元素百科介绍基因编辑成为进化发育生物学领域的研究热点。自1893年以来，几乎每年夏天，年轻的发育和进化生物学家都会涌向马萨诸塞州伍兹霍尔学习行业技术。在世界著名的海洋生物学实验室，参加年度胚胎学课程的学生将解剖海胆和排水母，并移植不同动物的细胞。但在过去的三年里，这些热情的学徒开始学习一些新东西：基因编辑。
基因编辑技术的目标
精确高效的CRISPR-Cas9基因编辑技术在生命科学实验室掀起了一场风暴。目前，该技术正在席卷进化发育生物学领域，其目标是探索和解释适应性进化的发展变化。
科学家并不是简单地推断是什么导致了历史上类似的过渡，如鱼类如何进化四肢，而是直接使用CRISPR技术来验证这些假设。这种方法非常简单：切断与鳍生长相关的基因，然后了解鱼是否会开始形成一些类似脚的组织。
解开生物奥秘的基因编辑技术
这是科学家8月17日在《自然》杂志上发表的内容。他们用CRISPR技术来解释鱼是如何长出脚并开始行走的。其他研究人员也使用这种技术来了解蝴蝶如何进化出美丽的颜色，以及甲壳类动物如何长出爪子。
美国华盛顿特区乔治·华盛顿大学进化发育生物学家Arnaud：“CRISPR是一种给生物学界带来变化的技术，对进化发育生物学也是如此。” “我们现在可以做以前很难做的事了，”Martin说。
伊利诺伊州芝加哥大学古生物学家和发育生物学家 Shubin使用基因编辑技术来检查鳍的前端是如何被四足陆生脊椎动物的脚和脚趾所取代的。
研究人员已经知道，古鱼后来进化了四肢，Shubin带领团队在2004年发现了一块37.5亿年的古老化石似乎捕捉了过渡行为，他们也认为脚是进化过程中的新事物，在鱼组织中没有相应的对应物，因为鳍和脚是由不同类型的骨骼形成的。
但Shubin表示，基因编辑已经改变了他的想法。该团队利用CRIPSR技术使斑马鱼缺乏几种hox13基因，研究人员认为这些基因在鳍生长中起着关键作用。
Shubin写道，所有这些突变都没有长出完美的脚，但有人认为“相当于手指的鳍”和四足动物发育出来的手指和脚趾是一样的。“作为一名古生物学家，我研究和教授的是，这些骨骼是两种完全不同的骨骼，在发育或进化学上没有关系。”Shubin说:“但研究结果改变了我的假设。”
斑马鱼是一种通用的模型有机体，其基因组通常在实验室编辑。但CRIPSR技术大大加速了Shubin团队的实验。下一项研究将是敲除鱼类物种中的hox13基因，使其更接近古代获得四肢的鱼类。加州大学圣迭戈分校进化发育生物学家Aditya Saxena和Kimberly Cooper说。多亏了CRISPR技术，这些现在已经实现了，他们在一篇同时跟随Shubin的文章中说。
没有理由让人觉得这种技术不能用于其他研究和其他生物物种。“CRISPR似乎可以广泛应用于任何有机体。”Martin说，他已经成功地将该技术应用于一种叫做Parhyale的技术 hawaiensis的海洋甲壳类动物。
他和加州大学伯克利分校的同事Nipam在今年1月发表的一项关于当代生物学的研究中 Patel发现，使物种中不同的Hox基因失去活性会导致触须和爪子发育混乱等特定的身体附件。如果研究人员能在实验室成功培养动物，他们就能得到动物的卵子，Martin说他们应该使用CRIPSR。
这种灵活性对进化发育研究人员非常重要。纽约大学神经生物学家Claude Desplan表示，该团队将CRIPSR技术应用于黄燕尾蝶，相关成果于今年7月发表在《自然》中，旨在检测黄燕尾蝶眼睛的光感受器如何识别比果蝇等昆虫更广泛的色谱。该基因编辑技术已应用于黄蜂和蚂蚁。
到目前为止，发展进化生物学家一直专注于利用CRISPR技术删除基因活性或导入其他基因，如编码绿色荧光蛋白的基因，这可以更好地跟踪动物的发展。然而，Martin希望研究人员能够快速使用该工具准确地改变动物中的DNA序列，从而检测具体基因变化的作用。它们可能包括调整DNA序列的变化，这将影响基因在哪里以及何时处于活性状态，这可能有助于四足动物四肢进化的环境适应性。
