早期节肢动物化石对演化发育生物学的启示

基于特定遗传机制而发生的生物演化过程是生命本质所在,是一个能引起争论和激励思维的研究领域。我国帽天山页岩动物群保存的“中间环节”化石不仅为揭示节肢动物和脊椎动物等重大生物类群起源和早期演化之谜提供可供追溯的实证,而且可能成为探索基因调控机制演化与形态发生的模型动物。生物发育调控基因及其调控机制的变化是导致形态变异的根本原因。因此新的研究领域——演化发育生物学的产生使地质学和生物学联合研究动物起源和演化机制以及某些调控基因的起源和演化成为可能。本研究依据古生物学新的化石发现和研究成果,其中包括最新提出的关于节肢动物头、眼柄、前附肢的原型及其演化模式,分析其对演化发育生物学的影响和启示,并尝试为发育生物学提出新的前瞻性研究课题。因此,早期节肢动物化石的研究不仅将古生物学、演化生物学和发育生物学研究融为一体,而且为发育生物学基因层面研究和古生物学演化层面研究的融合找到切入点。

造礁石珊瑚演化发育生物学研究进展

造礁石珊瑚是海洋中的关键动物类群.在漫长的演化过程中,造礁石珊瑚获得与虫黄藻细胞内共生、生物矿化造礁等重要功能性状,是珊瑚礁生态系统的框架生物,在维持生态系统生物多样性及生态调节功能等方面发挥关键作用.同时,以造礁石珊瑚为代表的刺胞动物是双侧动物最近缘的分支,在系统发育演化上占据非常关键的地位,其胚层、体轴以及多种功能细胞的发育调控等相关研究结果,对探讨双侧动物相应性状的演化起源具有极其重要的指导意义.本文梳理造礁石珊瑚在演化发育生物学领域的研究进展,重点关注其重要细胞类群、胚层和体轴、繁殖策略及其细胞内共生和生物矿化等关键性状的演化起源和发育调控机制等.同时,本文提出几个未来造礁石珊瑚演化发育研究值得重点关注的方向,包括关键功能性状的分子基础、生殖细胞发育和性别决定、干细胞与再生能力等.

基于演化发育生物学理论对鼻息肉的认识来探讨CRSwNP手术的演进

演化发育生物学关于鼻的形成理论认为,人类和哺乳动物的鼻是由嗅觉鼻、呼吸鼻及鼻窦三部分的进化与组合而成。而筛窦不是鼻窦,是前颅底骨,属于嗅觉鼻。嗅觉黏膜是嗅板内陷所形成的结构。鼻息肉为筛骨非嗅觉黏膜(退化的筛骨嗅黏膜)的慢性炎症性疾病。基于演化发育生物学理论对鼻息肉的认识,鼻息肉起源于筛骨,那么治愈的策略将与筛骨切除的多少有关。上述观点支持尽可能的筛骨切除的轮廓化鼻窦手术,也支持在轮廓化鼻窦手术基础上的完全或部分切除鼻窦黏膜。

海洋动物适应性演化与多样性研究进展

海洋生物多样性是海洋生态系统的重要组成部分,了解海洋生物多样性的形成演化过程不仅是生命科学的本质问题,而且对海洋生物资源的保护和开发利用具有重要的指导意义。目前海洋生物多样性的形成演化机制尚不明确,而性状多样性的起源和适应性演化为回答海洋生物多样性的内源性机制提供了重要突破口。本文从演化发育生物学的角度综述了海洋动物适应性性状、其研究方法和新兴模式生物的研究进展,重点阐述了印太交汇区的海洋动物适应性演化研究进展,探讨了该区域生物多样中心形成的驱动力,并就未来海洋生物多样性与适应性演化研究提出了建议。

颌的起源:发育生物学假说与化石实证的交叉

从分子生物学、发育生物学与古生物学等多角度评述了脊椎动物颌的起源研究中的最新进展.发育遗传学的一系列进展促成了颌演化异位理论的提出,即颌的起源,是在上皮-外胚层间质细胞相互作用中,由于口腔发育调控基因的异位表达所导致的一次演化上的创新.在无颌类七鳃鳗的发育过程中,外胚层间质细胞的向前生长由于受到中央鼻垂体板的阻挡,无法像有颌类那样发育成颌和颅桁.因此,该理论推测鼻垂体复合体的分裂是颌发育的最根本的先决条件,应该发生在颌的起源之前.鼻垂体复合体的分裂可能也是促成有颌类双鼻孔起源的一次关键的演化事件,它允许刺猬基因家族调控鼻基板的发育,从而形成侧位的鼻囊.盔甲鱼类是4.35-3.7亿年前生活在中国和越南北部的一种地方性色彩很浓的＂甲胄鱼类＂.盔甲鱼类曙鱼脑颅的三维复原显示其成对的鼻囊位于口鼻腔两侧,而垂体管向前开向口鼻腔中部,三者彼此分开.因此,盔甲鱼类化石提供了无颌类鼻垂体复合体在颌起源之前分裂的关键证据,从而佐证了颌演化的异位理论.藉助于同步辐射X射线断层扫描技术,本文进一步揭示出盔甲鱼类可能已经具有了有颌类特有的颅桁衍生构造（譬如眶鼻间隔、筛骨板）,为探讨脊椎动物脑颅在颌的起源之前如何重组提供了关键资料.在探讨颌的起源及相关问题上,盔甲鱼类较之于骨甲鱼类在很多方面是一个更好的对比模型.盔甲鱼类脑颅所揭示出的一些与有颌类共有的进步性状,表明盔甲鱼类有可能取代骨甲鱼类成为有颌脊椎动物的姐妹群.本研究提供了一个发育生物学假说与古生物化石实证相互交叉的有趣案例.

水蕨(Ceratopteris thalictroides)两条MADS-box基因的克隆与分析

MADS-box转录因子,作为一个大的基因家族,在植物生长发育过程中起重要作用,尤其是作为开花植物花器官形成的主要调控者.该基因家族在揭示进化方面也有着重大意义.为了探究MADS-box基因的进化,需要更多的非开花植物中MADS-box基因的信息.选取水蕨(Ceratopteris thalictroides)作为材料,用RACE方法对其MADS-box基因进行克隆与分析.在水蕨中克隆得到两条MADS-box基因,分别命名为CtMADS1和CtMADS2.分析显示:CtMADS1属于MIKC*分支,而CtMADS2属于MIKCc分支,水蕨的这2条MADS-box基因与开花植物的MADS-box基因有着很近的亲缘关系,现在维管植物最近的共同祖先中至少存在2条不同的花同源异形基因,即MADS-box基因.