这种“永生”生物为何有砍不完的头？科学家通过基因解密

牛津大学出版社出版的《基因组生物学与进化》中的一篇新论文首次描绘了水螅（Hydra）如何通过改变其基因的调节方式来再生自己的头。

水螅属于由大约10,000个生物细胞组成的动物群体，分为两个主要群体：Anthozoa（包括海葵、珊瑚和海笔）和Medusozoa（海蜂、水母和水螅）。生活在温带和热带地区的水螅通常被认为是永生的，因为它的干细胞具有无限的自我再生能力。

全身再生发生在少数动物物种中。驱动再生的基因和基因调控网络在很大程度上因物种而异。此前，科学家们还不了解驱动水螅头部再生的机制，但以前的研究发现了由多种发育途径调节的证据。现在，研究人员发现了几个与头部再生有关的基因。

为了了解控制水螅头部再生的基本原理，研究人员首先确定了27137个元素，这些元素在生物体身体或再生组织的一个或多个部分中活跃。研究人员使用组蛋白修饰ChIP-seq（一种用于分析蛋白质如何与DNA相互作用的方法）分别确定了9998个候选启动子和3018个候选增强子样区域。他们的研究表明，这些调控元素的一个子集在头部再生过程中被重塑，还确定了一组在头部再生过程中被激活的区域富集的转录因子图案。这些富集的图案包括发育性转录因子。

这项工作首次确定了水螅头部再生过程中发生变化的基因组特定候选调控元素，而这些元素决定了生物体如何根据需要打开或关闭基因而发展。

“这项工作一个令人兴奋的发现是，水螅的头部再生和出芽程序是相当不同的，”这项研究的论文第一作者Aide Macias-Muñoz指出，“尽管结果是一样的，但在再生过程中基因表达的变化要大得多。伴随着动态的基因表达，在发育转录因子结合的部位出现了动态的染色质重塑。这些发现表明，复杂的发育增强器在脊索动物和双壳动物分裂之前就存在了。”

该研究论文题为'Coordinated gene expression and chromatin regulation during Hydra head regeneration'，已发表在《基因组生物学与进化》期刊上。

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