转基因可能决定了人的进化

转基因可能决定了人的进化

雪山象

转基因决定了后口动物的进化。

后口动物是两侧对称动物中的一个总门，其成员包括脊索动物（人，海鞘，文昌鱼）、棘皮动物（海星）和半索动物（柱头虫）。其特点就是在胚胎发育初期的卵裂方式是辐射卵裂，而且胚孔发育成菊花，胚孔相对的另一端则发育成嘴巴。与之相对的是原口动物，螺旋卵裂，胚孔发育成嘴巴，胚孔相对的位置则发育成菊花。最近研究发现，转基因可能决定了后口动物的进化命运。

水平基因转移（Horizontal gene transfer, HGT）是指自然发生的不同物种之间的转基因。为啥自然发生的不同物种之间的转基因要叫水平基因转移呢？因为正常的由父母传给子女的生殖遗传又被称之为垂直基因转移（vertical gene transfer）。与之相对，这种不正常的，遗传上没有关系的生物之间基因转移就被称为水平基因转移，其实也就是转基因。水平基因转移在生物进化历史上经常发生，甚至在某些特定的时刻决定了生物进化的命运。比如说，最常见的转基因就是线粒体和叶绿体了，本来是独立的细菌和蓝细菌，结果被真核细胞捕获，被迫为真核细胞工作。真核细胞为了更好地控制线粒体和叶绿体，将大量原本的线粒体和叶绿体基因转移到了真核细胞自己的基因组中。水平基因转移干的事不仅仅如此，研究愈多，人们发现水平基因转移在生物进化上的作用愈加重要。

最近，两种柱头虫（属于半索动物）被测序。这样，后口动物的所有大类都已经完成测序了。科学家希望找到那些决定后口动物进化的关键基因，也就是只在后口动物主要大类中存在，但在其他多细胞动物中完全不存在的基因。最终，共找到了 30 多个在后口动物中广泛存在，但在其他多细胞生物中完全不存在的基因家族。然而，科学家随后发现，有 10 多个基因家族竟然还在海洋细菌（主要是蓝细菌）中存在。这些海洋细菌的基因怎么就跳过单细胞真核生物、简单多细胞生物、辐射对称生物、原始的两侧对称生物这么多的动物，直接跑到了后口动物这种比较复杂的动物基因组里的呢？显然，这是一起水平基因转移事件。但这个水平基因转移事件对后口动物的命运有多大的影响呢？

人们发现，这些由海洋细菌转移来的基因大多是负责唾液酸（Sialic acid）代谢，以及唾液酸-糖蛋白相互作用的关键基因。我们要知道，细胞表面存在有很多糖蛋白，这些糖蛋白负责着细胞之间识别、连接、信号转导、抗原呈递等一系列的重要工作。人们发现，脊椎动物特别喜欢到处使用唾液酸作为糖蛋白上多糖的基本构架，无论是免疫系统的抗原识别，还是免疫细胞激活、免疫细胞跨血管壁运动，其他许多组织的紧密连接，都需要唾液酸糖蛋白的参与。而且，唾液酸还是神经系统的重要递质，与脑组织的发育也有很大的关系。以前，人们对这个事相当疑惑。现在，问题迎刃而解了，正是由于后口动物祖先时期的来自海洋蓝细菌的转基因，现在的脊椎动物才能将唾液酸玩出这么多花样。

半索动物柱头虫，生活在海底泥土里，生活方式类似蚯蚓，以吞食泥土消化里面的有机质为生。它的基因组解释了后口动物一些特性的起源与进化。

参考文献：

Hemichordate genomes and deuterostome origins : Nature : Nature Publishing Group

2015-12-25