Intenzív szkrínek (screen) az embrionális és felnőtt testszerveződést befolyásoló gének azonosítására, és fehérjéik strukturális, funkcionális és expressziós analízise a genetikai toolkit több általános sajátságát tárta fel:

Evolúciósan konzervált fejlődési útvonalak

AZ ÚTVONAL ÉS KOMPONENSEI MINDENHOL UGYANAZOK, A „KIMENET” („OUTPUT”) MINDENHOL MÁS. Minden fontosabb jelátviteli út komponensnek megvan a gerinces és a Drosophila megfelelője

A morfogenezist szabályozó gének hierarchiákat vagy hálózatokat alkotnak. Ezek a gének a jelátvitelben részt vevő fehérjéket kódolnak, amelyek molekuláris jeleket (ahogy gyakran mondjuk: szignálokat) közvetítenek a sejteken belül és a sejtek között, transzkripciós faktorok, amelyek a jelközvetítő útvonalak hatására növelik vagy csökkentik célgénjeik átírását, valamint strukturális gének, amelyek a fejlődés és élettan folyamatainak tulajdonképpeni kivitelezői (pl. enzimek, citoszkeleton-alkotók). Jónéhány, a főbb szerveket és függelékeket kialakító fejlődési útvonalat szélsőséges mértékben konzervált transzkripciós faktorok szabályoznak. A distalless gén például olyan transzkripciós faktort kódol, amely irányítja a testből kinövő függelékek fejlődését, amelyek aztán nagyon különböző struktúrákká differenciálódnak a különböző törzsekben.

Az egyik leghíresebb példa az ilyen génekre az eyeless, amelyet eredetileg egy kisebb szemekkel bíró, vagy egyenesen szemnélküli, mára klasszikus Drosophila mutánsban azonosítottak. Az eyeless emlős homológjának, a Pax6-nak a mutációja szintén a szem leépüléséhez vezet. A Pax6 és eyeless a szem fejlődését és differenciálódását szabályozó fehérjék egy hierarchiájának átírását aktiválja. Mindkét gén kifejeződése a fejlődő szemkezdeményre korlátozódik. Amikor egy csodálatos kísérletben a kutatók elérték, hogy az eyeless gén a testnek olyan részeiben is kifejeződjön, ahol egyébként néma marad, azaz ektopikusan is megjelenjen a géntermék, az eredmény minden elképzelést felülmúlt: kiderült, hogy ez az egyetlen gén elégséges ahhoz, hogy indukálja ektopikus szemek megjelenését ott, ahol kifejeződik. Talán még sokkolóbb a Pax/eyeless gén konzerváltsága: a tintahal és az egér Pax6 génje képes a szem idukciójára Drosophilában! A további kutatások szerint a Pax6 által szabályozott géneknek legalábbis jelentős része szintén konzerválódott, ami magyarázza, hogy miért képes a gén azonnal irányítani a fejlődést egy ennyire különböző genomban.

A szem komplexitása mióta világ a világ foglalkoztatja a kutatókat, komplexitása, „összecsiszoltsága” mindig is téma volt. Darwin arra a következtetésre jutott – megkönnyebbülve, hogy nem kell „sutba vágnia” elméletét a szem miatt sem -, hogy különböző átmeneti állapotú érzékszerveknek, amelyek képesek a fény érzékelésére, van adaptív értékük, és rajtuk keresztül vezethetett az evolúció egy olyan komplex szervhez, mint a szem. Ezzel az elgondolással egybevág, hogy a többi törzstől legrégebben elvált, ún. bazális törzseknél, amelyek – jó közelítésben - ősi állapotot tükröznek, néhány sejtből álló, fényérzékeny pigmentet (rodopszint) tartalmazó „szemfoltokkal” rendelkeznek, és számos szemtípus van jelen az állatvilágban. Amellett, hogy a szemek több tucatszor kialakulhattak, a Pax6 és célgénjei közös eredetre utalnak. Az elfogadott érvelés szerint a Pax6 nagyon ősi funkciója, hogy szabályozza a fotoreceptor szervek univerzális komponenseinek kifejeződését, de a különböző állati vonalakban a különböző morfológiai sajátságok aztán függetlenül fejlődtek ki olyan gének irányításával, amelyek „alárendelődtek” a Pax6 útvonalnak. A képesség a fotorecepcióra ezek szerint homológ sajátság, és a konzerválódott ősi elemekre szokás a „mély homológia” („deep homology”) kifejezést használni, de a kivitelezésben részt vevő strukturális elemek, azaz a szemek, a szó klasszikus értelmében legalábbis, nem homológok, számukra talán megtarthatjuk az analóg kifejezést. A többi útvonalakra is minden bizonnyal hasonló elvek érvényesülnek.

A Drosophila homeotikus génjeinek klónozása után hamarosan következett a XX. század egyik leginkább forradalmi tudományos felfedezése: MINDEN ÁLLATI GENOMBAN VANNAK EZEKKEL ROKON GÉNEK

(módszer: a homeobox, ez a 180 bp hosszúságú DNS-szakasz, amely minden Drosophila HOX-génben megvolt, próbaként felhasználva hibridizált más élőlények génjeihez, amelyek gyakorlatilag ugyanezt a szakaszt tartalmazták)

Meglepő eredmény: A gerincesek Hox-génjeinek fizikai térképezése felfedte, hogy 4 nagy komplexben helyezkednek el, a komplexeken belül a gének sorrendje megfelel a leginkább rokon (leginkább homológ) Drosophila génekének

A Hox-gének kifejeződési rendje az anteroposzteriorális/rosztrokaudális tengely mentén megfelel a gének pozíciójának a génklaszterben

(a klaszterekben nem ugyanannyi gén van, de logikájuk ugyanaz) 20. ábra

10.20. ábra - A homeotikus gének szerveződésének, tér-és időbeli kifejeződési mintázatának konzerváltsága Drosophilában és egérben. A HOM-C, az Antennapedia- és bithorax-komplexek összességét jelöli a Drosophila harmadik kromoszómáján. Az egér a HOM-C génjeinek megfelelő Hox génjei négy klaszterben – HoxA, HoxB, HoxC, HoxD – helyezkednek el. Az egymásnak homológia alapján megfelelő géneket azonos színezéssel jelöltük. Minden egyes egér Hox gén azonos irányban íródik át (az egyes géneknél az átíródás iránya 5'®3'). Az egyed szintjén minél előbbre fejeződik ki a gén, annál korábbi is annak kifejeződése. Egérnél bemutatjuk a gének kifejeződését a központi idegrendszerben és a szomitákban. Bizonyos kifejeződési domének átfednek. Gyakorta csakis az elülső kifejeződési határ éles