唯一不變的是變化。然而，在進(jìn)化中，存在一些例外。雖然生命的巨大差異表明生物體不斷被改造成新的或改良的部分，但用于建造這些新生物體的許多工具對(duì)于修補(bǔ)它們來(lái)說(shuō)太有用了。因此，正如科學(xué)家所說(shuō)，他們?cè)谶M(jìn)化時(shí)期“保守”。

Marja Timmermans教授和冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL)的一個(gè)科學(xué)家小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種這樣的工具的目的，這種工具存在于苔蘚和開花植物中，這些生物的共同祖先可以追溯到4.5億年前。

正如他們今天在發(fā)育細(xì)胞中所報(bào)告的那樣，該工具由一個(gè)基因網(wǎng)絡(luò)組成，該網(wǎng)絡(luò)包含一小段非編碼遺傳物質(zhì)，稱為小RNA及其調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)，已被用于使植物對(duì)環(huán)境線索更敏感。并促進(jìn)對(duì)這些線索的強(qiáng)大而靈活的回應(yīng)。

小RNA通過(guò)稱為RNA干擾(RNAi)的機(jī)制調(diào)節(jié)基因活性。一組稱為tasiARF的小RNA在陸地植物的進(jìn)化過(guò)程中高度保守。tasiARF調(diào)節(jié)稱為生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(ARF)的蛋白質(zhì)的基因表達(dá)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，tasiARF / ARF基因網(wǎng)絡(luò)在開花植物的性器官，根和葉的發(fā)育中起作用。令人驚訝的是，這種基因網(wǎng)絡(luò)也存在于苔蘚中，它們不產(chǎn)生這些解剖學(xué)特征。

“這引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題，即tasiARF監(jiān)管真正提供的是什么是有益的 - 如此有益，以至于它在進(jìn)化時(shí)期保留下來(lái)，然后最重要的是一次又一次地使用，”Timmermans說(shuō)。同時(shí)也是德國(guó)蒂賓根蒂賓根大學(xué)植物分子生物學(xué)中心的Alexander von Humboldt教授。

為了揭示tasiARF基因網(wǎng)絡(luò)重復(fù)部署背后的秘密，研究人員檢查了它在苔蘚物種Physcomitrella patens對(duì)生長(zhǎng)素的反應(yīng)中的作用，生長(zhǎng)素是一種激素，其效果首先由Charles Darwin研究。像tasiARF一樣古老的生長(zhǎng)素以一系列不同的方式影響植物的發(fā)育，使對(duì)這種激素的反應(yīng)的調(diào)節(jié)成為植物的重點(diǎn)。

研究人員發(fā)現(xiàn)了tasiARF賦予Physcomitrella生長(zhǎng)素反應(yīng)的兩個(gè)好處。首先，tasiARF使苔蘚對(duì)生長(zhǎng)素更敏感。其次，tasiARF使生長(zhǎng)素感知刺激的基因表達(dá)更加穩(wěn)定和均勻。

雖然tasiARF在單個(gè)細(xì)胞水平上影響生長(zhǎng)素敏感性和基因表達(dá)的穩(wěn)健性，但Timmermans的研究小組還發(fā)現(xiàn)了小RNA的一種獨(dú)特的生物體屬性。在構(gòu)成早期苔蘚植物的細(xì)絲系統(tǒng)中，一些細(xì)胞具有高水平的tasiARF，因此對(duì)生長(zhǎng)素更敏感，而一些細(xì)胞不響應(yīng)，因此對(duì)激素的反應(yīng)性較低。

“這是其他領(lǐng)域人們感興趣的地方，”蒂默曼斯說(shuō)。她說(shuō)，在生長(zhǎng)素存在的情況下，細(xì)絲尖端的干細(xì)胞會(huì)分化。允許其細(xì)絲系統(tǒng)中的所有干細(xì)胞立即分化，不符合植物的最佳利益。相反，如果這些細(xì)胞中只有一小部分分化，那么剩余的干細(xì)胞可以在環(huán)境發(fā)生變化的情況下以不同的方式作出反應(yīng)，提供一些安全網(wǎng)。

“一旦干細(xì)胞決定致力于成為某種細(xì)胞類型，它就會(huì)以強(qiáng)有力的方式實(shí)現(xiàn)，”Timmermans說(shuō)。“然而，在整個(gè)生物體中，植物可以對(duì)沖它的賭注。” Timmermans認(rèn)為，由小RNA控制的像tasiARF / ARF這樣的基因網(wǎng)絡(luò)可以在其他植物和動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)類似的賭注對(duì)沖策略。

它是tasiARF促進(jìn)敏感和強(qiáng)大的生長(zhǎng)素反應(yīng)的能力，以及在植物內(nèi)空間調(diào)節(jié)這種反應(yīng)的能力，Timmermans和她的同事們認(rèn)為它是超過(guò)4.5億年植物進(jìn)化的必不可少的工具。

“這項(xiàng)研究很重要，因?yàn)樗缭搅诉@么多學(xué)科，”蒂默曼斯說(shuō)。“是的，植物研究人員很重要，但它也真正增加了我們對(duì)進(jìn)化的了解。”