新發現：動物複雜生命早在 6.5 億年前即已啟動「遠端基因開關」

更新於 05月13日12:05 • 發布於 05月13日12:00 • 高詩豪

最新發表於《Nature》期刊的一項研究發現，遠距基因調控（distal regulation）機制在約 6.5 億年前的動物演化早期（成冰紀，Cryogenian）即已出現，遠比原先認為的提早了約 1.5 億年。遠距基因調控指 DNA 能以特殊的立體結構折疊，讓相距數萬個鹼基的片段相互接觸，藉此遠端啟動特定基因的表現，有助於生物發展出不同功能的細胞及組織，毋須大量創造新基因。

西班牙基因調控中心（Centre for Genomic Regulation）團隊研究梳水母（如淡海櫛水母 Mnemiopsis leidyi）、扁盤動物、刺胞動物及海綿等動物界最早分化的支系，以及動物近親的單細胞生物，利用 Micro-C 技術繪製出 11 種物種的 3D 基因體折疊圖譜，結果發現：單細胞近親缺乏此機制，早期分支的動物卻皆具備遠距基因調控能力。

使早期多細胞動物如「瑞士刀」般靈活運用基因

照片顯示的是一隻異常大型的淡海櫛水母（Mnemiopsis leidyi），具有兩個反口端（aboral ends）與兩個頂器（apical organs），為罕見的發育異常個體。淡海櫛水母屬於櫛水母門，以其透明凝膠狀身體與可反射光線的櫛板結構著稱，是研究早期動物演化的重要物種之一。（圖／Jokura）

研究發現，梳水母雖然基因組僅約 2 億個鹼基，卻已有超過 4,000 個 DNA 環狀結構，此一發現挑戰過去「遠距調控最早出現於約 5 億年前兩側對稱動物共同祖先」的主流假說。團隊推測，遠距調控的提前演化，可能使早期多細胞動物如同「瑞士刀」般靈活運用既有基因，促進了動物演化早期階段的生態多樣性。

研究人員表示，梳水母可能代表動物演化樹更早的分支，遠距基因調控的出現時間亦隨之推前，為解開動物生命複雜性的起源提供了新線索。

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首圖來源：Christoph Bock, Max Planck Institute for Informatics(CC BY 4.0)

圖片來源：Jokura et al(CC BY 4.0)

參考論文：
1、Chromatin loops are an ancestral hallmark of the animal regulatory genome

Nature

延伸閱讀：
1、為何人類不像其他動物毛茸茸？關鍵在「基因開關」

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