新浪科技訊 北京時間11月11日消息，據英國廣播公司(BBC)網站報導，脊椎動物從海洋抵達陸地，中間需要經歷神奇的進化過程。它們的海洋生物祖先並不需要外部生殖器官，但它們生活在陸地上的親戚則需要。現在，一項新的研究工作揭示了陸生生物如何進化出生殖器官背后的基因改變。這項研究發表在頂級期刊《自然》雜誌上，這篇文章中指出，陸生生物最早的生殖器進化與它們的四肢發育有關，至少在蛇以及蜥蜴的身上是這樣。

它們的陰莖要想發育成長，必須要有一個信號中心發出指令，讓相關的基因做出響應。起初，研究人員希望了解為何蛇沒有長出四肢，但他們很快發現在陰莖發育的早期，情況與四肢生長早期的情形非常相似。他們發現，在一定的條件下，蛇或蜥蜴胚胎內形成四肢的細胞最終會成長為陰莖。

生殖器

研究組通過移動泄殖腔位置的方式開展研究，這正是上文中提到的發出信號的那個源頭。這是一個過渡性的胚胎結構，其功能便是發出指令分子信息，讓相應的基因功能開啟或關閉。

這項研究的首席科學家，美國哈佛大學醫學院教授帕特裏克·蒂曉普(Patrick Tschopp)博士表示：“這項研究顯示在生殖器發育過程中，哪些種類的細胞會被納入的選擇上存在靈活性。我們的工作所展示的是，如果你將這個泄殖腔移植到肢体或尾部，那裏的細胞會開始顯示變化，它們開始發育成為生殖器。”

蒂曉普對BBC新聞的記者表示：“換句話，只要改變分子信號發生的位置，你就能改變分子的發育方向。”為了改變這些分子的命運，研究人員在這些細胞發育的整個過程中對它們進行全程追蹤觀察。

“徵召”細胞

隨后他們開始嘗試利用基因的信使——RNA分子的手段去分析胚胎細胞的基因成分，目的是查明在此過程中具體有哪些基因功能發生了開啟或關閉。研究結果發現在老鼠體內，其性器官的基因來源可以追蹤到它的尾部細胞。研究人員表示這是因為泄殖腔位置的變化改變了它“徵召”用於發育生殖器的細胞來源。

蒂曉普博士解釋稱，生殖器演化是另一種進化適應的案例，這對於陸上生物的生存是至關重要的，這就和魚類為了登上陸地而進化出四肢一樣。

對於這份論文，美國華盛頓大學聖路易斯分校的發育生物學家馬良博士(音譯：Dr Liang Ma)稱讚其工作非常出色，認為其對於生殖器以及四肢發育機制的研究都非常重要。

他：“這篇論文闡明了一個長期懸而未決的問題，那就是生殖器的發育問題。結果證明老鼠的發育機制很不尋常，與蛇類或小不同。這項研究豐富了我們對此問題的認識，即認為生殖器與四肢之間擁有共同的起源，並提供了確鑿的證據，證明這兩種結構是如何在同一個生物體內實現協同發育的。”

根據另一項發表在《科學通報》上的研究結果，一個研究組對小胚胎的生殖器發育情況進行了研究。他們使用了熒光染色手段標記小胚胎中的小組細胞並跟蹤它們的發育過程。

進化起源

研究結果發現在小的體內，兩組細胞群逐漸相互融合成為一組並最終形成小的性器官。

研究論文合著者，美國霍華德休斯醫學研究所的馬丁·可汗(Martin Cohn)教授表示，由於外部生殖器的演化速度比任何其他器官都更快，因此在解剖學上便有了很多的解釋。換句話，由於其迅速演化，人們尚未完全清楚其背后的支配機制。

可汗表示：“總體而言，我認為這篇論文揭示了隱藏在性器官發育初期的某些深層次聯繫。似乎所有羊膜動物，包括爬行類，鳥類和哺乳類，都擁有非常相似的性器官發育機制。”

他：“這些分子與基因層面上工具的作用是讓我們得以比較不同物種之間的相關聯程度，不僅是其器官的結構，也包括生這些結構背后的基因機制。”(晨風)