跳动的心脏，一个负责将血液泵送到整个身体的复杂器官，这不是通常与实验室环境（如培养皿）相关的东西。然而，随着研究的进展，这种看法在未来可能会改变，因为人工器官的创造有可能拯救那些器官衰竭的人的生命。要设计人工器官，首先必须了解干细胞和支配其非凡特性的遗传指令。

诺和诺德基金会干细胞医学中心（reNEW）的约书亚-马克-布里克曼教授已经发掘出一个主基因的进化起源，该基因作用于指导干细胞的基因网络。

"干细胞研究的第一步是了解支持所谓多能干细胞的基因调节网络。"约书亚-马克-布里克曼(Joshua Mark Brickman)说："了解它们的功能如何在进化中得到完善，可以帮助提供关于如何构建更好的干细胞的知识。"

多能干细胞是可以发育成所有其他细胞的干细胞。例如，心脏细胞。如果我们了解多能干细胞如何发育成心脏，那么我们就离在实验室中复制这一过程更近了一步。

干细胞的多能特性--意味着细胞可以发展成任何其他细胞--是传统上与哺乳动物有关的概念。现在，约书亚-马克-布里克曼和他的同事已经发现，控制干细胞和支持多能性的主基因也存在于一种叫做腔棘鱼的鱼类中。在人类和小鼠中，这个基因被称为OCT4，他们发现，在小鼠干细胞中，腔棘鱼的版本可以取代哺乳动物的版本。

腔棘鱼除了与哺乳动物属于不同的类别外，还被称为"活化石"，因为它在大约4亿年前发展成今天的形态，然后就没有改变过，它的鳍的形状像四肢，因此被认为类似于第一批从海里移到陆地上的动物。

"可以这么说，通过研究它的细胞，你可以追溯到进化过程中，"助理教授莫莉-洛迪斯解释说。

助理教授Woranop Sukparangsi继续说道。"控制干细胞基因网络的核心因素在腔棘鱼中发现。这表明该网络在进化的早期已经存在，可能早在4亿年前就已经存在。"

而通过研究其他物种的网络，例如这种鱼，研究人员可以提炼出支持干细胞的基本概念是什么。

"在进化过程中向后移动的好处是，生物体变得更简单。例如，它们的一些基本基因只有一个副本，而不是许多版本。这样一来，你就可以开始分离出对干细胞真正重要的东西，并利用它来改善你在培养皿中的干细胞生长方式。"

除了研究人员发现干细胞周围的网络比以前认为的要古老得多，并在古老的物种中发现外，他们还了解到进化究竟是如何修改基因网络以支持多能干细胞的。

研究人员观察了40多种动物的干细胞基因。例如鲨鱼、小鼠和袋鼠。选择这些动物是为了提供进化中主要分支点的良好样本。

研究人员使用人工智能建立不同OCT4蛋白的三维模型。研究人员可以看到，该蛋白质的一般结构在整个进化过程中得到了保持。虽然这些蛋白质中已知的对干细胞很重要的区域没有变化，但这些蛋白质中明显不相关的区域的物种特异性差异改变了它们的方向，可能会影响它支持多能性的程度。

这是一个关于进化的非常令人兴奋的发现，在新技术出现之前是不可能的。"约书亚-马克-布里克曼说："你可以把它看作是进化的巧妙思考，我们不修补'汽车中的发动机'，但我们可以移动发动机，改进传动系统，看看它是否使汽车走得更快。"