一项新的研究发现，早期胚胎中存在着许多秘密的进化——那些看似相同的胚胎，实则在最初的时候是按照截然不同的指令生长的。这一发现让科学家意识到，进化中存在一些隐秘的过程。
对于同一种物种中的成员来说，绝大多数的基因是相同的，这包括用于生长发育的所有遗传指令。但研究人员发现，当胚胎刚开始发育时，同一物种的个体所使用的组装指令的关键部件可能会存在很大的差异。这一发现或许将对我们理解两个重要的问题提供重大帮助，即
动物是如何快速进化的？
为何不同的病人对特定药物的反应截然不同？
生物学家Joel Rothman是这项研究的领导者，他说：“我们之所以独一无二是因为具有许多特有的特征，比如我们的肤色、身高和对疾病的易感性，它们都是由我们的基因组决定的。但由于每个人在胚胎时期看起来都很像，因此人们一直以为，我们在受孕阶段的基因组装指令几乎都是相同的。”
在新的研究中，研究人员所采用秀丽隐杆线虫作为实验对象，这是生物实验中一种常被用到的动物模型，数十年来一直被用于研究动物的发育过程。在实验中，他们利用了一种名为RNAi的工具，这是一种能关闭单个基因功能的技术。通过这种技术，他们锁定了能开启动物肠道发育的基因开关，得出结论：被广泛接受的认为基因组装指令是标准的一成不变的想法，实则并不适用。
○ 秀丽隐杆线虫显示消化道的咽部（红）和肠部（绿色和青色的内胚层）。| 图片来源： Pradeep Joshi
研究人员发现，这些显著的差异在基因组中隐藏得很好。但是当他们移除其中一个开关时，这些差异便显现了出来：有的个体成员必须要有一个关键的开关来开始制造肠道，但一些其他的个体却几乎可以将其代谢掉。
Rothman说：“令人震惊的是，在胚胎形成的最初阶段，如此重要的事件居然能在一个物种内以如此不同的方式发生，并在本质上产生相同的结果。在发现这些之前，我们并不知道一个物种的早期胚胎的蓝图会变化得如此之快。”
虽然人类与秀丽隐杆线虫相差甚远，但一旦胚胎发育的最初阶段开始，那么随后产生内胚层的基因指令似乎就与所有消化道动物（包括人类在内）所可能使用的指令相似。
○ 一个物种早期胚胎中关键事件的基因开关所出现的巨大变化，与胚胎进化的“沙漏”理论是一致的。| 图片来源：Joel Rothman
鉴于内胚层是胚胎形成的第一层，而且很可能是在5亿多年前就进化出的第一层，使得这一结果显得尤其令人震惊。Rothman说：“这揭示了胚胎发育的‘沙漏’理论第一部分的一个极端版本。在这个理论中，在发育的中间阶段，不同的动物之间有着非常相似的指令，而在这之前和之后又有着非常不同的起点和终点。”
这些发现也揭示了为什么病人对药物治疗的反应如此不同。他们发现，基因差异相对较小的动物对实验中用来关闭基因的药物会有着大相径庭的反应。就像两个看起来情况非常相似的人对药物治疗的反应可能非常不同一样，同样的蠕虫对一种药物的反应也非常不同，这种结果正是由它们在基因上存在的微妙但又至关重要的不同所导致的。
未来，这种隐藏的基因机制的发现或许可以有助于指导药物的精确研发，使药物能完全根据个人的基因组而量身定做。此外，这一发现也强调了自然变异对进化发生的重要性。正如Rothman所说的那样：基因变异是进化机器的燃料，如果没有变异，生命就会陷入死胡同。当进化塑造出了这种被称为胚胎的惊艳实体时，有许多变异还没有被我们意识到。
参考来源：
https://www.news.ucsb.edu//019609/undercover-evolution
