Nature新文章解密生殖器的起源

蛇和蜥蜴的生殖器源自生成后腿的组织，而哺乳动物生殖器则源自尾芽。尽管存在这样显著的差别，这些结构的功能类似，且表达相似的基因。那么不同的起始组织是如何生成这些对等的结构的呢？哈佛医学院遗传系的系主任Clifford Tabin领导研究人员发现，答案无异于房地产的广告“地段，地段，还是地段”。

　　

生物通报道  就生殖器来说，自然享受着各种变化（延伸阅读：科学家首次发现两性生殖器官颠倒的昆虫 ）。蛇和蜥蜴有两个生殖器。鸟和人类则只有一个。并且，前一组成对的生殖器结构是定位在四肢的水平层面上，而人类和鸟类的似乎要往下一点。事实上，蛇和蜥蜴的生殖器源自生成后腿的组织，而哺乳动物生殖器则源自尾芽（tail bud）。尽管存在这样显著的差别，这些结构的功能类似，且表达相似的基因。

那么不同的起始组织是如何生成这些对等的结构的呢？

在Nature杂志上的一篇研究报告中，哈佛医学院遗传系的系主任Clifford Tabin领导研究人员发现，答案无异于房地产的广告“Location, location, location，”（地段，地段，还是地段）。

最终会发育为尿道和肠道的胚胎泄殖腔发出一些分子信号，告知邻近细胞和组织形成外生殖器。泄殖腔的位置决定了哪些组织会首先接受到信号。在蛇和蜥蜴中，泄殖腔的位置更靠近侧板中胚层——这一还生成了成对四肢的组织接收到了信号。而在哺乳动物中，泄殖腔位置更接近尾芽。

为了进一步证实这一研究发现，研究人员将泄殖腔组织移植到了一组鸡胚胎中紧靠尾芽的位置，而在第二组鸡胚胎中他们将泄殖腔组织移植到远离尾芽的位置。他们发现在两种情况下，较靠近移植泄殖腔的细胞会响应信号，部分朝着外生殖器命运转化。

这表明了，具有前体潜能的不同细胞群能够响应泄殖腔信号，促成生殖器长出。

Tabin 说：“尽管哺乳动物和爬行动物的生殖器并不同源，它们源自于不同的组织，但它们分享了一种‘深度的同源性’即它们都源自同一遗传程序，并且是由同一组祖先分子信号所诱导。”

论文的第一作者、Tabin 实验室遗传学研究人员Patrick Tschopp 说：“在这里，我们看到一个信号源发生进化转变可导致非同源性的物质生成功能相似的结构。并且，这或许可以帮助解释在发育过程中四肢和生殖器使用如此相似的基因调控程序的原因。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A relative shift in cloacal location repositions external genitalia in amniote evolution

The move of vertebrates to a terrestrial lifestyle required major adaptations in their locomotory apparatus and reproductive organs. While the fin-to-limb transition has received considerable attention1, 2, little is known about the developmental and evolutionary origins of external genitalia. Similarities in gene expression have been interpreted as a potential evolutionary link between the limb and genitals3, 4, 5, 6; however, no underlying developmental mechanism has been identified. We re-examined this question using micro-computed tomography, lineage tracing in three amniote clades, and RNA-sequencing-based transcriptional profiling. Here we show that the developmental origin of external genitalia has shifted through evolution……