动物的单细胞祖先有一个和多细胞过程相关的复杂的基因库。这表明了动物起源关键的是基因组调控的变化上，而不是在基因创新上。但是还不清楚这些古老的基因组调控元件是从动物中开始起源的还是已经存在于后生生物的单细胞祖先中。所以近期Cell上发表的一篇文章对寄生单细胞生物Capsaspora owczarzaki进行了多功能基因组分析。Capsaspora owczarzaki是含有最大已知转录调控基因库的动物的单细胞近亲生物。
Capsaspora是研究多细胞进化理想的模型
为了确定调控变化在后生生物起源的时间和重要性。科研人员从现生的动物的近亲的基因组调控着手。寄生的单细胞阿米巴Capsaspora owczarzaki含有最丰富的转录因子，其中包括Brachyury, Myc和Runx基因，对于动物发育都很重要。而且Capsaspora有三个和转录调控紧密相关的生活周期：1）有伪足的变形虫，2）多细胞集合期，3）没有伪足的囊状抗性阶段。在系统进化上它是领鞭毛虫和动物的姐妹类群。这些都让它成为研究动物基因组调控的起源的理想模型。
功能基因组分析法发现基因组调控的主要变化
该研究用基于第二代测序技术的功能基因组分析研究发现改变染色体状态，不同的lincRNA表达，动态的顺式调控位点和Capsaspora的生命周期转化相关。到现在为止这类技术只系统地运用在模式生物上，而对大多数真核生物的基因组只局限于原始序列的了解。在这篇文章中，在比较进化的框架下研究了Capsaspora调控基因组的动态变化，揭示了和动物身体起源和之后的分化相关的基因组调控的主要变化。
此外研究表明在这个前后生生物中存有动物发育的转录因子网络，并且广泛的网络相互连通。然而相比之下，Capsaspora缺乏动物类型的启动子，它的调控位点小、是近端的而且缺乏动物增强子的标记。
总的来说，动物的多细胞生物的出现与基因组中顺式调控元件复杂性的一个重大转变相关，尤其是远端增强子调控的出现。研究人员在这篇文章中重建了一个进化的场景：在后生动物的发生中出现了特异的增强子和启动子；调控因子网络和非编码RNA系统的扩张和重建允许基因表达时空控制的精确调控。因此在调控基因组复杂性方面的增加，可能是动物的多细胞生物相关的细胞类型整合的关键的一步。
这种调控变化的精确的分子基础还有待确定。这篇文章的研究人员推测它可能与新的染色质修饰和重塑酶的出现，以及远距离基因组作用和划分的机制的进化相关。对其它单细胞生物和早期分支的动物的分析，结合这些物种基因组的三维结构分析，对于进一步研究动物中基因组调控的进化非常重要。
（责任编辑：zqg）
