七亿年前，一种非凡的生物首次出现。尽管按照今天的标准来看，它可能没什么好看的，但这种动物有前面和后面、顶部和底部。这在当时是一项突破性的适应，它奠定了包括人类在内的大多数复杂动物最终继承的基本身体计划。
这种不起眼的动物生活在地球古老的海洋中，很可能沿着海底爬行。这是两侧对称动物最后的共同祖先，对称动物是一个庞大的动物超类群，包括脊椎动物(鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物)和无脊椎动物(昆虫、节肢动物、软体动物、蠕虫、棘皮动物等)。
迄今为止，根据对人类、鲨鱼、蜉蝣、蜈蚣和章鱼等20种不同的两侧对称动物物种的研究，超过7000组基因可以追溯到两侧对称动物的最后共同祖先。该研究结果由巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究人员得出，并于今天发表在《自然生态与进化》杂志上。
值得注意的是，研究发现，大约一半的祖先基因已被动物重新利用，用于身体的特定部位，特别是大脑和生殖组织。这些发现令人惊讶，因为古老的保守基因通常具有身体许多部位所需的基本、重要的功能。
当研究人员仔细观察时，他们发现两侧对称动物进化过程中一系列偶然的“复制粘贴”错误是罪魁祸首。例如，脊椎动物历史的早期有一个重要的时刻。一堆组织特异性基因首次出现与两个全基因组复制事件同时发生。
动物可以保留一份副本用于基本功能，而第二份副本可以用作进化创新的原材料。像这样的事件，在不同程度上，在两侧对称动物的进化树上不断发生。
“我们的基因就像一个巨大的食谱库，可以通过不同的方式烹饪来创造或改变组织和器官。想象一下，你最终意外地得到了两份西班牙海鲜饭食谱的副本。在进化调整的同时，你可以保留并享受原始食谱额外的副本，以便它可以制作意大利调味饭。
“现在想象一下整个食谱书被复制两次——以及它为进化打开的可能性。这些发生在数亿年前的事件的遗产，今天仍然存在于大多数复杂的动物身上，”作者费代丽卡·曼蒂卡解释道该论文的作者和巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究人员。
该研究的作者发现了许多新的组织特异性功能的例子，这些功能是通过这些祖先基因的专门化而成为可能的。例如，源自同一祖先的TESMIN和tomb基因最终在脊椎动物和昆虫的睾丸中独立发挥着特殊作用。这些基因的问题会破坏精子的产生，影响小鼠和果蝇的生育能力，这一事实凸显了它们的重要性。
祖先基因的特化也为复杂神经系统的发展奠定了一些基础。例如，在脊椎动物中，研究人员发现了对于神经细胞周围髓鞘形成至关重要的基因，髓鞘对于快速神经信号传输至关重要。在人类中，他们还发现了FGF17，它被认为在维持老年认知功能方面发挥着重要作用。
在昆虫中，特定的基因专门针对肌肉和表皮形成角质层，从而提高了它们的飞行能力。在章鱼的皮肤中，其他基因变得专门用于感知光刺激，从而有助于它们改变颜色、伪装以及与其他章鱼交流的能力。
通过在组织水平上研究物种的进化，该研究表明，基因在身体不同部位使用方式的变化在动物创造新的独特特征方面发挥了重要作用。换句话说，当基因开始在特定组织中发挥作用时，它可以导致新的身体特征或能力的发展，最终有助于动物的进化。
“我们的工作让我们重新思考基因所扮演的角色和功能。它向我们表明，对生存至关重要并保存了数百万年的基因也可以很容易地在进化中获得新的功能。
“它反映了进化在保留重要作用和探索新路径之间的平衡行为，”该论文的合著者、基因组调控中心研究员、ICREA研究教授曼努埃尔·伊里米亚(ManuelIrimia)总结道。
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