条，并在进化中分担不同功能（例如一条负责肝功能，另一条负责脑功能），那么当负责脑功能的基因发生变异或缺失时，寻找合适的替代物非常困难。而这项研究证实，负责肝功能的基因的复制基因可以被“招募”来行使脑功能。换句话说，脑基因中的调节元素可以植入肝基因，从而重建一条与正常脑基因相似的基因。