一种模式动物的发育生物学相关知识介绍

一种模式动物的发育生物学相关知识介绍
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这一篇有1500字.模式生物线虫：
线虫（C.elegans）的发育模式
BIOX.CN 2005-7-7 11:05:01 来源：生命经纬
通过对果蝇和线虫（C.elegans）两种无脊椎动物的研究提示了半数动物发育的模式,搞清了其它一些生物中相似的发育问题.人们将特别关注至今搞清了哪些问题,其中哪些是应用遗传学来解决的.人们也在思考从模型动物中获得的信息如何应用于其它系统.
发育生物学面临的主要挑战是要破译动物形态建成的分子密码,此涉及胚胎发育的早期阶段.发育生物学已从线虫（C.elegans）和黑腹果蝇的研究中获得了一定的信息.
C.elegans的发育
C.elegans是一种很小的蠕虫,人们将它作为一种模式动物,其成体长仅1mm.整个的生命周期仅3天.野生型线虫胚胎发育中细胞分裂和细胞系的形成具有高度的程序性,这样就便于对其发育进行遗传学分析.一个成体的蠕虫仅由959个细胞组成.由一个受精卵发育成为成熟的成体只要二天多一点（25℃时需52小时）.从卵到成体每个细胞的命运以及它们沿着一定的程序,在特定时间的分裂和迁移都已搞得十分清楚.
C.elegans有很多有趣的特点,它是一个染色体数很少的二倍体,2n=12（有一对性染色体和5对常染色体）,其基因组也很小,仅有8×107bp,约为人类基因组的3%,约有13,500个基因.在真核生物中基因都是产生单顺反子mRNA,但唯有C.elegans与原核相似,有25%左右的基因产生多顺反子mRNA（Polycistronic mRNA）,此和它们通过反式剪接使下游基因的到表达有关.还有一个特点是其基因组中非重复序列很高,达到83%,而高等的真核生物都在50%以下,E.coli为100%,看来C.elegans在这些特点上都较接近原核生物,这也反映其在进化中的地位点较为原始.
这种蠕虫大部分是XX型,是可以自体受精的两性体（hermaphrodites）大约每500个蠕虫有1个是XO 型的雄体,此是染色体不分离的结果.就像植物中的自花受粉一样,若有突变发生,两性体自体受精易使突变基因纯合.而互交至少要到第三代才可能出现隐性突变基因的纯合体.
C.elegans的生活周期有一个在卵中的胚胎发育阶段,4个幼虫阶段和一个成虫阶段.在受精后,前五次分裂中已建立了前后轴和背腹轴.胚胎中分裂产生的6个细胞（AB,MS,E,C,D和P4）已为幼虫中的6个主要的细胞系统提供了前体,此细胞分裂的模式对于任何一条蠕虫来说都是如此.由于细胞分裂的“计划”决定了各种细胞在胚轴中的位置.所以细胞的位置和移动都是一成不变的.
作为一个多细胞的胚是具有三维形态结构的.是什么决定三维结构中每一个细胞的命运呢?可能是细胞的位置决定了这种拓扑学的蓝图,或者是内部存在着一种对相邻细胞作出反应的能力.
在C.elegans从受精卵到幼虫、成虫,完整细胞系的建立是通过细胞按预定的模式分裂和迁移才得以实现的.若从第一次分裂开始,杀死某些细胞,存活下来的其它细胞是不能完全取代它们的,它们发育的模式是不变的.因为分裂的过程是按“计划”进行,因此细胞的命运也是事先就已确定好了的.
L1幼虫含有558个核,当发育成具两性的成虫时具有959个体细胞核（这儿指的核是因为有的细胞是“合胞体”（syncytial）或多核细胞）将要形成成体结构的胚胎细胞叫做母细胞（blast cells）,可以通过细胞系树来描述它们产生的后裔.E细胞系在胚期产生20个细胞以后分化为肠,其后裔从咽到尾列成一排.从细胞树我们可以看出每个细胞的空间位置,以及它们的来龙去脉.
C.elegans存在着时序调控（chronogenes）,Lin-14就是时序调控基因.若发生突变,幼虫会产生二次额外蜕皮,另一种突变型使表皮发育延迟,结果线虫已发育成熟,但其表皮仍停留在幼虫阶段.
Lin-14 (o) 突变型是隐性突变,突变体多蜕一次皮,使其幼虫期产生成熟表皮；另一种突变型（lin-14 (d) ）是显性突变,突变体少蜕一次皮,使成虫带有幼虫的表皮.这种决定基因表达的时空模式的基因称异时基因（heterochronic）它们和同源异形基因（homeoticgenes）相类似.新种的进化往往来自这些基因的突变.
Lin-14基因又受到lin4基因的调节,这种调节是以反义RNA的形成来调节的.lin4编码2个小分子RNA,仅有22和61nt,它们的未端位点不同,它们可以和lin-14 RNA 3’端7次重复的10nt的序列互补,关闭了lin14的表达,机理尚不清楚.