科学探索|进化是保守的：科学家尝试“重建”地球上最早的动物的染色体进化是保守的：科学家尝试“

根据一项新研究，今天的许多海洋无脊椎动物，包括海绵和水母，它们的染色体具有与6亿多年前从原始祖先那里继承下来的古老结构。这一惊奇的发现提醒我们，进化是保守的--它保留了运作良好的东西，比如染色体上的基因组织--并且提供了今天活着的生物，包括人类，和我们非常遥远的祖先之间的一个关键联系。

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该研究的资深作者、加州大学伯克利分校分子和细胞生物学系的马特拉-福斯凯特-布朗讲座教授Daniel Rokhsar说：“它强调，即使在像染色体这样基本的东西上，不同的动物也彼此相似。这就是为什么我们可以从研究果蝇、线虫、水母和其他‘简单’模型系统中学习到如此多的人类生物学知识的原因之一--这是因为所有动物的基本统一性。我们对动物多样性的学习会影响我们对自己的思考。”
该研究结果发表在《科学进展》杂志上。

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新的分析预测，第一批多细胞动物在29对古老的染色体单元中携带其基因。随着第一批动物在海洋中出现并演化成多样化的无脊椎动物，从海绵到蠕虫再到人类，这些染色体中有许多在5亿年中保持完整。

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作为比较，人类现在有23对染色体，总共46条，是自最早的动物以来两次复制和多次合并以及染色体重排的结果。

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这项研究由Rokhsar和奥地利维也纳大学的Oleg Simakov领导，是第一次比较来自不同动物的基因的染色体位置，如海绵、水母、海扇和其他水生无脊椎动物，从而可以推断出祖先的组织并研究染色体组织的罕见变化。虽然这种分析已经对果蝇和许多脊椎动物（包括人类）进行了分析，但直到最近才确定了各种无脊椎动物的染色体尺度的基因组。
进化是保守的
由于越来越先进的技术可以识别哪些基因在染色体蜷缩在细胞核内时彼此接近，科学家在过去几年中已经开始将基因分配给几种无脊椎动物的染色体。佛罗里达文昌鱼，Branchiostoma floridae，一种娇小的的海洋生物；扇贝，Patinopecten yessoensis；淡水海绵，Ephydatia muelleri；以及火水母，Rhopilema esculentum，一种刺胞动物。Rokhsar、Simakov和他们的团队通过确定第五种动物的染色体序列，即水螅（Hydra vulgaris），另一种网状动物的染色体序列，扩展了这一集合。

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“我们发现的是显著的。如果你把这五个物种相互比较，你会发现有广泛的保护；在许多情况下，整个染色体或大块的染色体一直在一起。”他说：“海绵中的整条染色体可能对应于水母中的一条染色体。它们的组织方式并不完全相同--在不同的物种中，基因的顺序不同--但是在这些漫长的时间尺度上，一个染色体的行为就像一个基因袋，从前寒武纪的动物生命开始，就一直保持着它的完整性。”
一旦他们发现，在他们的无脊椎动物样本中，基因倾向于在同一染色体上保持在一起--这被称为“合成”--他们预测其他无脊椎动物也会如此，包括海胆和各种蠕虫和软体动物。当他们观察这些生物的染色体时，他们发现各条染色体的DNA有类似的保存。所有这些似乎都可以追溯到早期动物祖先中存在的相同的29对染色体。