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» 深度同源性

深度同源性

1997
  • Neil Shubin
  • Cliff Tabin
  • Sean B. Carroll
展示进化遗传学中 PAX6 基因研究的实验室场景。.

(图片仅供参考)

深度同源性是指不同物种中形态差异显著、长期以来被认为是同源的特征,实际上却由相同的保守“工具包”基因控制的情况。一个经典的例子是PAX6基因,它启动了小鼠和果蝇等不同物种的眼睛发育,尽管它们的眼睛结构截然不同,且进化起源也各自独立。

深度同源性的概念连接了经典的生物学概念:同源性(由于结构共同起源而产生的相似性)和类比(由于功能趋同进化而产生的相似性)。它揭示了第三种可能性:本身相似的结构(例如苍蝇的复眼和老鼠的照相机状眼睛)可以利用从共同祖先遗传下来的同源基因和发育途径构建。这个祖先可能并不具备最终的结构(例如复杂的眼睛),但拥有可能形成简单感光器官的前体遗传回路。

果蝇基因“eyeless”和鼠基因“Pax6”不仅同源,而且功能上可以互换——鼠基因可以诱导果蝇异位生长出异位眼——这一发现令人震惊地证明了这一原理。它表明,控制眼睛发育的主控开关在超过5亿年的时间里都得以保留。其他例子不胜枚举,例如Distal-less (Dll)基因家族在原口动物和后口动物附肢形成中的作用。高度同源性意味着遗传工具包提供了一系列可重复使用的子程序,进化可以以不同的组合和方式在不同的环境中部署这些子程序,从而产生新的结构,这既解释了生命的基本统一性,也解释了生命的巨大多样性。

UNESCO Nomenclature: 2411
- 演变

类型

抽象系统

中断

递增

用法

广泛使用

前体

  • 遗传工具包概念
  • 理查德·欧文对同源性和类比的经典定义
  • 沃尔特·格林实验室发现了无眼/Pax6基因的功能
  • 基因敲除和转基因技术的进展
  • 比较解剖学

应用程序

  • 确定治疗无虹膜等先天性眼部疾病的基因靶点
  • 了解复杂器官的起源
  • 为动物生命的单一起源(单系起源)提供证据
  • 通过研究保守的发育途径研究肢体再生
  • 比较基因组学追踪性状的进化历史

专利:

NA

潜在创新理念

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相关术语:深度同源性、PAX6、无眼基因、发育遗传学、同源性、类比、趋同进化、遗传工具包、进化发育生物学、尼尔·舒宾。

历史背景

深度同源性

1990
1990
1990
1997
2000
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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