生物通報(bào)道：形態(tài)發(fā)生（Morphogenesis）這個(gè)詞語(yǔ)來(lái)自于希臘語(yǔ)的morphê，以及形成發(fā)生genesis，是一種生物發(fā)展過(guò)程。6月7日的Science雜志以此為題，推出了一個(gè)新專題，通過(guò)一篇介紹和三篇綜述，解析了形態(tài)發(fā)生研究領(lǐng)域近期的研究進(jìn)展，探討了的理論特點(diǎn)和發(fā)展前景。
形態(tài)發(fā)生新理論形態(tài)發(fā)生理論（morphogen theory）認(rèn)為調(diào)控性狀的蛋白是呈梯度排列的，不同數(shù)量的蛋白激活基因能形成各式各樣的自然特征。形態(tài)發(fā)生理論*于二十世紀(jì)50年代，由的數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家Alan Turing等人創(chuàng)造，60年代Lewis Wolpert又從中進(jìn)行了精煉。這一理論曾用于解釋為什么老虎有條紋。
來(lái)自美國(guó)紐約大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了胚胎不同區(qū)域，蛋白表達(dá)調(diào)控的新機(jī)制，也揭示了機(jī)體如何計(jì)劃組織生理特性的機(jī)理，這一成果提出對(duì)已存在幾十年理論的質(zhì)疑。研究人員分析了果蠅，進(jìn)一步解析了形態(tài)發(fā)生觀點(diǎn)，果蠅是一種重要的模式動(dòng)物，由易于進(jìn)行的遺傳操控，因此可以用于遺傳發(fā)育研究。研究人員聚焦于一種蛋白：Bicoid （Bcd），這種蛋白在將形成成熟果蠅頭部的胚胎尾部中以zui高量梯度表達(dá)。
他們檢測(cè)了大量Bcd蛋白直接激活的靶基因，每個(gè)靶基因都能在胚胎某個(gè)區(qū)域中進(jìn)行表達(dá)，對(duì)應(yīng)于某個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)。還分析了這些靶基因的DNA序列，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了三個(gè)另外的蛋白：Runt, Capicua和Kruppel的結(jié)合位點(diǎn)，這三種蛋白都能抑制因子，也都是在胚胎中部以zui高表達(dá)量梯度表達(dá)，因此正好對(duì)應(yīng)于Bcd活性梯度的相關(guān)方向。研究人員通過(guò)操控這些蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，修改其空間分，結(jié)果證明了這些抑制成分可以對(duì)抗依賴于Bcd的活性，而且在構(gòu)建正常胚胎過(guò)程中的正確邊界順序具有關(guān)鍵性的作用。這些研究提出了對(duì)于形態(tài)發(fā)生理論的質(zhì)疑，研究人員解釋道，他們的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有否定之前的觀點(diǎn)，而是認(rèn)為這一理論需要更進(jìn)一步的修改。光形態(tài)發(fā)生新發(fā)現(xiàn)
作為無(wú)法移動(dòng)的生物，高等植物已經(jīng)進(jìn)化出了能感應(yīng)并對(duì)不同光信號(hào)作出應(yīng)答，促進(jìn)自身生長(zhǎng)的能力，研究人員在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度和長(zhǎng)波長(zhǎng)的紫外光UVB光能作為一種參考信號(hào)信息，參與紫外光誘導(dǎo)的光形態(tài)發(fā)生（photomorphogenesis）。研究人員發(fā)現(xiàn)了多種UVB誘導(dǎo)基因，其中包括多功能E3泛素連接酶，組成型光形態(tài)建成突變體（Constitutive photomorphogenesis 1，cop1），后者是UVB光形態(tài)發(fā)生應(yīng)答過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵作用因子。
研究人員發(fā)現(xiàn)有兩種轉(zhuǎn)錄因子：FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 （FHY3） 和ELONGATED HYPOCOTYL5 （HY5），能直接結(jié)合在COP1啟動(dòng)子的不同調(diào)控元件上，促進(jìn)受到UVB光形態(tài)信號(hào)調(diào)控的COP1基因誘導(dǎo)表達(dá)，而且是必需元素。如果缺乏FHY3將會(huì)導(dǎo)致UVB誘導(dǎo)的胚軸生長(zhǎng)受阻，并且植物對(duì)脅迫環(huán)境的耐受力也會(huì)降低。因此研究人員認(rèn)為，F(xiàn)HY3能通過(guò)直接激活COP1的轉(zhuǎn)錄，正調(diào)控UVB誘導(dǎo)光形態(tài)發(fā)生過(guò)程，而HY5則能利用一個(gè)正反饋循環(huán)來(lái)促進(jìn)COP1表達(dá)，而且FHY3和HY5物理位置接近，其相互作用在收到UVB照射時(shí)會(huì)減弱。
這些數(shù)據(jù)表明COP1基因表達(dá)能對(duì)UVB光形態(tài)發(fā)生作出應(yīng)答，并這一過(guò)程受到了FHY3和HY5的綜合調(diào)控，F(xiàn)HY3和HY5的UVB特異性工作模式與遠(yuǎn)紅光和晝夜環(huán)境條件下的工作模式截然不同。骨形態(tài)形成新發(fā)現(xiàn)
*昆明動(dòng)物所的研究人員分析了骨形態(tài)形成蛋白家族成員之一：GDF5在人類中的群體多態(tài)性特征，取得了骨骼基因的適應(yīng)性進(jìn)化研究的新進(jìn)展。
GDF5是骨形態(tài)形成蛋白家族成員之一，在骨骼系統(tǒng)特別是四肢軟骨發(fā)育過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。大量研究已表明，該基因的5’端啟動(dòng)子區(qū)域的SNPs rs143383和rs143384的衍生等位基因和關(guān)節(jié)炎有顯著相關(guān)性。另外，它們導(dǎo)致GDF5基因的表達(dá)水平的降低，進(jìn)而減緩四肢骨骼生長(zhǎng)速率。因而，這些衍生等位基因又與人類身高的降低存在相關(guān)性。
研究人員詳細(xì)分析研究了人類GDF5群體多態(tài)性特征，發(fā)現(xiàn)rs143383和rs143384的衍生等位基因在東亞人群中受到達(dá)爾文正選擇的作用，而這些衍生等位基因又與身高的降低顯著相關(guān)。因而，此數(shù)據(jù)支持人類的體重、大小在晚更新世與全新世早期發(fā)生降低很可能是適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。