چگونگی تکوین اندام‌ها تحت فرمان ژن‌ها

آن‌چه که تعیین کننده‌ی این است که اندامی مثلاً به شکل دست یا پا بروید کدام است؟ پژوهش‌هایی که در باره‌ی حشرات شده است از این حکایت می‌کند که شمار اندکی ژن فرمانده، تکوین و رشد انسان (یا هر موجود زنده‌ای) را تنظیم می‌کنند. حشراتی عجیب الخلقه در بیش از یک قرن گذشته زیست شناسان را به مطالعه‌ی ژن‌های تنظیم کننده‌ی تکوین و رشد – که به ژن‌های هومئوتیک معروفند – جلب کرد. آنان چنین استدلال کردند که اگر در محلی که باید شاخکی قرار می‌گرفت پا بروید حتماً باید ساز و کار تنظیم تکوین به خطا رفته باشد. مثلاً مگس می‌تواند دست‌خوش یک جهش دو سینه‌ای شده باشد؛ در قطعه‌ای از بدن که در حالت طبیعی هالترها (بیرون آمدگی‌هایی کوچک در پشت بال‌ها که به هنگام پرواز به حفظ تعادل مگس کمک می‌کنند) می‌رویند، یک جفت بال دیگر تکوین یافته است. در حشرات، ژن‌های هومئوتیک در نواحی مختلف رویان که مرز مشخصی ندارند فعالند. این ژن‌ها به صورت گروه‌هایی بر روی کروموزوم‌ها آرایش یافته‌اند، و ترتیبِ قرار گیری آن‌ها در هر گروه با ترتیب قلمرو فعالیت‌شان در رویان یک‌سان است. در هر نقطه‌ای از رویان، ترکیب مجموعه ژن‌های هومئوتیک فعال تعیین می‌کند که هر نقطه چگونه باید تکوین یابد و رشد کند. نقش ژن‌های هومئوتیک در تکوین و رشد مهره داران موضوعی پیچیده و مورد بحث است. با این وجود، این ژن‌ها در مغز و طناب نخاعی موش بالنده فعالند. ناحیه‌ی فعالیت این ژن‌ها مانند آن‌چه که در حشرات دیده می‌شود به وضعیتشان در طول کروموزوم بستگی دارد. ممکن است حشرات و مهره داران ژن‌های هومئوتیک خود را از نیای مشترکی به ارث برده باشند که احتمالاً به کرم پهن شباهت داشته است.

مگس، بید، و پروانه، همگی دست‌خوش دگردیسی کامل می‌شوند. این بدان معنی است که از تخم به لارو، سپس به شفیره، و سرانجام به حشره‌ی بالغ (ایماگو) تبدیل می‌شوند. دگردیسی حشراتِ دیگر مانند ملخ، ناقص است. این حشرات مرحله‌ی شفیره‌ای ندارند و حشراتِ نابالغ به حشرات بالغ شباهت بسیار بیش‌تری دارند. با توجه به این‌که بدن مگس در طیِ دگردیسی بسیار دگرگون می‌گردد، چگونه رشد بدن مگسِ بالغ تنظیم می‌شود؟ در مگس، یاخته‌هایی که سرانجام بدن بالغ را تشکیل خواهند داد از یاخته‌های سازنده‌ی لارو جدا نگه داشته می‌شوند. با رشد رویان، یاخته‌هایی که مگس بالغ را تشکیل خواهند داد به شکل مجموعه‌ای از صفحه‌ها رشد می‌کنند. این صفحه‌ها را صفحه‌های ایماگویی می‌نامند که در داخل رویان به دنبال یک‌دیگر قرار گرفته‌اند. وقتی برای آغاز دگردیسی، لارو تبدیل به شفیره می‌شود یاخته‌های صفحه‌های ایماگویی تکثیر می‌یابند و هر صفحه به شکل قسمت متفاوتی از حشره‌ی بالغ رشد می‌کند. هر صفحه‌ی ایماگویی در قسمت متفاوتی از رویان تشکیل می‌شود که متناظر با مقطعی از حشره‌ی بالغ است که آن صفحه خواهد ساخت. الگوی فعالیت ژن‌های هومئوتیک در صفحه‌های ایماگویی با فعالیت آن‌ها در مقاطع رویانی اطراف یک‌سان است. از این رو است که علی رغم آن‌که الگوی فعالیت ژن‌ها در دوره‌ی رویانی تثبیت شده است، اما جهش‌های هومئوتیک در حشرات بالغ روی می‌دهند. یاخته‌هایی که سرانجام در حشره‌ی بالغ رشد می‌کنند در لارو به صورت مجموعه‌ای از صفحه‌های ایماگویی وجود دارند، و تا زمانی که لارو وارد مرحله‌ی شفیرگی نشده است به حال خفته باقی می‌مانند و گرچه الگوی فعالیت ژن هومئوتیک در رویان تثبیت می‌گردد چون فعالیت ژن‌های هومئوتیک در صفحه‌های ایماگویی متناظر با فعالیت آن‌ها در مقاطع رویانی اطراف است، جهش‌های هومئوتیک در مگس‌های بالغ نیز ممکن است رخ دهند. بدین ترتیب جهشی که مثلاً بر تکوین شاخک تأثیر می‌گذارد تا زمانی که شفیره به حشره‌ی بالغ تبدیل نشده است روی نخواهد داد.
این ضرب المثل که بچه‌ها از زیر بوته سر بر می‌آورند پاسخ آسانی است برای برخی از والدین تا از توضیح واقعیت‌های به اصطلاح خجالت آور زندگی خود را برهانند. اما واقعیت این است که بچه‌ها هم‌چون بسیاری از دیگر موجودات زنده، به طور ناگهانی خلق نمی‌شوند، بلکه از یک تخمِ بارور شده تکوین می‌یابند و از آغاز تولد تا پایان بلوغ هم‌چنان رشد می‌کنند. این فرایند را ژن‌ها تنظیم می‌کنند. بیش‌تر ژن‌ها حامل اطلاعاتی هستند که یاخته را به سوی ساختن پروتئین‌ها هدایت می‌کنند. اغلب، یک ژن منفرد حامل اطلاعات ضروری برای ساختن یک نوع پروتئین است. هنگامی که ژنی فعال باشد یاخته اطلاعات را از روی آن ژن می‌خواند و از آن برای ساختن پروتئین خاصی استفاده می‌کند. به گفته‌ی دیگر، چنین ژنی رمز گشای آن پروتئین است و هنگامی که ژنی خاموش شود دیگر از اطلاعات آن برای ساختن پروتئین استفاده نمی‌شود. برخی از ژن‌ها به یاخته‌های رویان (جنین) خاطرنشان می‌کنند که در کجا قرار گرفته‌اند و مثلاً باید به شکل دست برویند یا پا یا هر عضو دیگر. اکنون کم کم بیش از پیش به چگونگی کار این ژن‌ها پی می‌بریم.
تقریباً همه‌ی جانوران زندگی را از یاخته‌ای منفرد به نام تخم آغاز می‌کنند. این یاخته هنگامی تشکیل می‌شود که یک اسپرم و یک تخمک - گامت‌ها- به یک‌دیگر ادغام می‌شوند. هر گامت نیمی از مجموع ژن‌های یاخته‌ی تخم را تأمین می‌کند. هم‌چنان که تخم به سوی جانوری متشکل از چندین میلیارد یاخته رشد می‌کند ژن‌های فرمانده فرایند رشد را تنظیم می‌کنند. برای آن‌که جانوری زنده بماند هر یاخته باید بسته به محل خود در رویان به درستی رشد کند. در انسان یاخته‌ی تخم پس از حدود سی ساعت به دو نیم تقسیم می‌شود و دو یاخته‌ی یک‌سان به وجود می‌آورد. اطمینان ما به یک‌سانی یاخته‌ها از آن‌جا ناشی می‌شود که هر یاخته به تنهایی ظرفیت تبدیل به یک موجود کامل را داراست. دو قلوهای یک‌سان موقعی به وجود می‌آیند که یک رویان دو یاخته‌ای از هم جدا شود و هر یک به تنهایی رشد کند. هم‌چنان که یاخته‌ها به تقسیم شدن ادامه می‌دهند بسته به جایی که قرار گرفته‌اند مسئول وظایف متفاوتی می‌شوند. برخی موظف به ساختن پوست می‌شوند و عده‌ای مسئول ساختن ماهیچه‌ها و الی آخر. بدن ما شامل بیش از دویست نوع یاخته‌ی کاملاً متمایز است و چه بسا تعداد واقعی انواع مختلف آن‌ها بسیار بیش‌تر از این باشد.
وقتی یاخته‌ای تخصص یافت، توانایی خود را برای ایجاد یک فرد کامل از دست می‌دهد. فرایند تخصصی شدن را تمایز می‌نامند. اگر بتوان دریافت که تمایز چگونه تنظیم می‌شود از چگونگی رشد نیز آگاه خواهیم شد. تمایز یاخته، دربرگیرنده‌ی دگرگونی فعالیت ژن‌های آن است. احتمالاً ده‌ها هزار ژن لازم است تا فردی ایجاد شود. تقریباً همه‌ی انواع یاخته‌های بدن حاوی مجموعه‌ی کاملی از ژن‌هاست، اما در بیش‌تر یاخته‌ها فقط برخی از ژن‌ها روشن و فعال هستند. کارکرد هر یاخته تعیین می‌کند که کدام ژن‌ها در آن فعال باشند. بنا بر این مثلاً در یاخته‌های مو، ژن کراتین – یعنی پرونئین لیفی مو – فعال است، و در یاخته‌های غده‌ای گوناگون ژن‌هایی که یاخته را به ساختن هورمون‌ها هدایت می‌کنند روشن هستند، و .... اساساً تمایز عبارت است از تنظیم فعالیت ژن. خوش‌بختانه درک این فرایند چندان که به نظر می‌رسد دشوار نیست. بسیاری از ژن‌ها از جمله ژن‌های خانه‌دار را می‌توان نادیده گرفت زیرا این ژن‌ها در تقریباً همه‌ی یاخته‌ها فعال هستند و فرایندهای اساسی را که برای زنده ماندن یاخته ضروری‌اند اداره می‌کنند. ژن‌های خانه‌دار به ندرت در تمایز نقش دارند.
شمار اندکی ژن فرمانده به طور مستقیم یا غیر مستقیم فعالیت دیگر ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. شواهدِ دال بر وجود ژن‌های فرمانده از نتایج پژوهش‌هایی که در زمینه‌ی رشد مگس سرکه (دروزوفیلا) انجام شده‌اند به دست آمده‌اند. دانشمندان در حدود صد ژن را در مگس سرکه شناسایی کرده‌اند که متضمن درستی رشد مگس هستند. این موضوع در باره‌ی رشد انسان به این روشنی نیست. گرچه بی‌شک رشد انسان نیز به فرمان ژن‌های فرمانده تنظیم می‌شود هنوز نمی‌دانیم شمار این ژن‌ها چندتاست. دانشمندان سرگرم مطالعه‌ی طرز کار ژن‌های فرمانده هستند و امیدوارند دریابند که کار خود این ژن‌ها چگونه تنظیم می‌شود.
به نظر می‌رسد که گروهی از ژن‌های فرمانده هم در حشرات عمل می‌کنند و هم در مهره داران، و چون این دو نوع جان‌دار بسیار از یک‌دیگر متفاوت هستند وجود ژن‌های مشترک در آنان بسیار جالب توجه است و باید از اهمیتی بنیادی برخوردار باشند. بر اساس معیارهای زیست شناسی مولکولی، این گروه از ژن‌ها پیشینه‌ی تاریخی درازی دارند. این ژن‌ها به دنبال بررسیِ چند حشره‌ی بسیار عجیب کشف شدند. این حشرات با وجودی که کم و بیش درست رشد می‌کنند برخی از اندام‌هایشان نابه‌جا می‌روید، برای مثال پا در جای شاخک و روی سر. بیش از یک قرن قبل، یک متخصص ژنتیک انگلیسی به نام ویلیام بیتسون، این به اصطلاح دگرگونی شکل را مطالعه کرد و چون به نظر می‌رسید بخشی از بدن شبیه به بخشی دیگر می‌شود این پدیده را هومئوز، که مشتق از یک کلمه‌ی یونانی به معنی شباهت است، نامید، که در واقع اختلالی ژنتیکی است که به شبیه سازی می‌انجامد. زیست شناسان به این فکر افتادند که چه بسا بررسی این حشرات عجیب الخلقه مجهولات بسیاری را راجع به رشد جانوری روشن کند، زیرا اگر پایی در جای شاخک بروید باید ساز و کارهای تنظیم رشد به نحوی مختل شده باشند.

در آن موقع هنوز DNA، این نقشه‌ی حیات، کشف نشده بود. اما اکنون می‌دانیم که تقریباً همه‌ی ژن‌ها بخشی از DNA موجود در کروموزوم‌های هسته‌ی یاخته هستند. DNA از دو رشته ساخته شده است که به دور یک‌دیگر پیچیده و مارپیچی مضاعف ساخته‌اند. ستون مارپیچ مضاعف یک زنجیره مولکول به نام باز دارد که به مارپیچ چسبیده‌اند. اطلاعات ضروری برای ساختن پروتئین در توالی بازهای یکی از رشته‌های DNA ذخیره شده است. اگر این توالی تغییر یابد ممکن است که ساختار و خواص پروتئینی که ژن مزبور رمزگشایی آن را به عهده دارد نیز تغییر کند. ژنی را که توالی آن با حالت طبیعی تفاوت داشته باشد ژن جهش یافته می‌نامند.
اگرچه در صد و بیست سال گذشته زیست شناسان تا مدت‌ها دقیقاً نمی‌دانستند که جهش چیست، اما اثرهای ناشی از جهش را به خوبی می‌شناختند و با بررسیِ چگونگیِ به ارث رسیدنِ ناهنجاری‌های تکوینی در مگس سرکه، به وجود ژن‌هایی که عهده‌دار رویش هر عضو در جای درست خود هستند پی بردند. در حدود نیم قرن پس از بیتسون و در پیِ پژوهش‌های پیش‌گامانه‌ی زیست شناس امریکایی، ادوارد لوئیس، بود که بررسی‌ها به نتیجه‌ی موفقیت آمیزی رسیدند و بدون بهره گیری از تکنولوژی امروزی، ژن‌های جهش یافته‌ای را که هر یک منجر به دگرگونی شکل در بخش‌های متفاوت مگس سرکه می‌شد کشف کردند. برای مثال، جهش ژن بر تکوین قسمتی از سر تأثیر می‌گذاشت در حالی که جهش ژنی دیگر رشد بخشی از شکم را دگرگون می‌کرد. دانشمندان بر اساس واژه‌ای که بیتسون پیشنهاد کرده بود (هومئوز)، این ژن‌ها را ژن‌های هومئوتیک یا شبیه ساز نام گذاردند.
وقتی یک ژن هومئوتیک جهش می‌یابد، تکوین بخشی از حشره به راه خطا می‌رود. تنها یک جهش در یک ژن هومئوتیک ممکن است پایی را در محل شاخک برویاند. اما پیدایی ساختاری هم‌چون شاخک یا پا مستلزم فعالیت هماهنگ صدها ژن است. بنا بر این حتماً ژن‌های هومئوتیک، فعالیت صدها ژن دیگری را که برای ساختن هر قسمت از بدن لازم است تنظیم می‌کنند. در هر قسمت از رویان حشره، مجموعه‌ی متفاوتی از ژن‌های هومئوتیک فعالند. یک راه مفید اما بیش از حد ساده شده برای درک کار این مجموعه‌های ژنی این است که آن‌ها را رمزگشای برنامه‌های متفاوت رشد بیانگاریم که ژن‌های ضروری برای ساخته شدن بال، پا، یا هر عضو یا اندام دیگر را فعال می‌سازند.
در سی سال اخیر، روش‌های بررسی کارکرد ژن‌ها بسیار کارآ شده‌اند، چنان‌که دانشمندان توانسته‌اند نخست با تعیین توالی بازها و سپس دست‌کاری آن‌ها در یک ژن، اطلاعات بسیار بیش‌تری را درباره‌ی طرز کار ژن‌های هومئوتیک کسب کنند. پژوهش‌گران دریافته‌اند که همه‌ی ژن‌های هومئوتیک در مگس سرکه حاوی قطعه‌ی کوتاهی از DNA هستند که در همه‌ی آن‌ها توالی بازها تقریباً یک‌سان است. زیست شناسان اغلب، قسمت‌های کوچکِ DNA را که مربوط به ژن‌ها هستند باکس (جعبه) می‌خوانند. از این رو این قطعه‌ها را نیز هومئوباکس یا جعبه‌ی شبیه ساز نامیده‌اند. در هر یک از این ژن‌ها، جعبه‌ی شبیه ساز، حامل رمز ساخت قسمت کوچکی از پروتئین است که به DNA متصل می‌شود. بنا بر این آن پروتئین‌هایی که ژن‌های هومئوتیک حامل رمز آن‌ها هستند ممکن است به توالی‌های خاصی از DNA مجاور ژن‌های دیگر اتصال یابند. این اتصال یا تداخل در ساز و کارهایی که اطلاعات ژن ها را می‌خوانند یا در واقع رمز موجود در ژن را می‌گشایند، ژن‌های دیگر را خاموش و یا روشن می‌کند. همین امر توضیح می‌دهد که چگونه پروتئین‌هایی که ژن‌های هومئوتیک حامل رمز آن‌ها هستند مستقیماً فعالیت دیگر ژن‌ها را کنترل می‌کنند.
همین که دانشمندان هومئوباکس را کشف کردند، در ژن‌های دیگر و جانوران دیگر به جستجوی آن پرداختند. نتیجه‌ی این تحقیق کشف سیلی از ژن‌های هومئوباکس (ژن‌های دارای هومئوباکس) بود. فقط در مگس سرکه، این جستجو به کشف بیش از پنجاه ژن هومئوباکس منجر شده است. این ژن‌ها در جانوران دیگر از جمله خود ما و دیگر مهره داران نیز یافت شده‌اند.
برخی از ژن‌های هومئوباکس مهره داران، به نحو شگفت انگیزی شبیه به ژن‌های هومئوتیکی هستند که نخست در مگس سرکه کشف شدند. برای آن‌که این ژن‌های مهره داران با ژن‌های هومئوباکس دیگر اشتباه نشوند آن‌ها را ژن‌های هاکس می‌نامند. کلمه‌ی هاکس خلاصه‌ی اصطلاح هومئوباکس است.
(کاوش توالی‌های شناخته شده: یکی از روش‌های کلیدی تحقیق در زمینه‌ی تکوین رویان، توانایی ژنتیک دانان در کاوش توالی‌های خاصی از مواد ژنتیکی مانند DNA است. این تکنولوژی به آنان اجازه می‌دهد به دنبال ژن‌های حاوی هومئوباکس بگردند و دریابند که در رویان‌های مهره داران ژن‌های هاکس در کجا فعالند. مولکول DNA از دو رشته تشکیل شده است که به دور یک‌دیگر پیچیده‌اند – به این ساختار، مارپیچ مضاعف گویند. هر رشته از چهار نوع مولکول مختلف به نام باز تشکیل شده است: آدنین، گوانین، تیمین، و سیتوزین – یا A، G، T، و C. در مارپیچ مضاعف، A موجود بر یک رشته همیشه به T موجود در رشته‌ی مقابل می‌پیوندد، و G همواره به C پیوند می‌خورد. بنا بر این اگر توالی بازها بر یک رشته AAAGGG باشد بر دیگر TTTCCC خواهد بود. این دو رشته مکمل یک‌دیگرند. از یک DNA تک رشته‌ای می‌توان به منزله‌ی کاونده‌ای برای شناسایی رشته‌هایی که دارای توالی‌های مکمل آن رشته هستند استفاده کرد. بدین ترتیب بود که دانشمندان توانستند در جانورانی غیر از مگس سرکه نیز هومئوباکس را صید کنند. یعنی از یک DNA تک رشته‌ای یک ژن هومئوباکس شناخته شده، برای کاوش رشته‌های مکمل در DNA دیگر جانوران استفاده کردند. از همین تکنولوژی می‌توان برای یافتن محل فعالیت ژن‌ها استفاده کرد. وقتی ژنی در یاخته‌ای روشن می‌شود و آغاز به کار می‌کند یاخته از یکی از رشته‌های آن نسخه برداری می‌کند تا رشته‌ی مکملی از RNA (ماده‌ای شبیه به DNA) بسازد. این رشته‌های RNA اطلاعات موجود در ژن را به مواضع ساخت پروتئین حمل می‌کنند. پژوهش‌گران می‌توانند با استفاده از توالی DNA که مکمل توالی RNA باشد به کاوش در بافت بپردازند و ببینند که RNA در کجا ساخته می‌شود – و درنتیجه ژن مربوطه در کدام یاخته فعال است.)

اگرچه ژن‌های هومئوباکس بسیاری کشف شده‌اند، اما همه‌ی آن‌ها نقش عمده‌ای در تکوین و رشد ایفا نمی‌کنند. بسیاری فقط چند ژن را که در اوضاع ویژه برای یاخته‌های خاصی ضروری هستند تنظیم می‌کنند، و برخی دیگر تضمین می‌کنند که ژن‌های خانه‌دار به موقع و درست آغاز به کار کنند. با این حال بسیاری از دانشمندان بر این باورند که نقش ژن‌های هاکس مهره داران همانند ژن‌های هومئوتیک حشرات است. اما هنوز در هومئوتیک خواندن ژن‌های هاکس جانب احتیاط را رعایت می‌کنند زیرا تاکنون کسی ثابت نکرده است که ژن‌های هاکس تکوین و رشد مهره داران را تنظیم می‌کنند. به هر حال، شباهت‌های بسیاری میان ژن‌های هاکس مهره داران و ژن‌های هومئوتیک حشرات وجود دارد. یکی از چشم‌گیرترینِ این شباهت‌ها آرایش این ژن‌ها بر روی کروموزوم‌هاست. در مگس سرکه، ژن‌های هومئوتیک به دو گروه بخش شده‌اند. یک گروه شامل ژن‌های هومئوتیکی است که بر انتهای سری بدن تأثیر می‌گذارند، و دیگری حاوی ژن‌های هومئوتیکی است که انتهای دمی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این دو گروه زمانی جزو گروه منفرد بزرگی بودند که ژن‌های آن سرنوشت بخش‌های بدن را تنظیم می‌کردند. در برخی حشرات مانند سوسک قرمز، هنوز این گروه بزرگ دست نخورده باقی مانده است.
انسان چندین گروه ژن هاکس دارد. آن‌چه دانشمندان را شگفت زده کرده این است که ترتیب ژن‌های هاکس در این گروه‌ها بسیار شبیه به ترتیب ژن‌های هومئوتیک گروه ژنی بزرگ سوسک قرمز است. بسیار بعید است که این شباهت تصادفی باشد و این بدان معنی است که ژن‌های هاکس مهره داران و ژن‌های هومئوتیک حشرات باید خویشاوند باشند و نقش مشابهی را بازی کنند. تحقیقات بیش‌تر این باور را تقویت کرده است. در حشرات، هر ژن هومئوتیک در ناحیه‌ی معینی از رویان فعال است. این نواحی که مرز مشخصی ندارند و اول و آخر هر یک در آخر و اول نواحی مجاور تداخل می‌کنند، طول بدن را از سر تا دم در بر می‌گیرند. ترتیب ژن‌های گروه نیز با ترتیب نواحی رویان که قلمرو فعالیت آن ژن‌هاست کاملاً منطبق است. بدین ترتیب ژن‌های هومئوتیکی که در کنار یک‌دیگر قرار دارند تنظیم تکوین و رشد نواحی مجاور را در رویان به عهده دارند.
ترکیب ژن‌های هومئوتیک فعال، راهنمای دقیقی است که از وضعیت قلمرو فعالیت آن ژن‌ها در سراسر بدن خبر می‌دهد. ژن‌ها از همین خبرها برای تنظیم برنامه‌ای که متضمن درستی تکوین و صحت رشد هر قسمت از حشره‌اند استفاده می‌کنند. الگوی فعالیت ژن‌های هاکس در رویان مهره داران از این پیچیده‌تر است، ولی فعالیت آن‌ها در تکوین مغز و نخاع به فعالیت ژن‌های هومئوتیک رویان حشرات شباهت دارد. بیش‌تر ژن‌های هاکس اثر تنظیم کنندگی خود را بر پایه‌ی طناب نخاعی اِعمال می‌کنند. اما اگر تک تک ژن‌های یک گروه از ژن‌های هاکس را در نظر بگیریم خواهیم دید که ناحیه‌ی فعالیت هر ژن در طناب نخاعی نسبت به ژن قبلی کمی به طرف مغز گسترش می‌یابد. بنا بر این هم در حشرات و هم در مهره داران قلمرو فعالیت یک ژن هومئوتیک یا هاکس بستگی به موضع آن ژن در گروه خود دارد. همین شباهت‌ها در آرایش و فعالیت ژن‌های هومئوتیک و ژن‌های هاکس، بسیاری از دانشمندان را بدین باور متمایل کرده است که ژن‌های هاکس در تنظیم تکوین و رشد انسان دخالت دارند. در این صورت دانشمندان باید درصدد باشند تا ژن‌هایی را که از ژن‌های هومئوتیک یا هاکس فرمان می‌برند پیدا کنند. تعداد این ژن‌ها باید در حدود صدها باشد، زیرا قاعدتاً باید در ساخت بخش‌های گوناگون بدن شرکت کنند. البته تاکنون چنین ژنی پیدا نشده است و اگر جسنجو برای یافتن چنین ژن‌هایی با شکست مواجه شود چه بسا ناچار از تجدید نظر راجع به چگونگی کار ژن‌های هومئوتیک باشند.
ژن‌های هومئوتیک فقط یک حلقه از زنجیر رشد هستند. البته بسیار مهم هستند اما همه چیز نیستند، زیرا حتی اگر یک ژن هومئوتیک جهش یابد و به درستی کار نکند باز هم همه‌ی قطعات بدن مگس سرکه تکوین خواهند یافت. بنا بر این ریختن طرح الگوی قرارگیری قطعات مختلف بدن حشره باید وظیفه‌ی ژن‌های دیگری باشد. زیست شناسان معمولاً آنها را ژن‌های قطعه‌بندی می‌نامند. در واقع، بدنِ حشرات، پیچیده‌تر از مجموعه‌ای از قطعات مختلف است و از مجموعه‌ای از اجزا تشکیل شده است. هر قطعه از بدن حشره شامل دو جزء است، یکی پیشین و دیگری پسین. مرز میان این دو جزء کاملاً مشخص است. در طی رشد طبیعی، یاخته‌ها از یک جرء به جزء دیگر جا به جا نمی‌شوند. (این حالت کاملاً بر خلاف مهره داران است. یاخته‌های مهره داران بیش‌تر حرکت می‌کنند.) حشرات از جانوران ساده‌تری هم‌چون صد پایان تکامل یافته‌اند که بیش‌ترِ اجزا و قطعاتشان بسیار شبیه به یک‌دیگرند. اما در حشرات امروزی هر جزء نه تنها از نظر شکل، بلکه از لحاظ کارکرد نیز تخصص یافته است. در طی تکوین، ژن‌های قطعه بندی، رویان را به اجزای مختلف تقسیم می‌کنند. آن گاه، ژن‌های هومئوتیک به هر جزء، هویتی خاص می‌بخشند. برای این کار، ژن‌‌های قطعه بندی باید اطلاعاتی تأمین کنند تا قسمت‌های مختلف رویان از یک‌دیگر افتراق یابند. دانشمندان این اطلاعات را اطلاعات وضعیتی می‌نامند. دانسته‌های ما راجع به نقش و ویژگی‌های اطلاعات وضعیتی در رویان مگس سرکه بیش از هر جانور دیگری است. چنین اطلاعتی حتی در تخمک بارور نشده نیز وجود دارد. چنان‌که در طیِ یک بررسی که سیتوپلاسم یک قسمت از تخمک را به قسمت دیگری تزریق کردند و ادامه‌ی رشد را دنبال کردند مشاهده نمودند که تخمک از پیش دارای دو انتهای سر و دم بوده است.
مقدار اطلاعات وضعیتی در طی رشد رویان به تدریج افزایش می‌یابد و سرانجام چندان معضل می‌شود که گروه‌های بسیار کوچکی از یاخته‌ها که در نهایت باید قسمت خاصی از بدن را تشکبل دهند از هم تمیز داده می‌شوند. در مگس سرکه ژن‌های قطعه بندی، دوانه‌ای عمل می‌کنند، یعنی به ترتیب یکی پس از دیگری فعال می‌شوند. نخستین ژن‌های قطعه بندی بر اساس اطلاعات وضعیتی که از پیش در تخمک وجود دارد عمل خود را آغاز می‌کنند و رویان را به نواحی وسیعی تقسیم می‌کنند. مجموعه‌ی بعدی ژن‌های قطعه بندی، این نواحی وسیع را به پانزده نوار مجزا تبدیل می‌کند. در این مرحله، هر نوار فقط چهار یاخته پهنا دارد. آخرین مجموعه‌ی ژنی، انتهای پیشین هر نوار را از انتهای پسین آن تشخیص می‌دهد، و امکان تقسیم هر نوار را به دو جزء فراهم می‌سازد. ژن‌های قطعه بندی فعالیت ژن‌های هومئوتیک را تنظیم می‌کنند. این ژن‌ها طی سلسله‌ای از بر هم کنش‌های پیچیده تضمین می‌کنند که هر ژن هومئوتیک فقط در جای درست رویان حشره فعالیت داشته باشد. بنا بر این ژن‌های هومئوتیک بخشی از دوانه‌ای هستند که از اطلاعات وضعیتی تخمک آغاز و به ژن‌های سازنده‌ی هر بخش حشره پایان می‌یابد. دانشمندان بیش‌تر ژن‌های طبقه بندی حشرات را جداسازی کرده‌اند، اما هنوز معادل آن‌ها در مهره داران پیدا نشده است.
حشرات و مهره داران باید ژن‌های مومئوتیک و هاکس خود را از نیای مشترکی به ارث برده باشند. این نیای مشترک احتمالاً چیزی شبیه کرم پهن بوده و درحدود شش‌صد میلیون سال پیش زندگی می‌کرده است. بنا بر این ژن‌های هومئوتیک از دیرباز وجود داشته‌اند. اما راستی، گیاهان چگونه تکوین می‌یابند؟ تکوین و رشد گیاهی از تکوین و رشد جانوری بسیار متفاوت است. اما تکوین گیاهان نیز در گرو اطلاعات وضعیتی و تنظیم طرز بروز ژن است. هومئوز را حتی می‌توان در گیاهان، به خصوص در گل‌ها، مشاهده کرد. برای مثال ممکن است گل‌برگ در محل پرچم بروید. بسیاری از گل‌های پُر پَرِ باغچه‌ای، مثل اطلسی پُر پَر، حاصل چنین دگرگونی شکلی‌ای هستند. یک گروه پژوهشی امریکایی چندی قبل یک ژن هومئوتیک را در گیاهان کشف کرد. اگرچه این ژن هومئوباکس ندارد توالی آن نشان می‌دهد که احتمالاً حامل رمز ساخت پروتئینی است که فعالیت ژن‌های دیگر را تنظیم می‌کند.