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古老的弓鰭魚,蘊含人類基因秘密

來源:中國科學報 作者:徐銳 2021年09月01日 17:31

  在人類呼吸、生存的同時,古老的弓鰭魚正在守護著有助揭開人類進化史和健康狀況的基因秘密。

  美國密歇根州立大學的研究人員Ingo Braasch和Andrew Thompson領導的一個跨越三大洲、包含20多名研究人員的研究項目,收集了迄今為止最完整的弓鰭魚基因組圖,試圖破解其中一些謎團。相關研究近日發表于《自然—遺傳學》。

  “這是我們首次擁有染色體級別的弓鰭魚基因組圖譜?!盉raasch說,這一信息非常重要,因為這是被達爾文稱之為“活化石”的弓鰭魚的基因組圖譜。

  弓鰭魚從遠古時代起到現在并非沒有進化過,只是它進化的速度比大多數魚類都慢。這意味著,與今天的斑馬魚相比,弓鰭魚與數億年前魚類和人類共有的最后一個祖先有更多的共同點。

  “許多關于人類健康和疾病的研究都是在模式生物上進行的,比如小鼠和斑馬魚?!盩hompson說,科學家廣泛使用斑馬魚(一種硬骨魚)測試和發展關于人類健康的理論,而擁有更多關于弓鰭魚的基因信息有助于使斑馬魚成為更好的模式生物。

  “一旦你在斑馬魚身上識別出重要的基因和調控這些基因的元素,很難在人類身上立刻找到它們的等價物,而從斑馬魚到弓鰭魚再到人類,更容易找到?!?Thompson說,比如,使魚產生魚鰾的基因。

  科學家相信,魚類和人類共同的最后一個祖先擁有類似這種充滿空氣的器官,由此進化出了人類的肺部。

  在Braasch等人的新研究中,他們觀察到弓鰭魚魚鰾發育中的一個特定基因過程,與已知的人類肺發育過程有著驚人的相似性。

  “你在斑馬魚身上就很難找到這個器官發育中與人類相似的遺傳因素,因為硬骨魚類的進化率更高?!盩hompson說。

  Braasch團隊還研究了另一種具有“活化石”之稱的呼吸空氣的魚——雀鱔。通過對雀鱔和弓鰭魚基因組的分析,研究小組能夠找到與魚鰾和肺形成有關的基因在現代硬骨魚類中隱藏的位置。

  這些古老的魚類使研究人員能夠在已有的現代魚類模式生物和人類之間搭建一座更好的橋梁。

  此外,研究人員指出,基因研究不應局限在同一種類中。比如,此前有研究指出,生長成對四肢或鰭的脊椎動物都有一個共同的基因,“人類使用它,老鼠使用它,到目前為止,所有被研究的魚類都使用它,我們天真地預測弓鰭魚也如此”。

  但團隊的研究發現卻并非如此,“活化石”弓鰭魚進化出了一種不同的生長成對鰭的方式。

(責編:范婉璐)