Un único origen ancestral

Todos los genes hox, los más importantes en el desarrollo de un organismo, proceden de un único gen ancestral. A lo largo de la evolución, éste sufrió varias duplicaciones, que dieron lugar a series de genes hox. Hoy los genes hox no se encuentran solos, sino que están agrupados, en forma de cluster. Así se denomina a los complejos de genes hox adyacentes.Mientras que los vertebrados se caracterizan por tener cuatro cluster, el material genético de otros organismos generalmente sólo contiene uno. La evolución ha producido divergencias entre los genes hox, pero todos mantienen una secuencia consenso de unos 180 pares de bases, denominada homeobox. La secuencia homeobox no es exclusiva de los genes hox. Existen otros genes con funciones diferentes a los hox que también contienen esta secuencia.

No todos los genes hox se expresan en todas las células del embrión, sino que en cada región del embrión se transcriben determinados hox: los demás se activan siguiendo una secuencia temporal y espacial muy determinada.

En las regiones superiores del embrión se activan los genes hox que se encuentran en la parte anterior del ADN y viceversa. Además se expresan antes los hox de la parte anterior que los posteriores, de manera que la cabeza se desarrolla antes que la parte inferior del embrión.

En el ratón, en el que el desarrollo embrionario dura 21 días, los tres genes hox responsables del desarrollo de la región superior del animal se expresan durante los días 8, 9 y 10. Luego comienzan a no expresarse y se activan los hox posteriores. Este fenómeno se denomina principio de la colinealidad.