圣大胚胎学家全球首次描述蠕虫无性繁殖过程中的器官修复系统

ParaHox是一个编码高度保守的基因簇，它在蛋白质演化过程中变化很小。这些基因存在于许多动物和人类体内。在基因组中，这些基因通常位于同一条染色体上，形成一个基因簇。第一个基因（Gsx）活跃在胚胎的前端，中间基因（Xlox或Pdx）活跃在身体中部，后部基因（caudal或Cdx）活跃在发育中生物体的后部。

研究成果发表在《Genes》杂志上。

据信，最初在大多数多细胞动物的同一祖先身上，这些基因参与了消化系统的形成。在现代动物和人类身上，上述基因这种原始的、演化史上古老的功能仍然是主要功能。因此，后部ParaHox基因负责后肠的发育。如果没有中部基因，就不可能形成中肠，包括与其起源相关的脊椎动物的特殊器官（胃、肝脏和胰腺）。前部基因对口腔和咽的形成非常重要。然而，ParaHox基因也被证明参与了神经系统的发育。此外，它们在演化过程中还获得了许多额外的功能。例如，Cdx对整个胚胎后端的形成至关重要，尤其是当为胚胎基础生长提供条件的细胞在该处活跃分裂时。在人类和小鼠身上，Cdx基因的一个拷贝会使早期胚胎的细胞参与胚胎外组织的发育，例如胎盘。

因此，ParaHox基因是研究发育基因演化和调控的理想系统。了解这些基因对于理解个体发育的机制以及形态多样性至关重要。尽管如此，与其他基因相比，人们对ParaHox基因的了解还很不足，尤其是胚后发育。此外，全球许多国家的实验室都在开发培育器官甚至胚胎（以胚胎干细胞和其他类型细胞为基础的人造器官或胚胎）的技术，以期解决基础科学问题以及生物医学的实际问题。如果不利用ParaHox基因相关的知识和技能，这些任务就无法解决。

圣大科学家们发现了重复的ParaHox基因（即存在多个拷贝），并描述了它们在寡毛纲蠕虫Nais communis和Pristina longiseta无性繁殖过程中的作用。

作为工作成果，我们描述了无性繁殖过程中整套器官和身体部位再生的独特系统，这是一种在动物身上普遍存在的过程，而且我们首次证明，这些器官的发育可以基于胚胎和动物后续发育过程中的普遍机制。

——圣大胚胎学系副教授罗曼·科斯秋琴科（Роман Костюченко）

特别的是，圣大科学家们全球首次展示了所有已确定的ParaHox基因在动物无性生殖过程中的表达特征。例如，根据ParaHox前部基因与后部基因的特殊性，可以推测出相关基因的功能分工。科学家们认为，其中一部分对消化道的形成非常重要，另一部分则对动物的神经系统和生长至关重要。在所研究的寡毛纲蠕虫物种中，有一种与众不同——它的胃位于头部附近，非常容易分辨。在分裂时，只有前部的个体才有这个器官。从母体后半部分分裂出的动物必须重新形成自己的胃。这是在没有明显细胞分裂的情况下，通过肠道组织的重塑或改造实现的。在这一转变过程中，部分肠道细胞激活了中部ParaHox基因。

这项工作运用了圣大科学园“分子和细胞技术开发”资源中心的基础设施。该工作是在俄罗斯科学基金资助项目“ParaHox基因在无脊椎动物胚胎发育和胚后发育中的表达”框架内进行的。

进一步运用该模式将可以了解缺失组织、器官或身体部位修复的诸多方面，并揭示无性繁殖和再生等过程的基本调节机制。

圣彼得堡国立大学是俄罗斯第一所大学，成立于1724年1月28日（俄历2月8日），当时彼得大帝颁布了关于建立大学和俄罗斯科学院的法令。如今，圣彼得堡国立大学已成为世界一流的科学、教育和文化中心。2024年，圣彼得堡大学将庆祝建校300周年。 

在俄罗斯联邦政府副总理德米特里·切尔内申科（Дмитрий Чернышенко）主持召开的庆祝圣彼得堡国立大学建校 300 周年组委会会议上，批准了校庆框架内的活动计划。这些活动包括以圣大为名命名一颗小行星，发行带有特殊设计的银行卡，制作致敬俄罗斯第一所大学历史的邮票，在俄罗斯航空公司的飞机上做品牌营销等。此外，我校还专门为即将到来的庆典开设了网站，介绍杰出校友、科学成就以及周年庆筹备工作的详细情况。