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在脊椎动物进化中，牙列缺失多次发生，斑马鱼口腔无牙但仍表达与哺乳动物牙齿发育相关转录因子。研究人员以 Pax9 为研究对象，构建斑马鱼 pax9el622突变体。结果显示突变体咽齿正常但上颌骨和触须缺失，表明 Pax9 参与上颌非牙齿结构发育。
在漫长的脊椎动物进化历程中，牙列缺失现象频繁上演。就拿斑马鱼来说，这种小小的鱼儿十分独特，它们仅在咽部深处长有牙齿，口腔颌部却不见牙齿的踪影。可奇怪的是，斑马鱼在嘴巴周围由神经嵴衍生的间充质中，依然大量表达着那些和哺乳动物牙齿发育密切相关的转录因子。这就好比在一个不需要建造某种房子（牙齿）的地方，却还留着建造这种房子的设计图纸（相关转录因子），这不禁让人好奇：这些转录因子在这里到底有什么用呢？是毫无意义的 “遗留物”，还是在默默参与着其他重要的 “工程” 呢？为了解开这个谜团，来自国外研究机构的研究人员开启了一场探索之旅。他们把目光聚焦在 Pax9 这个转录因子上，开展了深入研究。研究结果令人眼前一亮：Pax9 对于斑马鱼的牙齿发育似乎并非不可或缺，但在上颌发育过程中却扮演着至关重要的角色。这项研究成果发表在《Developmental Biology》杂志上，为我们理解脊椎动物面部发育的分子机制提供了全新的视角，也为相关领域的研究开辟了新的方向。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：利用转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）构建斑马鱼 pax9el622突变体，通过对突变体的表型观察，研究 Pax9 功能；同时借助转基因技术，使用如sp7:EGFP 和alx4a:DsRed 转基因品系，来标记特定细胞，辅助研究相关细胞在发育过程中的变化。
midfacial retrusion but normal teeth in pax9 mutant zebrafish
研究人员运用 TALENs 技术构建了斑马鱼 pax9el622突变体，这一突变体是外显子 2 发生 10-bp 缺失，会导致翻译提前终止。观察发现，pax9el622/el622突变体能够正常发育出鱼鳔并存活至成年。并且，这些突变体咽部深处的牙齿发育正常，但上颌骨却出现了异常，前上颌骨、大部分上颌骨以及鼻须和上颌须都未能正常形成。这表明，即使斑马鱼在进化过程中失去了口腔牙齿，Pax9 在其口腔区域仍具有重要功能，只不过并非作用于牙齿发育，而是参与了上颌骨等结构的形成。
讨论
斑马鱼 pax9 突变体的实验结果表明，Pax9 的祖先功能或许是支持嘴巴周围由凝聚的神经嵴衍生间充质形成的多种器官发育。在进化到哺乳动物的这一谱系中，Pax9 的作用逐渐局限于口腔牙齿发育。由此可以推测，在非鲤科鱼类中，pax9 的无效突变可能会产生不同的表型，这为后续研究提供了新的思路。
综上所述，该研究通过对斑马鱼 pax9 突变体的研究，揭示了 Pax9 在斑马鱼上颌发育中的关键作用，而非牙齿发育。这一发现打破了以往人们对于 Pax9 功能的认知局限，表明 Pax9 在脊椎动物面部发育过程中的功能存在进化差异。它让我们明白，在生物进化历程中，基因的功能并非一成不变，而是随着物种的演变发生着有趣的变化。这不仅有助于我们深入理解脊椎动物面部发育的复杂分子机制，也为研究相关疾病（如人类的寡牙症等）的发病机制提供了新的方向，更为未来探索基因功能进化的奥秘提供了宝贵的线索。
