@ 2014.05.07 , 16:53

殊途同归:人眼和鱿鱼眼给我们的启示

生物进化最让人惊叹的部件就是眼睛和翅膀,在不同种动物身上这些特殊器官已经经历了许多次进化。鸟类的飞行祖先和蝙蝠的哺乳动物祖先都各自进化出了翅膀就是一个例子。同样的事情也发生在人类和鱿鱼身上:我们和鱿鱼有相同的眼睛,而且有同样的基因。这种现象在科学上叫做趋同进化。

发表在《自然科学报告》上的一篇最新研究中,研究人员发现尽管人类和鱿鱼属于不同的生物家族,但是两者的眼睛却是由相同基因进化而来的。

珍贵的眼睛

眼睛和所有器官一样是许多基因共同决定的。大多数基因中的信息决定了眼睛的构成。比如某个基因决定了眼睛中的光敏色素,另一个基因决定了构成晶状体。

构成眼睛的基因大多数就像零件清单,你负责做这块,他负责做那块。但是也有某些基因负责将眼睛的不同构造拼凑在一起,保障眼睛协调工作。这些基因不负责生产任何部件,而是规定了什么时候生产什么零件以及什么时候该装配到一起。这些基因被称作“主控基因”。

主控基因对构成眼睛对最重要信息片段称为Pax6。早期的Pax6也许只是协调构造十分简单的眼部——只是一些感光细胞的堆积,告知原始生物什何时处在开阔地何时处在黑暗环境或者阴影中。

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原始的Pax6基因流传到今天,鸟类、蜂类、贝壳、鲸、鱿鱼乃至你我的眼睛都受这种基因调控。Pax6在这么多不同的动物身上出现,说明它早在这些动物的祖先在进化大道上分道扬镳之前就早已存在——大概在距今5亿年前的寒武纪时期。
Pax6负责构建昆虫的复眼,同时也负责构建包括人类在内的脊椎动物的眼睛:具有晶体的相机一样的眼睛,(具有虹膜、晶状体、液态内容和感知图像的视网膜的封闭结构)要构造如此精巧的结构,Pax6的调控行为变得更加复杂。为了适应这种变化,进化增加了调控基因的数量。

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给RNA剪一刀

和所有基因类似的是,Pax6基因是一段写在DNA编码里的指示片段。为了让DNA编码工作,需要RNA对其读取并复制成不同的基因代码。

RNA编码的有趣之处在于编码可以被编辑,其中一种编辑类型称为“RNA剪接”,是将RNA中的中端切除,将剩下的两头相连。剪接的神奇之处在于可以用相同的RNA代码片段做出两种不同的指示。由Pax6转录的RNA可以通过剪接手段进行编辑。结果是同样的Pax6转录RNA可以生成两种不同的指示。

头足类动物和脊椎动物拥有相同的“相机眼”。头足类和人类独立进化出了这种眼睛,这点信息非常重要。

头足类动物身上发生的Pax6 RNA剪接告诉了人类进化是如何走过不同的历程又进化出了相同的结果。

本文译自 theconversation,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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