许多节肢类动物的附属物,已经进化成不仅是作为规避敌情的工具,而且衍化成翅膀、触角等其它类型的肢体。科学家长时间以来就怀疑,同系基因表达的不同形式也许对分化负责,《自然界》杂志将提供这方而证据的强烈支持。在甲壳动物身上,处理食物机构的‘homeobox’(Hox)基因有很大的变异性,其中的两个基因的活性上的微小差别造成了此类分化。
胚胎发育学家知道,有一组八个Hox基因在节肢类动物取存在,专门负责帮助每个身节的发育——其中包括承担各种肢节的发育、如触角、口颌(螯脚)、(昆虫的)翅膀或脚肢,它们中的两个基因(Ubx和Abd A)是来帮助决定许多节肢类动物胸段和脚肢的型状。芝加哥大学基因学家尼帕 • 帕泰(Nipam Patel)和德国海德堡的欧洲分子生物学实验室的基因学家麦克 • 阿伏若夫(Michalis Averof)想看看基因在这些身体部位的分化中得到表达。这也许能解释为什么有些甲壳类动物的运动喂食附属工具长在它们身体的前胸,同时其它的仅是它们的脚肢。
帕泰和阿伏若夫在各属变异体上使用丁荧光抗体标记基因,用来测定其胚胎发育中这些基因的活性。他们发现在各个没有大螯脚的种属身上,这两个基因在每个胸节的表达上是打开的,然而在有些种属第一节胸节身上是不表达的。如寄居虾只有一螯钳,在十足纲如龙虾它有三对胸螯钳,而Ubx和Abd既没有在第一也没有第二胸节上显示出来两位科学家得出结论:仅在Ubx和Abd在这些胸节上被关闭的时候,在头胸节能得到被减化了的摄食工具。
麦迪逊大学的胚胎发育生物学家格勒思 • 潘甘尼班(Grace Panganiban)讲“这工作做的太漂亮了”。帕泰和阿伏若夫建议通过改变Hox基因的局部,即从最原始的甲壳类诸如化石中大量的、同一的、非特色的胸段来得到歧化肢体。
[王恩铭译自Internet Daily Insight,1997年8月13日]