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今天有一位网友,问了一个关于Evo Devo(进化发育生物学)的好问题:
既然Pax-6基因是eye master gene,凡它表达的地方,都可以长出眼睛,比如在果蝇的触角、翅膀、腿上表达来自小鼠的Pax-6,相应部位都会长出眼睛,那么,为什么动物没有多长几对眼睛呢?或者说,是什么控制了眼睛的数量呢?
大概意思是这样。这个问题可以进一步问:
眼睛是好东西,手也是、脚也是,那为什么人类没有全身长眼睛、长手、长脚呢?
那就变成什么了?对,节肢动物。
但人类是脊椎动物,不可能像节肢动物一样。原因是,进入寒武纪之后,生命选择了新的进化方向,也就是功能分化与集中同时进行,而不是像前寒武纪的三叶虫那样。
打个比方:节肢动物的身体就像火车,一节节车厢之间,并没有太大的区别。像棘皮动物的海星,它们的每一个触角末端都有一个“眼睛”,有着比较低等的视觉感应力。而脊椎动物的身体,就不是火车,而是一棵树,跟植物一样,该长根的地方长根,该长分枝的地方长枝,该开花的地方长花朵。一切有次序,早已注定。
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也就是说,脊椎动物的身体早在胚胎时期,就进行了细胞分化,有一个segmentation的过程。这个过程是由另一个master gene控制,就是Hox。
该基因发挥效应的特点之一,是对称,所以凡人必有双手,双脚,当然还有双眼、双肺、双肾等等。当然,这种对称不是绝对的,一定的手性特征还是存在的,所以心脏只有一颗,你仔细看左右手掌,多多少少不同的,比如灵活性。
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最后,过表达Hox,会让果蝇的身体多长出一对翅膀,或一对脚。植物里,过表达Hox的同源基因KNOX家族成员,比如KNAT1,会让叶片长成指节状,即一小片叶子上又长出叶子。这些,都跟细胞分化活性改变有关。
参考文献:
Visual navigation in starfish: first evidence for the use of vision and eyes in starfish,2014;
The animal body plan, the prototypic body segment, and eye evolution,2012.