使脊柱成為可能的基因轉折點

該研究於 2 月 2 日發表在期刊上 BMC生物。在這項研究中，研究人員揭示了某些基因進化方式的不尋常模式，表明這些變化在脊椎動物的早期進化和壽命延長中發揮了重要作用。

細胞在發育過程中如何通訊？

所有動物都依賴於復雜的信號傳導途徑，使細胞能夠相互溝通。這些途徑指導胚胎髮生和器官發育等重要過程。它們對於正常發育至關重要，並且在發生突變時也與疾病密切相關，這就是為什麼它們是藥物開發中常見的目標。

這些途徑的核心是專門的蛋白質，它們決定如何解釋細胞內的信號。這些蛋白質充當控制點，引導細胞走向特定的行為和基因活動模式。

比較海鞘、七鰓鰻和青蛙

為了更好地了解這些系統是如何進化的，研究人員從海鞘、七鰓鰻和青蛙物種中生成了新的遺傳數據。海鞘是無脊椎動物，這使得它們有助於識別無脊椎動物和有脊椎動物之間的差異。七鰓鰻代表了脊椎動物最古老的分支之一，幫助研究人員確定主要基因變化首次出現的時間。

研究小組發現，在從無脊椎動物到脊椎動物的轉變過程中，負責產生信號輸出蛋白的基因以獨特的方式進化。

使用長分子 DNA 序列的初步觀察

該研究依賴於長鏈 DNA 測序，這種技術可以分離和識別單個基因產生的不同轉錄本。這種方法之前尚未應用於這些特定動物中表達的基因。

結果，研究人員首次繪製了脊椎動物進化過程中這些基因產生的全套轉錄本和蛋白質圖譜。

蛋白質多樣性的突破

與海鞘相反，七鰓鰻和青蛙都從單個信號輸出基因中產生了許多蛋白質副本。這種增加比大多數其他基因類型的增加要大得多。

這種轉變的規模變得清晰起來。由於這些信號通路影響細胞如何轉化為不同的組織和器官，研究人員認為，與無脊椎動物相比，蛋白質多樣性的擴大可能導致脊椎動物（有脊椎的動物）的複雜性增加。

為什麼這些結果很重要？

主要作者、生物學院的 David Ferrer 教授表示：“與我們研究的任何其他類型的基因相比，這一小群如此特異的基因如何在行為方式上脫穎而出，這讓我們感到非常驚訝。確定這些不同的蛋白質亞型如何以不同的方式發揮作用，從而產生我們現在在脊椎動物中看到的細胞類型的多樣性，將是令人興奮的。”

除了深入了解脊椎動物如何進化之外，這些蛋白質差異對於未來的研究也很有價值。了解這些途徑如何發揮作用以及它們是否可以被修改可能最終有助於科學家開發出治療該疾病的新方法。