（图注）上方和左下方是两只老鼠，在它们体内一种被称作Hoxb1的基因已经失去了活性。这种基因控制面部表情神经的发育。在向第一只老鼠（右上方）的脸上吹气的时候，由于缺少Hoxb1基因造成面部瘫痪，它既不能眨眼睛，也不能耸动胡须或是向后摆动耳朵。但是对于底部的这只老鼠，Hoxb1基因被植入一种叫作Hoxa1的基因中，成功地重建了一种曾经做着Hoxb1和Hoxal所做的工作的古老基因。

　　【搜狐科学讯】据physorg网站2006年8月7日报道，美国犹他大学的科学家们通过实验展示了进化过程是如何被逆转的，他们演示了如何通过将两种来源于远古基因的现代老鼠基因结合在一起,来重建出一种5亿3千万年前的基因。

　　犹他医学院著名教授、人类基因系副主任，霍华德休医疗研究所研究员马里奥-卡佩奇说，“它从分子层面进一步证实了进化是如何发展和正在发展的，从而何这一进程不再神秘。”他说，“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，我们已经说明了进化过程中的一些因素。”

　　2006年8月7日，卡佩奇及其同事博士后帕特-特底克将这项研究结果发表在了《发展细胞》杂志上。特底克说，“一种基因发生异变分裂成两种基因的情况在进化过程中发生过许多次。我们首先重建了一种远古基因…我们已经证明，从两种分裂于同一基因的特定的现代基因中，我们可以重构这种远古基因。它阐释了进化的方法与过程，告诉我们更多大自然的是如何设计生命的。”科学家们称，通过后代基因重构一种古老基因的实现，加大了一种新的基因治疗的可能，通过将一种相关基因植入一种疾病导致的变异基因的方式，使其恢复原有的机能并治愈疾病。

　　古老基因会分裂流失

　　研究对象是一种叫作Hox的基因，这种基因就像是乐队指挥，在动物胚胎发育的过程中直接指导其它基因的行为。

　　在5亿3千万年到4亿8千万年前，早期动物有13种Hox基因。然后，在现代脊椎动物最后的共同祖先??鳄鱼身上，每一种Hox基因分裂成了四种基因，13种基因变成了52种。后来，分裂后的Hox基因一部分变异成有用的基因，而另一部分多余的基因则渐渐消失。因此，今天人类和其它动物身上有39种Hox基因，而不是52种。

　　再造5亿年前基因

　　——Hoxa1 基因帮助控制胚胎脑干的发育，可以被划分为7个部分，叫作rhombomere。当胚胎老鼠的Hoxa1基因失去功能或者被“打破”时，由于包括呼吸在内的重要脑干部分畸形，这部分胚胎在老鼠出生后很快就会死亡。（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，大约有20人有同样的基因缺损。他们的脑干缺损造成在呼吸、听力、平衡和眼睛控制方面的问题。）

　　——Hoxb1基因，以4个rhombomere指导特定神经细胞??控制动物面部表情的细胞的形成。一只老鼠患有先天Hoxb1缺损的老鼠出生后，面部瘫痪，不能眨眼、耸胡子或是向后拉动耳朵。

　　特底克和卡佩奇称，通过将Hoxa1和Hoxb1的重要部分合并，他们成功地再造了一种起着同5亿3千万年前Hox1基因一样作用的基因。实验结果是：由于补偿Hoxb1基因和重建，患有Hoxb1先天缺损的老鼠仍能活动它的眼睑、胡须和耳朵。

　　老鼠实验取得成功

　　进化的过程就是细胞的分裂，内部基因复制。拥有两种同样的基因使得其中一种继续做正常的工作，而另一种就可以发生变化，或变异。大部分变异是恶化或消失。其它基因坚持保留了下来是因为它们从事了一种新的工作，因为允许机体的适应而占据了有利条件。特底克说，5亿年前，Hox基因（还有其它基因）四分出的基因证明动物具有这种优势，“因为他们有更多的基因用于特定的工作”，其中包括适应自然环境的变化。

　　每种基因由DNA构成。一些基因的DNA携带一种密码或蓝图，使其执行一些特殊的功能或机能。一些基因变异改变了这种“密码区”，因而改变离基因片段。其它变异改变了基因的其它部分，可以被称作“调节序列”，它决定了基因及其片段什么时候什么地方在生命体内起作用。由于基因调节序列可能比基因密码区大10到100倍，所以变异更可能是发生在这里。

　　一个重要的问题是，是否Hoxa1和Hoxb1基因的不同是由于它们蛋白质密码区已经发生变化或者他们的调节序列发生了变化呢？因此，科学家们转换了这两种基因的密码区。每种基因开始制造其它基因片段。患有先天基因转换的老鼠基本表现正常。这意味着密码区是可以互换的，进化已经改变了每种基因的调节序列，而不是蛋白质密码区。

　　然后，特底克和卡佩奇将一小部分Hoxb1基因（控制面部表情）的调节序列植入Hoxa1基因（使老鼠在出生后呼吸和生存），并使残余的Hoxb1基因失去功能。没有植入Hoxa1基因的患有Hoxb1功能缺损的老鼠出生后面部瘫痪。当空气吹到脸上时它们无法眨眼睛、耸动胡须或者向后活动耳朵。

　　但是，当将一部分Hoxb1调节序列植入Hoxa1基因中后，新的基因起到了两种基因的作用。由于Hoxa1基因的作用，将两种基因合为一体的老鼠仍然可以呼吁并存活；而且，由于这一小段Hoxb1的调节序列，它们还可以活动自己的面部肌肉，卡佩奇说，通过将部分的Hoxa1和Hoxb1基因合并，他和特底克颠倒了生物的进化。他说，“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正实例，因为我们可以将之逆转。”

　　混合的Hoxa1和Hoxb1基因与5亿年前的Hox1基因并不完全相同，因为它缺少了Hoxc1和Hoxd1。但是Hoxc1由于多余而在进化过程中消失了，而Hoxd1只起着微弱的作用。因此，合而为一的Hoxa1-Hoxb1基因起到的实际上就是全部远古基因的作用。

　　为基因疗法提供了新思路

　　科学家们设想，当一条基因复制成数条相同的基因时，可能发生变异。如此一来，曾经相同的复制基因就可能进而分担原来的工作－－这一过程叫做“亚功能化”。卡佩奇说，“我们试图例证这一发生的过程－－其中涉及什么元素，如何分担各种功能以及如何重构古老基因使得这些功能复位。”

　　这项研究为基因疗法提供了一种全新的思路。如果一条基因复制成两条，并且在进化作用下分担身体不同的功能－－打比方说，一条基因负责肝功能，另一条负责脑功能－－那么，“如果负责脑功能的基因发生变异或者（由于疾病而）被去除，要找到其合适的基因替代物是相当困难甚至是不现实的。而我们的研究就是为了证实，那条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，脑基因中的调整元素可以植入肝基因，从而重造一条与正常脑基因相似的基因。（章田/雅龙）

(责任编辑：史少晨)