在生物学家艰辛而复杂的工作中，一种生物分化模式如今已脱颖而出。据英国癌症协会的乔纳森 · 斯拉克（Jonathan Slack）的见解，这一模式将被证明为生物学领域中的罗塞达碑。（译注：该碑于尼罗河口出土，它是了解古埃及文化史的钥匙。）研究人员已发现了一组DNA的特殊序列。这种遗传小分子的基因复制能影响生长中的果蝇的“机体构造蓝图”。就果蝇研究而论，该一发现足以引人关注，然而真正的妙处还在于脊椎动物的细胞内也存在同样的DNA序列。其义不外平是这种微小的DNA提示我们，无论是蛙、鸡，鼠或人、构成胚胎的基因是相仿的。据此，人们最终将找到研究早期发育关键问题的“向导”。这些问题涉及到胚胎不同部位的细胞如何承担不同途径发育的任务，演化成脑袋、肢体以及位于适当部位的附属器官。
胚胎如何构思其“机体蓝图”是生物界的一大悬谜。在果蝇胚胎发生的头几天，它从明显相同的细胞演变成带有动物特色的细胞。细胞自身增殖以及构成演化为脑袋、胸、腹等各部的组织。早期胚胎的各部分含有以某些方式“决定”机体特殊构成以及这些构成以互相合理的方式各居一方的细胞。这一模式的分化并非片刻间所完成，而是据一系列逐渐促使个体细胞定向发育分化的指令而实现的。（见下表）生物学家热衷于寻找控制这些指令早先步骤的基因。最终的研究突破将能帮助人们发现这些基因。
研究人员将与果蝇体内重要基因相关的关键DNA片断称之为“同型物”。该片断是由180对基本核酸配对构成的短链。根据DNA分子中核酸蛋白的不同配对，就形成了指导细胞制造特殊蛋白质的遗传密码。完整的基因可含有千百对配对核酸。就同型物而言，它的DNA片断并无标新立异之处。它的重要性体现于由其表达的一组基因上，这组基因对果蝇胚胎的早期发育有着决定性的重要影响。早在90余年前的研究中，胚胎研究先驱以及遗传学家威廉 · 巴特森（William Bateson）就将这些基因称作同型基因。
巴特森在研究中注意到天然产生于昆虫中的许多变种能导致“正常”的组织结构在错误的部位发育生长。举例言之，腿可取代触角而错长在果蝇的头部。这样果蝇的头似乎就以带肢的胸段部分而发育生长。蚕的变种可引起蠋的所有腹侧附件以胸侧带肢附件的方式发育生长。在1894年发表的《变异研究资料》著作中，巴特森指出“鉴于这种基本现象不仅仅反映生物变异，而且还表现了一种结构转为另一相似结构的现象，所以我将其命名为异位同型。”
这些独特的异位同型变异干扰了“主”基因的功能，主基因控制了参与机体特殊部位发育的一系列基因。有时也将主基因称为“选择”基因，因为它决定了胚胎发育的机体蓝图。换言之，它是“器官分化决策者”、“特殊分化的组织者”或“分化类型的决定者”。
尽管人们尚未找到哺乳动物胚胎中四肢误长于耳朵部位的先例，但这类见于果蝇的选择基因几乎毫无例外地同样见于脊椎动物，这些严重畸形的胚胎可能在妊娠早期就自发性流产了。由于我们不了解胚胎是如何有条理地按部就班发育成最终的机体器官和组织结构，所以我们也可能会忽视脊椎动物胚胎中的异位同型突变。正如剑桥大学分子生物学医学实验室的彼得 · 劳伦斯（Peter Lawrence）指出的：“就动物机体构造设计而言，我们并不知道物质间的相互转变。我们提及的胳膊和腿并非有些动物分化所必需。这就是研究中的人为障碍。”
撇开这些方法学问题，选择基因似乎能充分合理地充当胚胎发育的基本把握者。犹如瑞士巴塞尔大学的伍特 · 杰赫林（Walter Gehring）所述：“好比一队无指挥的奏乐手能表演交响乐那样，独立基因也可协调本身的综合发育。”但是由于我们对脊椎动物的遗传工程了解甚微，因而尚无头绪来找出这种基因。但是启用同型物却能有助于我们决策去研究何种基因。巴塞尔大学的艾迪 · 德 · 罗伯蒂斯（Eddy de Robertis）声称：“我并非乐观派，但我认为奇迹叩门的时机已经来到。”
伴随着相应的分子生物学技术以及组织胚胎学对发育的新见解，一场生物革命无疑已经来临。作为先驱的组织胚胎学者根据宏观现象以巨大的努力推测出早期发育的基本原理。他们四处采集变异样本，试图分辨出相关的种类。在被称之为“红皮书”的沉甸甸的宗卷中，满载了他们对成千上万种变异果蝇胚胎的详尽记述。纵然对果蝇这样含有相对较少基因的有机体，携带的基因仍不下5000，因而变异的复杂性是难以估量的。单纯的变异分类法并未奏效，研究人员被迫转向基因，开始探究它们的天地。
首先是要澄清高功能的同型基因的庐山真面目。此举始于四十年代美国加州理工院的爱德华 · 莱维斯（Edward Lewis）对“双胸复合体”果蝇的一组基因的研究。他观察了最终影响胚胎分化发育为蝇头、胸、腹等组织中的变异。
莱维斯还探索了对发育胚胎具有致命作用的变异，他发现原因在于果蝇外部表皮在发育中过早地分化为特殊的部分。通过精心选定一类特殊基因的变异形式，他就可推测出同类正常基因的功能。他发现了至少有10个对昆虫后胸和腹部正常发育必需的基因群集在一种特殊染色体上，构成了导致双胸复合体蝇的基因。继莱维斯之后，印第安那大学的汤姆 · 库夫曼（Tom Kaumfman）也显示了其他与控制朝胚胎头部方向发展的主要部位相关的同型基因也群集在同样的染色体上，构成基因的“内唇中区触角”复合物。触角细胞需要复合物中的主要基因Anpt来阻止细胞朝肢腿方向分化。这种与控制胚胎特殊部位发育功能相关的基因群集引导莱维斯去思忖：胚胎各部表达适当特性时所需的同型复合物产生于仅仅一或两个“祖先原型”基因的复制和略微修饰。（人们目前已知“祖先原型”基因本身可能会因DNA复制中的偶然失控而产生其他基因。）控制机体蓝图的基因与生物演化中防止变异相关，它是“高度保存种系”的基因。从此观点出发，研究人员发现了同型物。
尽管这些研究反映了问题的本质，但它们并非告诉我们果蝇是如何构造自己的。犹如剑桥大学分子生物实验室的罗伯特 · 怀特（Robert White）所述：“唯一的进一步研究在于分子学方面。人们企求分子学方面的解释，从中也能发现满意的答案。人们寻找的是能够真正把握住的某种水平上的解释。”
下一步研究是通过对蝇DNA部分的分离，在细菌中“无性繁殖”果蝇的同型基因。实际上，该技术包括了应用可被测定的切断DNA链的酶来分裂蝇的染色体，然后将切下的片断嵌入病寒或胞质遗传体媒介中，接着再将媒介引入通常为大肠杆菌的细菌体内。这样每一细菌体内均有一特殊的蝇DNA片断。因而随着DNA分裂，就会在琼脂培养剂平板上形成离散的菌落。由于菌落起源于一条细菌，它在平板上的伙伴在遗传方面是一脉相承的，这就构成了一组无性系的细菌细胞。研究人员可从平板上挑下菌落，分别进行培养。这样就能获取成千上万特殊序列蝇DNA的复制本。这种细菌的所有产物代表了名谓果蝇DNA的“基因储库”。
研究人员还必须追踪无性系基因的来龙去脉，以求寻觅特殊的基因。美国加州斯坦福大学的戴维德 · 霍尼斯（David Hogness）和其研究小组发明了能客观分离果蝇基因的处理染色体的“走”法和“跳”法。凭借这些技术，他们繁殖出了双胸复合体。继此之后，美国印第安那大学的麦特海 · 斯科特和汤姆 · 库夫曼繁殖出了其他同型基因——内唇中区触角复合物。贝塞尔大学的杰赫林和同事也完成了同样的实验。
这些巨大的生物工程（贝塞尔大学研究内唇中区触角花费了三年半时间。）直接引导人们发现了同型物。杰赫林和其同事决定用寻找双胸复合体和内唇中区触角复合物间相同物的方法来验证莱维斯有关同型基因起源于少数祖先原型基因的设想。他们根据内唇中区复合物创造了一种“基因探子”。这种探子能与各种与内唇中区触角基因基本序列相同的任何DNA分子相结合或“杂交”。他们对探子进行了放射性标识，将它与来自果蝇中的所有基因相混合。结果如愿以偿，探子与蝇DNA的几个片断杂交结合，他们就将这种结合部位的一般DNA片断命名为“同型物”。双胸复合物中的Antp和Ubx两种基因一般含有较短的序列，在内唇中区触角复合物的ftz基因中也发现了同样的序列。（ftz基因的突变并未将一个片断转为它种片断，但确实将片断中的某部转为了它部。）研究小组还探察了另外五个散布在蝇染色体上的有关片断的复本。在对其中…复本的追根穷源中，发现这一基因在使片断正常地两份分裂时所必需。这样，虽然并非所有的同型基因均携有同型物，但所有具有同型物的基因对细胞分裂——即果蝇机体构造蓝图中的基本特点均有显著的作用。此后，杰赫林与其同事以及科罗拉多大学的麦特海 · 斯科特和阿密 · 威纳确定了同型物的分子排列顺序：他们发现不同基因中的同型物并非绝然相同，但它们具有90%以上的基本共同点。
最为令人振奋的是，不久又发现蝇并非唯一具有同型物的生物。杰赫林说：“比尔 · 麦杰尼斯前往动植物商店，购买了一些蚯蚓和蠕虫。带回来将它们粉碎，”结果发现这种虫子的基因里也有同型物——即与果蝇中复制的DNA顺序极其相像的DNA顺序。目前已经明确所有经过检验的非脊椎科的节肢动物均携有同型物，其中包括甲虫、蚕以及其他果蝇。
大肠杆菌似乎不含有同型物，诸如软体动物、线虫和海胆等既非节肢动物、又非脊椎动物的动物也可能不含有同型物。至少，携有蝇同型物的探子尚未在这些非脊椎动物的基因内找到可配对的DNA。但是这一否定性论点并非绝然恒定。基因探子会在氨基酸结构水平（以及蛋白质分子结构水平）作用于相同的靶目标。其因是有些非脊椎动物应用了基础不同的结合方式来表达特殊氨基酸密码。许多研究人员设想今后在非脊椎动物以及非节肢动物中也可能会发现同型物。正如剑桥大学的米切尔 · 阿肯（Michael Akam）所表明的“如果某些分子学机理无悠久的历史可究，那我才会不胜惊讶呢。”
第一个脊椎动物的同型物是从贝塞尔大学对两栖动物，学名谓“Xenopus laevis”的非洲蛙的实验中脱颖而出的。研究人员从三只果蝇的同型基因中获取了基因探子，以其探察蛙体基因。据贝塞尔的艾迪 · 德 · 罗伯蒂斯的见解，“这项从蛙到蝇的相互作用的科学研究可谓异常侥幸。”位于命名为“mm3”的蛙基因中的同型物与蝇的同型物几乎一模一样。在蛙同型物中的60个氨基酸里，有59个制造出与蝇的Anpt同型物完全相同的产物。还有令人感兴趣的是在DNA水平（DNA的顺序基础）的同型片断的相似性达82%，仅仅比氨基酸水平的90%的相同性略有逊色。因而，生物选择是以明显特殊的方式来表达的，以此保障能直接影响蛋白质功能和结构以及氨基酸排列顺序的恒定性。这种蛋白质结构水平的显著相同性提示人们，同型物具有完全非同一般的某种作为，这对昆虫和脊椎动物来说均为一致的。
我们并非完全知道同型物在动物基因中的所作所为、但是根据最理想的推测，它们在基因中能制造出结合于DNA的蛋白质、理由之一是研究所推测的同型片断蛋白质的外形与氨基酸外形息息相关。这就是通常所指的“螺旋型主架”这典型地见于通过与DNA结合来调节基因表达的细菌蛋白质，对于细菌，构成双螺旋链的调节蛋白名谓又一螺旋。这种作为“螺旋”的链与DNA的主要企口相咬合，控制了有关蛋白质能够结合的DNA特殊部位。同型片断上构成螺旋了的部分是整个动物王国中最为突出的保留遗产。该部分与细菌基因调节蛋白具有高度的相似性。这就提示我们，无论是人还是蠕虫的同型基因的产物都是与相同的，至少是与相仿的DNA序列相结合。而且，这种同型基因还能在微生物体内以某种方式发挥绝然不同的功能。
从对调节其他基因的酵母基因的颇为有趣的类似研究中，可更进一步洞悉到同型物的所作所为。就当研究人员刚刚了解到蝇和蛙同型物的结构时，他们就全力以赴研究计算机储库中所贮存的所有经过分析处理的蛋白质，氨基酸顺序结构。贝塞尔大学的约翰 · 谢菲德（John Shephed）发现了唯一有统计学意义的相似物：这一同型物中的氨基酸序列与酵母中某种蛋白质的序列有所类似。透过表象，这一发现可能会给人们以巨大的启迪。
与同型物或多或少有所相像的酵母蛋白来自MAT基因，该种基因控制了酵母的基本发育，决定其演变成何种细胞。根据酵母所携带MAT的形式，酵母演变成“配对类型”的不同种类。犹如果蝇的同型基因，MAT也是一种调节基因_依它的遗传密码合成的蛋白质控制了一连串产生或交配成孢子时所需的基因。鉴于人们对酵母分子水平的功效了解甚多，这就最终能告诉人们同型物对较为复杂的动物有何作为，正如分子生物学实验室的金 · 纳斯密思（Kim Nasmyth）所说：”正如果蝇研究人员认为他们找到了能反映人体构造蓝图的模式，我们也认为酵母可为反映果蝇的构造提供模式。”
但是，对于解释此后阶段的发育或许还需很久。如果同型基因确实是通过控制其他基因来发挥作用的，我们还需阐明这些调节基因产物的作用。也许同型物理论的最佳可能结果是由同型基因调节的基因直接演化出人们亦已猜测到的存在于胚胎发育中的区域。例如，逐渐从一级一级的控制中分化出的基因能产生有助于细胞按区域演化的一些细胞表面分但是，如果中间介入许多生物化学反应，在这些基因与重要的发育结果之间的一系列因果关联是错综复杂的。因而我们所知道的也为数有限。细胞内尚未被揭示的连锁反应也证明是最顽固的研究障碍。
也许，更为棘手的工作是澄清控制调节基因自身表达的真相，研究人员对付这一问题的方法，即他们探索答案的手段在某些程度上仍然是按组织胚胎方法分离识别分子物质，对于真正的分子生物学家，发育只不过是对基因表达的控制：即不同的基因在胚胎中不同部位中的激活。
正如这一观点的魅力所在，分子生物学家因高度信赖自己研究手段的功效而声名大振，纵然在10年前，约纳森 · 斯拉克（Jonathan Slack）注意到分子生物学家已信心十足地从胚胎不同部位的特殊分化的蛋白质方面来观察胚胎，但是在反映组织分化构成方式方面并无新的所获，也就是对单一细胞——受精卵如何演化为具有各个独特部位的胚胎的了解甚少。
然而不管组织胚胎学者如何从分子角度对待目前的研究实验，但他们倾向于认为有“深藏的奥秘”之存在。剑桥大学的彼得 · 拉乌伦思和米切尔 · 阿肯说：“发育学方面的生物学者正在探求较高水平的答案解释，这一使得胳膊分化有别于腿的遗传控制规划能帮助基因在不同的组织中发挥不同的作用。我们已知一个基因就能改变发育的途径。但是，在适宜的时间和地点使这一基因得以激活是一个谜。”
现在要肯定同型物和分子遗传学能有助于人们解释早期发育仍然为时过早。但是，一般言之，生物学家都满怀希望。英国癌症研究协会的戴维德 · 艾西 · 霍洛威茨坚信：“可以相信在五年之内就可了结这一问题，这样我们就解决了宇宙间众生物的构成方式问题。”
[New Scientist，1985年1月10日]