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        遺傳分析揭示了脊椎動(dòng)物肢體的進(jìn)化起源
        
			
        
				2019-04-25 10:24:19
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        當(dāng)你想象第一條魚(yú)從原始水域爬到陸地上時(shí)，很容易想象它的成對(duì)鰭最終是如何演變成現(xiàn)代脊椎動(dòng)物(包括人類(lèi))的手臂和腿。但是，芝加哥大學(xué)和西班牙安達(dá)盧西亞發(fā)育生物學(xué)中心的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究表明，這些生物如何使用更原始的基因藍(lán)圖來(lái)發(fā)展他們的原始肢體：所有下顎共同的單背鰭或背鰭魚(yú)。
        

        遺傳分析揭示了脊椎動(dòng)物肢體的進(jìn)化起源
        

        這項(xiàng)研究發(fā)表在本周的“自然遺傳學(xué)”雜志上，該研究表明，魚(yú)類(lèi)，老鼠和所有現(xiàn)代脊椎動(dòng)物都有共同的遺傳因素，這些元素最初用于開(kāi)發(fā)古代魚(yú)類(lèi)中不成對(duì)的背鰭。他們后來(lái)復(fù)制這些元素以產(chǎn)生成對(duì)的附屬物，如骨盆和胸鰭，手臂和腿。
        

        “未配對(duì)的背鰭是你在化石記錄中看到的第一個(gè)背鰭，”Uchicago的Robert R. Bensley杰出服務(wù)解剖學(xué)教授，新研究的合著者Neil Shubin博士說(shuō)。“我們?cè)谶@里表明，模仿所有鰭和其他配對(duì)附屬物的遺傳機(jī)制最初出現(xiàn)在那里并被重新部署到其他人身上。”
        

        來(lái)自西班牙的Shubin和他的同事，由JoséLuisGómez-Skarmeta領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)小鼠和幾種魚(yú)進(jìn)行遺傳分析，以追蹤Sonic hedgehog(Shh)的表達(dá)，Sonic hedgehog是一種廣泛用于各種基本生物功能的基因，但尤其如此。四肢形成很重要。
        

        在小鼠中，稱為ZRS的遺傳增強(qiáng)子或開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)控制Shh肢體的表達(dá)。如果你用鼠標(biāo)擊倒ZRS，它的四肢將無(wú)法正常發(fā)育。研究人員使用CRISPR / Cas9基因編輯工具敲除了青蒿中的ZRS，這是一種小型的，受歡迎的觀賞魚(yú)，也被稱為日本稻魚(yú)。他們預(yù)計(jì)刪除青蒿中的ZRS會(huì)影響其成對(duì)的鰭，但相反，魚(yú)沒(méi)有生長(zhǎng)其未配對(duì)的背鰭。成對(duì)的骨盆和胸鰭正常發(fā)育。
        

        這導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)尋找可能涉及的其他遺傳增強(qiáng)劑，并且他們?cè)诟浇l(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為sZRS的相關(guān)“陰影增強(qiáng)劑”，它似乎與主要的ZRS開(kāi)關(guān)一起工作。當(dāng)他們?cè)谇鄊ed中淘汰ZRS和sZRS時(shí)，它的背鰭和成對(duì)的鰭都丟失了。這意味著ZRS最初可能用于幫助開(kāi)發(fā)背鰭，然后在成對(duì)的鰭首次出現(xiàn)在大約4.75億年前復(fù)制并重新用作sZRS。
        

        “這是非常古老的，所有脊椎動(dòng)物的序列和功能都是守恒的，”舒賓說(shuō)。“事實(shí)證明，ZRS的原始角色與背鰭有關(guān)。只是后來(lái)它在成對(duì)的鰭中的活動(dòng)需要另一個(gè)陰影增強(qiáng)劑。”
        

        Shubin說(shuō)，了解這些增強(qiáng)劑的活性有助于識(shí)別所有脊椎動(dòng)物中存在的進(jìn)化祖先的痕跡，從他在2004年發(fā)現(xiàn)的3.75億年前的過(guò)渡性“fishapod”物種Tiktaalik roseae到現(xiàn)代人類(lèi)。
        

        “許多人類(lèi)疾病是基于ZRS的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致手指額外或缺失，或者手的形狀發(fā)生變化，”他說(shuō)。“人類(lèi)也可能有這種陰影增強(qiáng)劑，所以如果我們想研究它如何影響肢體模式的動(dòng)態(tài)，我們?cè)谶@些魚(yú)類(lèi)模型中看到的是一個(gè)很好的起點(diǎn)。”
        
			

			
          
        
			
        
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