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        團隊發(fā)現(xiàn)了顏色模式的重復演變的遺傳基礎
        
			
        
				2019-03-12 10:36:23
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        由Axel Meyer教授領導的康斯坦茨大學的進化生物學家團隊發(fā)現(xiàn)了顏色模式重復演化的遺傳基礎。關于不同種類的東非麗魚科魚的條紋的發(fā)現(xiàn)解釋了進化如何以創(chuàng)紀錄的速度重演。該研究于10月26日在“ 科學 ”雜志上發(fā)表。
        

        團隊發(fā)現(xiàn)了顏色模式的重復演變的遺傳基礎
        

        為什么進化會重演?在這些重復過程中遺傳上會發(fā)生什么?相同或其他基因和機制會產(chǎn)生看起來相似的生物嗎?來自康斯坦茨大學的Axel Meyer教授和他的團隊已經(jīng)接近回答這個問題了，這個問題已經(jīng)很重要了。答案非常驚人。他們研究了一種在各種動物中無處不在的特殊顏色圖案：橫條紋。研究人員能夠利用基因組學和分子生物學的現(xiàn)代方法確定這些條紋重復進化的基礎，并用添加條紋的CRISPR-Cas突變體魚進行驗證。
        

        在馬拉維，維多利亞和Tanganjika等非洲大湖中可以找到1200多種彩色麗魚。它們不僅顏色多樣，而且還有許多顏色圖案，如水平或垂直條紋。
        

        “但這還不是全部，”Axel Meyer解釋道。“慈鯛是進化的主要例子。它們在社會行為，體形，顏色模式和許多其他生物方面都極為多樣化，但與此同時，某些特征在湖泊之間不斷獨立演變。” 這種重復進化的原理 - 生物學家稱它為收斂進化 - 使慈鯛成為研究這種現(xiàn)象的遺傳基礎的完美目標。如果相似的顏色和體形在幾個相互獨立的進化線中出現(xiàn)，這意味著進化以相同的方式對類似的環(huán)境條件作出反應。但這種進化重復如何在遺傳上發(fā)揮作用呢?
        

        現(xiàn)在，在實驗室通過基因組分析，育種和實驗(包括CRISPR-Cas技術)重建了哪種基因和哪種遺傳機制對慈鯛的條紋起作用。Clayers小姐，Meyers教授團隊的早期職業(yè)研究員和科學研究的第一作者解釋說：“在育種實驗中，我們可以準確地確定22條染色體中的哪條，甚至在魚的染色體的哪個區(qū)域，條紋的遺傳指令位于。“
        

        該染色體部分的相關基因稱為agrp2。這種“條紋基因”在其他非洲湖泊中的起源和分布在比較分子研究中有所描述。從進化的角度來看，慈鯛的條紋是不穩(wěn)定的。在幾百萬年的過程中，它們已經(jīng)在非洲湖泊中丟失并重新出現(xiàn)多次。由于這些物種(有條紋和無條紋)如此年輕，它們可以在水族箱中雜交。
        

        在實驗室中育種和檢查有條紋和無條紋的慈鯛表明所有慈鯛都帶有“條帶基因”，但該基因的開關(調節(jié)元件)不同。這種遺傳開關使得沒有條紋的物種中的基因被更多地激活。結果，產(chǎn)生了大量蛋白質。'條紋基因'agrp2作為'條紋抑制劑'起作用：如果基因產(chǎn)量高，條紋將被抑制，如果產(chǎn)量低，它們將保留。
        

        研究人員能夠通過使用現(xiàn)代遺傳方法證明這一點。“如果我們使用CRISPR-Cas從沒有條紋的物種的基因組中去除基因，”Kratochwil解釋說，“那么即使是'無條紋'魚也會突然形成條紋，正如我們用CRISPR-Cas突變體魚所展示的那樣。條紋基因是決定性的遺傳因素。“
        

        關于這種遺傳機制的最新發(fā)現(xiàn)，“條紋基因”對條紋的激活或失活，發(fā)表在最新一期的“ 科學”雜志上。有趣的是，慈鯛的agrp2基因是哺乳動物中agouti基因的拷貝，它負責貓，狗，馬和條紋幼鳥的不同毛色。
        

        “沒有agouti基因家族，動物世界可能會少得多，”Claudius Kratochwil說。相對而言，慈鯛中“條紋基因”的機制顯然可以在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)重復進化。如果在進化過程中失去特征，通常這種損失是永久性的，正如比利時古生物學家路易斯·多洛在125年前所認識的那樣，并在1893年的“Dollos定律”中寫下了他的結論。條紋基因agrp2的特殊之處在于它使得以簡單的方式重復演變特征。如果慈鯛失去條紋，這并不意味著他們永遠不會回來，反之亦然。這些分子生物學研究還表明，古生物學規(guī)則和進化規(guī)則必須再次受到質疑。
        
			

			
          
        
			
        
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