基因在哺乳動物器官發育中的表達譜竟是這樣？！

　　研究人員首次破譯了控制人類和其他選定哺乳動物(恒河猴、老鼠、大鼠、兔子和負鼠)在出生前后主要器官發育的基因程序。利用下一代測序技術，海德堡大學的分子生物學家分析了大腦、心臟、肝臟、腎臟、睪丸和卵巢。他們的大規模研究表明，所有被研究的器官都顯示出基本的和原始的基因活動網絡，這些基因活動網絡一定起源于2億多年前哺乳動物進化的早期。在第二項大型研究中，科學家們首次探索了一種迄今為止人們知之甚少但規模很大的基因--所謂的RNA基因的發育作用。RNA基因產生核糖核酸，而不是像"正常"基因那樣產生蛋白質。

圖片來源：Kaessmann research group

　　大量基因活動之間精細協調和復雜的相互作用(也被稱為基因表達)控制著受精卵細胞向成體的發育。以前，對哺乳動物這些基本遺傳程序的理解僅限于單個蛋白質基因和特定器官或發育階段。此外，以前的大多數工作都集中在小鼠身上。海德堡大學分子生物學中心研究小組組長Henrik Kaessmann教授說："解釋不同哺乳動物器官大小、結構和功能差異的遺傳基礎在很大程度上是未知的。"

　　為了全面調查發育過程，Kaessmann小組采用了創新的高通量方法。這些下一代測序技術(NGS)能夠同時分析各自基因組中所有基因的表達。利用NGS，從各種器官和哺乳動物中讀取了超過1000億個蛋白質和RNA基因的表達片段。"這讓我們能夠量化和比較基因活動在發育過程中的變化，"Margarida Cardoso-Moreira博士和Ioannis Sarropoulos解釋說道。

　　這些數據的生物信息學分析是使用海德堡大學計算中心的高性能計算機進行的。他們為哺乳動物器官發育的遺傳控制提供了新的見解。研究人員發現的基本的和原始的基因活動網絡功能相似，并決定了包括人類在內的所有被研究哺乳動物的關鍵發育過程。這意味著這些分子網絡在兩億年前就已經控制了早期哺乳動物的器官發育。

　　研究人員還發現，在不同種類的哺乳動物中，數量驚人的大量基因的活動模式明顯不同。這些在進化過程中產生的差異，解釋了各自物種的具體器官特征。例如，對于控制大腦發育的基因，海德堡大學的研究人員能夠識別出人類不同的表達模式。科學家們還發現，有數量驚人的RNA基因參與了器官發育的控制。因此，Kaessmann教授說，這種以前很難確定特征的基因在哺乳動物的發育過程中扮演著重要角色。

　　在他們的大規模研究中，ZMBH的研究人員在基因序列中發現了一個更高層次的模式。盡管在所有被研究的哺乳動物的器官發育的早期--即產前階段--它們仍然非常相似，但隨著時間的推移，它們的差異越來越大。

　　Kaessmann教授解釋說："一個物種的器官特征要到發育后期才會形成。利用現代分子生物學方法，我們首次證實了19世紀生物學上的一個突破性假設。"德國博物學家Karl Ernst von Baer（1792年至1876年)發現，年齡越小，各種哺乳動物的胚胎越來越難以區分。

　　這些數據在公共訪問數據庫中可用，相關研究結果發表在《Nature》雜志上。