生物通報道：形態(tài)發(fā)生（Morphogenesis）這個詞語來自于希臘語的morphê，以及形成發(fā)生genesis，是一種生物發(fā)展過程。6月7日的Science雜志以此為題，推出了一個新專題，通過一篇介紹和三篇綜述，解析了形態(tài)發(fā)生研究領域近期的研究進展，探討了的理論特點和發(fā)展前景。
形態(tài)發(fā)生新理論形態(tài)發(fā)生理論（morphogen theory）認為調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50年代，由的數(shù)學家和邏輯學家Alan Turing等人創(chuàng)造，60年代Lewis Wolpert又從中進行了精煉。這一理論曾用于解釋為什么老虎有條紋。
來自美國紐約大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了胚胎不同區(qū)域，蛋白表達調控的新機制，也揭示了機體如何計劃組織生理特性的機理，這一成果提出對已存在幾十年理論的質疑。研究人員分析了果蠅，進一步解析了形態(tài)發(fā)生觀點，果蠅是一種重要的模式動物，由易于進行的遺傳操控，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。
他們檢測了大量Bcd蛋白直接激活的靶基因，每個靶基因都能在胚胎某個區(qū)域中進行表達，對應于某個特殊的結構。還分析了這些靶基因的DNA序列，結果發(fā)現(xiàn)了三個另外的蛋白：Runt, Capicua和Kruppel的結合位點，這三種蛋白都能抑制因子，也都是在胚胎中部以zui高表達量梯度表達，因此正好對應于Bcd活性梯度的相關方向。研究人員通過操控這些蛋白的結合位點，修改其空間分，結果證明了這些抑制成分可以對抗依賴于Bcd的活性，而且在構建正常胚胎過程中的正確邊界順序具有關鍵性的作用。這些研究提出了對于形態(tài)發(fā)生理論的質疑，研究人員解釋道，他們的發(fā)現(xiàn)并沒有否定之前的觀點，而是認為這一理論需要更進一步的修改。光形態(tài)發(fā)生新發(fā)現(xiàn)
作為無法移動的生物，高等植物已經進化出了能感應并對不同光信號作出應答，促進自身生長的能力，研究人員在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，低強度和長波長的紫外光UVB光能作為一種參考信號信息，參與紫外光誘導的光形態(tài)發(fā)生（photomorphogenesis）。研究人員發(fā)現(xiàn)了多種UVB誘導基因，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)生應答過程中的一個關鍵作用因子。
研究人員發(fā)現(xiàn)有兩種轉錄因子：FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 （FHY3） 和ELONGATED HYPOCOTYL5 （HY5），能直接結合在COP1啟動子的不同調控元件上，促進受到UVB光形態(tài)信號調控的COP1基因誘導表達，而且是必需元素。如果缺乏FHY3將會導致UVB誘導的胚軸生長受阻，并且植物對脅迫環(huán)境的耐受力也會降低。因此研究人員認為，F(xiàn)HY3能通過直接激活COP1的轉錄，正調控UVB誘導光形態(tài)發(fā)生過程，而HY5則能利用一個正反饋循環(huán)來促進COP1表達，而且FHY3和HY5物理位置接近，其相互作用在收到UVB照射時會減弱。
這些數(shù)據表明COP1基因表達能對UVB光形態(tài)發(fā)生作出應答，并這一過程受到了FHY3和HY5的綜合調控，F(xiàn)HY3和HY5的UVB特異性工作模式與遠紅光和晝夜環(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性進化研究的新進展。
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)育過程中起到至關重要的作用。大量研究已表明，該基因的5’端啟動子區(qū)域的SNPs rs143383和rs143384的衍生等位基因和關節(jié)炎有顯著相關性。另外，它們導致GDF5基因的表達水平的降低，進而減緩四肢骨骼生長速率。因而，這些衍生等位基因又與人類身高的降低存在相關性。
研究人員詳細分析研究了人類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。因而，此數(shù)據支持人類的體重、大小在晚更新世與全新世早期發(fā)生降低很可能是適應性進化的結果。