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发布日期：2024-07-15 作者：开云
非洲蓝绿鳉糊口在津巴布韦和莫桑比克的小水洼里。为了渡过每一年的旱季，鳉鱼胚胎会进入一种极真个假死状况或年夜约8个月的滞育期。此刻，研究人员发现了鳉鱼进化出这类极端保存状况的机制。相干研究近日颁发在《细胞》。
虽然鳉鱼在不到1800万年前就进化出了滞育，但它们是经由过程选择发源在4.73亿年前的古老基因来做到这一点的。经由过程对照阐发，研究小组发现，家鼠等其他动物在滞育期也有近似的非凡基因表达模式。
“全部进程就像白日和黑夜一样——生命既可以处在正常状况，也能处在滞育状况，这是经由过程重组或重写一整套基因的调控区域来实现的。”论文通信作者、美国斯坦福年夜学份子生物学家Anne Brunet说。
非洲蓝绿鳉的成熟速度比其他任何脊椎动物都要快，即便在圈养情况下，成年鳉也只能活6个月摆布。在它们的水栖家园消逝之前，这类鱼会敏捷滋生，但开云体育app胚胎会被留在干燥的土壤里，并预备在来岁雨季到来时孵化。胚胎滞育也产生在其他脊椎动物物种中，包罗鱼类、爬虫类和一些哺乳动物，但鳉鱼的滞育很是极端，由于它延续时候很长——平均8个月，尝试室情况中最长可达2年，并且胚胎在发育进程中进入假死状况的时候比其他动物晚很多。
“鳉鱼滞育年夜约在胚胎发育的中期，在这个阶段，很多器官已构成了——它们有一个发育中的年夜脑和一个在滞育期住手跳动然后会从头最先跳动的心脏。鳉鱼是我们所知道的独一一种可以在发育得如斯晚的时辰履历滞育的脊椎动物。”论文第一作者、美国加州年夜学旧金山分校的Param Priya Singh说。
为领会滞育的进化，该团队起首表征了非洲蓝绿鳉分歧发育阶段的基因表达。他们存眷了旁系同源基因的复制基因，由于基因复制是新基因发生和特化的首要机制之一。整体而言，研究人员肯定了6247对在滞育期表示出非凡基因表达模式的平行对。使人惊奇的是，他们估量年夜大都滞育特异性基因都是“很是古老的”旁系同源基因，发源在4.73亿多年前。
“虽然滞育的进化相对较晚，但滞育特异性基因确切很古老。”Brunet说，“我们发现，鳉鱼的年夜大都此类基因都长短常古老的旁系同源基因，这意味着它们在所有脊椎动物的配合先人中都有复制。”
因为滞育也产生在其他种类的鳉鱼中，研究人员比力了非洲蓝绿鳉、一样履历滞育的南美鳉和两种不履历滞育的红纹鳉和琴尾旗鳉胚胎的基因表达。成果发现非洲蓝绿鳉和南美鳉的基因表达模式有较着的堆叠，固然这两种鳉鱼各自自力地进化出了滞育，不外在两种非滞育物种中却没有。另外，研究人员还在家鼠胚胎滞育期的基因表达模式中发现了显著的相干性，并发现家鼠的滞育特异性基因也有很是古老的发源。
Singh说：“这注解，在远亲物种的滞育进化中，使滞育成为可能的不异机制曾被频频采取。”
接下来，研究人员摸索了这些滞育特异性基因在鳉鱼体内是若何被调理的。他们肯定了REST和FOXO3等几个要害的转录因子，这些转录因子节制着滞育期基因表达模式的改变。并且，REST和FOXO3已知在哺乳动物的蛰伏（一种分歧情势的假死）时代表达。值得留意的是，这些调理基因中有几个介入脂质代谢，后者在滞育期具有怪异的特点。
“滞育的要害身分之一是这类非凡的脂质代谢。”Brunet说，“在滞育时代，生物体的甘油三酯和长链脂肪酸程度仿佛要高很多，这是一种贮存情势，也可能有助在持久庇护生物体的细胞膜。”
研究人员打算继续研究分歧物种若何调理滞育，并深切研究滞育和其他类型的假死状况下的脂质代谢的感化。
Singh说：“这是一个复杂的问题，我认为我们只是触和了概况。我们但愿更深切地领会滞育时代脂质代谢是若何调理的，我们也但愿研究滞育时代特定细胞类型的感化。”
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非洲蓝绿鳉。作者供图
相干论文信息：
http://doi.org/10.1016/j.cell.2024.04.048
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