本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
對於自由生活的生物體來說，感知外部環境並做出反應的能力對於生存至關重要。真核生物，如動物和植物，通常擁有高度複雜的網路系統來監測周圍環境並有效應對，但細菌已經發展出一種非常簡單的系統。它被稱為“雙組分系統”，因為它實際上僅依賴於兩個組分：一個感測器和一個響應器。感測器接收訊號，將其傳遞給響應器，然後響應器引起效應。
上圖顯示了這個過程的發生。“資訊”從感測器到響應器的“傳遞”，如彩色箭頭所示，是透過轉移磷酸分子進行的。與感測器相互作用的訊號導致感測器自磷酸化（自身磷酸化），然後將磷酸分子傳遞給響應器以觸發響應。“H”和“D”是實際被磷酸化的氨基酸；組氨酸和天冬氨酸。
儘管雙組分系統（TCS）存在於生命的三個超界（古菌、細菌和真核生物）中，但它們卻可疑地在動物界中缺失。植物、真菌和幾種原生動物都擁有它們，但它們就是不存在於動物中。因此，它們已被視為潛在的抗生素靶點，因為敲除大多數細菌的雙組分系統是致命的。
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為什麼動物不使用TCS？要回答這個問題，你必須開始研究系統本身的進化，因為儘管TCS名義上存在於植物和真菌等真核生物中，但它們的使用方式卻截然不同。細菌使用TCS來感知各種訊號；壓力、新陳代謝、營養調節、趨化性、病原體-宿主相互作用等。另一方面，在真核生物中，它們的使用非常謹慎；植物中用於乙烯反應和光敏性，真菌和粘菌中用於滲透壓調節。
細菌（特別是土壤細菌，它們需要感知大量的環境）可以包含多達50個TCS，儘管許多內部寄生細菌包含的數量要少得多。在古菌中發現的最大數量約為20個，而在真核生物中則更少，在麵包酵母（釀酒酵母 - 一個感測器激酶和三個反應調節器）中只有一個。到目前為止，在任何動物基因組中，或在我所知的原生生物基因組中，尚未發現任何TCS（儘管最近的原生生物研究可能已經發掘出一些）。
比較細菌、古菌和真核生物的TCS基因得出了一個有趣的結論，即細菌和真核生物系統比古菌系統親緣關係更近，實際上被認為是單系群（全部從一個共同祖先進化而來）。相比之下，古菌TCS似乎是多系群（多個祖先），並且一些古菌完全缺乏TCS。因此，人們認為TCS起源於細菌，並透過水平基因轉移傳播到古菌和真核生物。由於水平基因轉移依賴於DNA從一個物種移動到另一個物種，因此在真核生物發展出具有核膜的更大細胞後，不可能再發生向真核生物的轉移。在真核生物中，幾乎沒有進一步的多樣化發生，而細菌TCS則廣泛多樣化，並偶爾將新系統傳遞迴古菌。我試圖在下面的圖表中顯示這一點
上圖試圖顯示TCS基因在生命三個超界中的移動。紅色箭頭顯示TCS基因的水平轉移（直箭頭）和基因複製（彎曲箭頭）。在真核生物中，核膜形成後，水平基因轉移不可能發生（好吧……它可能會發生，但非常非常罕見），儘管基因複製可能仍然發生。
真核生物超界似乎一開始就沒有包含很多這些TCS基因，而動物界可能只是失去了它擁有的極少數基因。從細胞控制的角度來看，這是有道理的，因為雖然TCS在基因組小且生活方式獨立的細菌中非常有用，但在作為一個整體的真核生物中，它們的用途就不太清楚了。在細胞核周圍引入膜使得蛋白質更難進入並與DNA結合，並且在大型複雜的細胞中，簡單的雙組分系統更難感知正在發生的事情。此外，多細胞生物體內的細胞實際上不需要感知正在發生的事情，它們會從周圍的細胞和迴圈激素那裡被告知正在發生的事情。
無論原因如何，很明顯，儘管該系統對於細菌至關重要，但在動物中並沒有廣泛使用，甚至很可能根本沒有使用。對此的研究對於機會性病原體尤其有用，這些病原體往往具有大量雙組分系統，使其能夠適應不同的生活方式，具體取決於其直接環境的條件。
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Kristin K. Koretke、Andrei N. Lupas、Patrick V. Warren、Martin Rosenberg 和 James R. Brown (2000)。雙組分訊號轉導的進化 Mol Biol Evol, 17, 1956-1970
Wolanin PM, Thomason PA, & Stock JB (2002)。組氨酸蛋白激酶：動物界以外的關鍵訊號轉導器。基因組生物學, 3 (10) PMID: 12372152