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        大象鯊基因組測序
        
			
        
				2019-01-04 20:11:25
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        一大群遺傳學(xué)家對大象鯊(Callorhinchus milii)的完整基因組進(jìn)行了測序和分析。
        

        大象鯊，Callorhinchus milii。 圖片來源：Fir0002 / Flagstaffotos，來自Max-Planck-Gesellschaft。
        

        他們的研究發(fā)表在Nature雜志上，是對軟骨魚進(jìn)行的第一次全基因組分析。
        

        軟骨魚類包括鯊魚，rays魚和冰鞋。它們與硬骨魚，鳥類，爬行動物，兩棲動物和哺乳動物一起構(gòu)成了生命家譜中下顎脊椎動物的分支。
        

        大象鯊，也被稱為澳大利亞幽靈鯊或大象魚，是一種看起來好奇的魚，有一個(gè)類似于大象軀干末端的鼻子。
        

        在軟骨魚類中，大象鯊因其緊湊的基因組而被選擇進(jìn)行測序，該基因組的大小是人類基因組的三分之一。鯊魚生活在澳大利亞和新西蘭南部海域的海域，深度為200至500米，并利用它的鼻子在海底挖掘甲殼類動物。
        

        通過比較這種鯊魚物種的基因組與人類和其他脊椎動物的基因組，研究小組已經(jīng)揭示了為什么鯊魚的骨骼是軟骨的。
        

        這些發(fā)現(xiàn)對于了解骨質(zhì)疏松癥等骨疾病以及開發(fā)更有效的治療方法以治療這些疾病具有重要意義。與大象鯊的免疫系統(tǒng)相關(guān)的研究結(jié)果為研究人類的適應(yīng)性免疫提供了新的機(jī)會，并為制定微調(diào)免疫反應(yīng)的新策略提供了新的機(jī)會。
        

        “我們現(xiàn)在擁有物種的基因藍(lán)圖，被認(rèn)為是了解骨骼脊椎動物(包括人類)進(jìn)化和多樣性的關(guān)鍵異常值，”華盛頓大學(xué)基因組研究所遺傳學(xué)研究副教授Wesley Warren博士說。醫(yī)學(xué)院。
        

        “雖然軟骨脊椎動物和骨質(zhì)脊椎動物在大約4.5億年前發(fā)生了分化，但隨著大象鯊魚基因組的出現(xiàn)，我們可以開始在進(jìn)化樹中找出關(guān)鍵的遺傳適應(yīng)性。”
        

        大象鯊基因組相對較小，由少于10億個(gè)DNA堿基對組成，而人類中有30億個(gè)堿基對。
        

        但是這個(gè)備用序列產(chǎn)生了一些有趣的細(xì)節(jié)。例如，大象鯊缺乏分泌的磷蛋白的基因，這可以解釋為什么他們的軟骨不像其他下顎脊椎動物那樣轉(zhuǎn)化為骨骼。
        

        他們還缺乏適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中幾種關(guān)鍵免疫系統(tǒng)細(xì)胞和蛋白質(zhì)受體的基因。這一發(fā)現(xiàn)可能表明，下顎脊椎動物的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移逐漸變得更加復(fù)雜。
        

        “大象鯊魚基因組最顯著的特征之一是其極慢的進(jìn)化速度。研究報(bào)告的共同作者，舊金山州立大學(xué)的斯科特羅伊博士表示，甚至比像腔棘魚這樣的“活化石”還要慢，大象鯊魚的基因組在數(shù)億年內(nèi)基本沒有變化。
        

        這種緩慢的進(jìn)化速率部分是通過對基因組內(nèi)含子的分析(基因序列中斷基因的部分，并且必須在基因表達(dá)之前拼接出來)發(fā)現(xiàn)的。在脊椎動物中，這些內(nèi)含子可以長達(dá)數(shù)千個(gè)DNA字母，并且必須包括它們自己的剪接指令。
        

        大象鯊魚基因組中的內(nèi)含子變化非常少，但這并不奇怪。
        

        “它在脊椎動物中已經(jīng)非常成熟，因此很少發(fā)生內(nèi)含子丟失和創(chuàng)造。對于這么多核苷酸而言，在基因組中完全出現(xiàn)或消失將是一種罕見且奇怪的物理事件。羅伊博士說，它不太可能完全具有那么大的變化。
        

        大象鯊魚基因組有助于確認(rèn)缺乏內(nèi)含子損失和增加是脊椎動物的一般特征。在近距離無脊椎動物的親屬中，如被囊動物(包括海鞘等海洋動物)，內(nèi)含子的進(jìn)化速度要快得多。
        

        “因?yàn)榧棺祫游飪?nèi)含子很長，這可能會使創(chuàng)建和刪除它們變得更加困難。在一些被囊中，內(nèi)含子長約40個(gè)核苷酸，這可能使它們更容易隨時(shí)間變化，“羅伊博士解釋說。
        

        無脊椎動物世代之間的時(shí)間往往比脊椎動物更快，這可能增加突變在無脊椎動物基因組中積累的機(jī)會。
        

        這些緩慢變化的內(nèi)含子也幫助團(tuán)隊(duì)澄清了軟骨魚和其他下顎脊椎動物之間的關(guān)系。這些關(guān)系可以通過比較生物之間的基因序列來確定，并且內(nèi)含子在該分析中可能特別有用。
        

        羅伊博士說：“因?yàn)閮?nèi)含物的變化非常緩慢，兩種物種分享變化的可能性非常小，除非它們密切相關(guān)。”
        

        研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常明確的信號，即骨魚和其他骨骼脊椎動物(包括哺乳動物)彼此之間的關(guān)系比軟骨魚類更為密切。
        
			

			
          
        
			
        
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