這種“永生”生物為何有砍不完的頭？科學家通過基因解密

牛津大學出版社出版的《基因組生物學與進化》中的一篇新論文首次描繪了水螅（Hydra）如何通過改變其基因的調節方式來再生自己的頭。

水螅屬于由大約10,000個生物細胞組成的動物群體，分為兩個主要群體：Anthozoa（包括海葵、珊瑚和海筆）和Medusozoa（海蜂、水母和水螅）。生活在溫帶和熱帶地區的水螅通常被認為是永生的，因為它的干細胞具有無限的自我再生能力。

全身再生發生在少數動物物種中。驅動再生的基因和基因調控網絡在很大程度上因物種而異。此前，科學家們還不了解驅動水螅頭部再生的機制，但以前的研究發現了由多種發育途徑調節的證據。現在，研究人員發現了幾個與頭部再生有關的基因。

為了了解控制水螅頭部再生的基本原理，研究人員首先確定了27137個元素，這些元素在生物體身體或再生組織的一個或多個部分中活躍。研究人員使用組蛋白修飾ChIP-seq（一種用于分析蛋白質如何與DNA相互作用的方法）分別確定了9998個候選啟動子和3018個候選增強子樣區域。他們的研究表明，這些調控元素的一個子集在頭部再生過程中被重塑，還確定了一組在頭部再生過程中被激活的區域富集的轉錄因子圖案。這些富集的圖案包括發育性轉錄因子。

這項工作首次確定了水螅頭部再生過程中發生變化的基因組特定候選調控元素，而這些元素決定了生物體如何根據需要打開或關閉基因而發展。

“這項工作一個令人興奮的發現是，水螅的頭部再生和出芽程序是相當不同的，”這項研究的論文第一作者Aide Macias-Muñoz指出，“盡管結果是一樣的，但在再生過程中基因表達的變化要大得多。伴隨著動態的基因表達，在發育轉錄因子結合的部位出現了動態的染色質重塑。這些發現表明，復雜的發育增強器在脊索動物和雙殼動物分裂之前就存在了。”

該研究論文題為"Coordinated gene expression and chromatin regulation during Hydra head regeneration"，已發表在《基因組生物學與進化》期刊上。

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參考資料：https://academic.oup.com/gbe/article/13/12/evab221/6455029

標簽： 水螅 基因