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人类首次拥有染色体级别的弓鳍鱼基因组图谱

2021-09-01 10:15:29    出处: 中国科学报

在人类呼吸、生存的同时,古老的弓鳍鱼正在守护着有助揭开人类进化史和健康状况的基因秘密。

美国密歇根州立大学的研究人员Ingo Braasch和Andrew Thompson领导的一个跨越三大洲、包含20多名研究人员的研究项目,收集了迄今为止最完整的弓鳍鱼基因组图,试图破解其中一些谜团。相关研究日发表于《自然—遗传学》。

“这是我们首次拥有染色体级别的弓鳍鱼基因组图谱。”Braasch说,这一信息非常重要,因为这是被达尔文称之为“活化石”的弓鳍鱼的基因组图谱。

弓鳍鱼从远古时代起到现在并非没有进化过,只是它进化的速度比大多数鱼类都慢。这意味着,与今天的斑马鱼相比,弓鳍鱼与数亿年前鱼类和人类共有的最后一个祖先有更多的共同点。

“许多关于人类健康和疾病的研究都是在模式生物上进行的,比如小鼠和斑马鱼。”Thompson说,科学家广泛使用斑马鱼(一种硬骨鱼)测试和发展关于人类健康的理论,而拥有更多关于弓鳍鱼的基因信息有助于使斑马鱼成为更好的模式生物。

“一旦你在斑马鱼身上识别出重要的基因和调控这些基因的元素,很难在人类身上立刻找到它们的等价物,而从斑马鱼到弓鳍鱼再到人类,更容易找到。” Thompson说,比如,使鱼产生鱼鳔的基因。

科学家相信,鱼类和人类共同的最后一个祖先拥有类似这种充满空气的器官,由此进化出了人类的肺部。

在Braasch等人的新研究中,他们观察到弓鳍鱼鱼鳔发育中的一个特定基因过程,与已知的人类肺发育过程有着惊人的相似

“你在斑马鱼身上就很难找到这个器官发育中与人类相似的遗传因素,因为硬骨鱼类的进化率更高。”Thompson说。

Braasch团队还研究了另一种具有“活化石”之称的呼吸空气的鱼——雀鳝。通过对雀鳝和弓鳍鱼基因组的分析,研究小组能够找到与鱼鳔和肺形成有关的基因在现代硬骨鱼类中隐藏的位置。

这些古老的鱼类使研究人员能够在已有的现代鱼类模式生物和人类之间搭建一座更好的桥梁。

此外,研究人员指出,基因研究不应局限在同一种类中。比如,此前有研究指出,生长成对四肢或鳍的脊椎动物都有一个共同的基因,“人类使用它,老鼠使用它,到目前为止,所有被研究的鱼类都使用它,我们天真地预测弓鳍鱼也如此”。

但团队的研究发现却并非如此,“活化石”弓鳍鱼进化出了一种不同的生长成对鳍的方式。(徐锐)

关键词: 染色体级别 弓鳍鱼 基因组图谱 人类进化史

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