为什么人类看起来是人类的样子？|基因|进化

　　来源：原理

　　你是否也曾有过这样的疑惑：为什么人类看起来是人类的样子？明明我们与我们的近亲黑猩猩有99%的DNA都相同，但我们的脸和身体又如此大不相同。

　　在生物学中，身体构型描述了一个动物的身体从头到脚，或从头到尾是如何组织排列的。所有的两侧对称动物（身体的左右两侧互为镜像）都有着相似的身体结构。例如，头在前端形成，四肢在身体中部形成，尾巴在后端形成。

　　那么究竟是什么基因，控制了决定着这些动物外形的特征的？这些基因又是如何让人和其他动物变成现在的样子的？在建立身体构型的过程中，一组被称为Hox基因的高级控制基因起到了重要作用，它们宛若一套基因GPS系统，决定了身体的每个部分在发育过程中会变成什么。

　　所有动物都有Hox基因，它们会在相似的身体区域进行表达。虽然以人类来说，我们的体型和外貌都在进化过程中发生了明显的变化，但这些控制着不同物种定义特征的基因，却令人惊讶地在整个进化史上都没有发生什么变化。

　　它们是如何在如此漫长的进化历程里，仍然如此保持稳定，同时又在动物发展中扮演如此关键的角色的呢？

　　1990年，分子生物学家William McGinnis和他的研究小组想知道，一个物种的Hox基因是否能在另一个物种中具有类似的功能。他们进行了一项开创性的实验，将小鼠和人类的Hox基因植入到果蝇之中，然后激活了身体中的错误区域的基因，例如，在果蝇头部的最前端放置指导了人类的腿应在哪里发育的Hox基因。如果身体部位出现错位，则表明小鼠或人类的Hox基因的功能与果蝇自身的基因一样。

　　这是一个大胆的想法。因为果蝇和哺乳动物的最后的共同祖先生活在5亿多年前，在如此漫长的时间里，不同物种之间的基因早已经相互分离，因此要替换它们的基因，几乎是不可想象的。

　　而实验结果表明，小鼠和人类的Hox基因都将果蝇的触角变成了腿。这意味着，在历经了数百万年之后，人类和小鼠的基因所提供的位置信息，仍然能在果蝇中被识别。

　　这项著名的实验帮助我们理解了Hox基因在决定从人类到黑猩猩再到果蝇的物种外表一致性方面的作用。自那之后，进化和发育生物学家便开始思考：Hox基因到底是如何运作的？它们是如何决定不同身体区域的身份的？

　　在一项新发表于《科学进展》杂志的研究中，生物学家Ethan Bier与团队展开了一项实验，揭示了Hox基因是如何在数十万年不变的情况下，仍然能够在进化过程中改变不同物种的外观的。

　　新实验所选用的动物模型是实验室果蝇。他们研究了一种名为pb的果蝇Hox基因，这种Hox基因指导着果蝇口器的形成。利用基于CRISPR的基因编辑技术，研究人员将实验室常见果蝇品种——黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的pb基因，替换为了其夏威夷近亲——拟态果蝇（Drosophila mimica）的pb基因。.............

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