人类和其他动物的繁殖，和大多数植物的繁殖其实是同样一件事。繁衍后代的过程被称为有性生殖，需要雄性与雌性各自的角色特性才能顺利进行，但在更久以前的生物，以及现在还存在的许多较低阶生物体，例如细菌及许多藻类藓苔类，其繁殖不需要经由两种性别基因重组的过程就能进行，也就是所谓的无性生殖。但是，在生物之中，为什么会有这两种系统的差别，又是怎么发展出来的？
以色列特拉维夫大学以及德国佛莱堡大学共同合作的最新研究，为此提供了新的解释。他们发现藓苔类能够触发不需要异体受精、即能使子代发育的基因。在这项研究中，研究团队找到了小立碗藓（Physcomitrella patens）能够自体繁殖的 BELL1 基因，当这个基因被活化，小立碗藓的胚胎不需要经过受精，就能够发育长成功能健全的成熟小立碗藓。
这项研究由身为特拉维夫大学 Nir Ohad 教授以及佛莱堡大学 Ralf Reski 教授合作完成，并发表于 Nature Plants 期刊。并且，Ohad 教授认为这项研究有助于推行农业现代化，因为科学家们现在有办法透过无性繁殖的方式制造重要的作物种子，并让农民得以使用。
藓苔类会产生卵子及能够移动的精子，在这项研究之中被做为基础的植物模型，帮助科学家们了解自体繁殖的机制。经过无性生殖的植物所产生的子代，会带有同样基因型，而这项研究成果在分子层面解释了无性生殖（又叫单性生殖）是怎么发展出来的。
在繁殖过程中，一旦精子与卵子结合，一系列和繁殖相关的基因会被活化，使得胚胎得以发育，最终成长为一个新的个体。而到目前为止，我们仍不知道在这个过程中是否源自于某个重要基因转换。
研究团队确认了藓苔类的 BELL1 基因就是让胚芽形成并发育的调控基因。身为繁殖发育相关的表观遗传调控专家的 Ohad 教授认为，这个基因在演化的过程中被保存了下来，变化不大。20 年前，他在美国加州大学柏克莱分校 Robert Fischer 教授的研究团队中，就曾参与找到第一个 BELL 基因的研究，这项发现对于高生产量农作物的生产可能有着重要的意义。
在这项研究中，科学家们利用基因工程的作法活化藓苔类的 BELL1 基因，发现在这样的情况下，胚芽能够自然发育。更令人惊讶的是，这些胚芽最终都能长成功能完好的孢子体。而他们的孢子囊也能够产生孢子，在之后发展成新的成熟藓苔类个体。
这项研究指出，BELL1 基因所表达出的蛋白质是属于一种被称为同源框（homeobox）的转译调控因子，能够调控下游的基因的活化与否，而在人类及动物的基因中都存在着这样的同源框，能够控制关键的发育程序。然而，与在人类基因中与 BELL1 基因相似的那个基因，是否在人类体内也扮演着调控胚胎发育程序，仍无法确定。
Reski 教授表示：“我们研究成果的重要性远远不只是对于藓苔类的了解。首先，这些成果解释了藻类是如何离开水到陆地上，发展成陆生植物，造就了现在我们熟悉的生态环境。再者，这项研究也使得‘植物、动物和人类的发育是由基因所调控的’这项观念再次受到重视。”
- Team discovers genetic trigger for asexual plant reproduction
（首图来源：Flickr/J Brew CC BY 2.0）
