跳動的心臟，一個負責將血液泵送到整個身體的複雜器官，這不是通常與實驗室環境（如培養皿）相關的東西。然而，隨著研究的進展，這種看法在未來可能會改變，因為人工器官的創造有可能拯救那些器官衰竭的人的生命。要設計人工器官，首先必須了解幹細胞和支配其非凡特性的遺傳指令。

諾和諾德基金會幹細胞醫學中心（reNEW）的約書亞-馬克-布里克曼教授已經發掘出一個主基因的進化起源，該基因作用於指導幹細胞的基因網絡。

“幹細胞研究的第一步是了解支持所謂多能幹細胞的基因調節網絡。”約書亞-馬克-布里克曼(Joshua Mark Brickman)說：”了解它們的功能如何在進化中得到完善，可以幫助提供關於如何構建更好的干細胞的知識。”

多能幹細胞是可以發育成所有其他細胞的干細胞。例如，心臟細胞。如果我們了解多能幹細胞如何發育成心臟，那麼我們就離在實驗室中復制這一過程更近了一步。

幹細胞的多能特性–意味著細胞可以發展成任何其他細胞–是傳統上與哺乳動物有關的概念。現在，約書亞-馬克-布里克曼和他的同事已經發現，控制干細胞和支持多能性的主基因也存在於一種叫做腔棘魚的魚類中。在人類和小鼠中，這個基因被稱為OCT4，他們發現，在小鼠幹細胞中，腔棘魚的版本可以取代哺乳動物的版本。

腔棘魚除了與哺乳動物屬於不同的類別外，還被稱為”活化石”，因為它在大約4億年前發展成今天的形態，然後就沒有改變過，它的鰭的形狀像四肢，因此被認為類似於第一批從海裡移到陸地上的動物。

“可以這麼說，通過研究它的細胞，你可以追溯到進化過程中，”助理教授莫莉-洛迪斯解釋說。

助理教授Woranop Sukparangsi繼續說道。”控制干細胞基因網絡的核心因素在腔棘魚中發現。這表明該網絡在進化的早期已經存在，可能早在4億年前就已經存在。”

而通過研究其他物種的網絡，例如這種魚，研究人員可以提煉出支持幹細胞的基本概念是什麼。

“在進化過程中向後移動的好處是，生物體變得更簡單。例如，它們的一些基本基因只有一個副本，而不是許多版本。這樣一來，你就可以開始分離出對乾細胞真正重要的東西，並利用它來改善你在培養皿中的干細胞生長方式。”

除了研究人員發現幹細胞周圍的網絡比以前認為的要古老得多，並在古老的物種中發現外，他們還了解到進化究竟是如何修改基因網絡以支持多能幹細胞的。

研究人員觀察了40多種動物的干細胞基因。例如鯊魚、小鼠和袋鼠。選擇這些動物是為了提供進化中主要分支點的良好樣本。

研究人員使用人工智能建立不同OCT4蛋白的三維模型。研究人員可以看到，該蛋白質的一般結構在整個進化過程中得到了保持。雖然這些蛋白質中已知的對乾細胞很重要的區域沒有變化，但這些蛋白質中明顯不相關的區域的物種特異性差異改變了它們的方向，可能會影響它支持多能性的程度。

這是一個關於進化的非常令人興奮的發現，在新技術出現之前是不可能的。”約書亞-馬克-布里克曼說：”你可以把它看作是進化的巧妙思考，我們不修補’汽車中的發動機’，但我們可以移動發動機，改進傳動系統，看看它是否使汽車走得更快。”